110 kV transformator neytral nuqtali topraklama usullarini tanlash va himoya qilish konfiguratsiyasini optimallashtirish

Kirish

Yuqori kuchlanishli elektr tizimlarida transformatorning neytral nuqtali yerga ulash usuli tizim xavfsizligi, ishonchliligi va barqarorligiga ta'sir qiluvchi muhim omil hisoblanadi. 110 kV kuchlanishli elektr tizimlari uchun neytral nuqtali yerga ulash usulini tanlash uskunaning izolyatsiya darajasiga, haddan tashqari kuchlanishdan himoya qilishga, o'rni himoyasi konfiguratsiyasiga va elektr ta'minoti ishonchliligiga bevosita ta'sir qiladi. Xitoyda 110 kV kuchlanishli tizimlar odatda quyidagilarni qo'llaydi: qisman samarali topraklama usuli, bu yerda ba'zi transformator neytral nuqtalari to'g'ridan-to'g'ri yerga ulangan, boshqalari esa yerga ulanmagan holda qoladi, bu esa bir fazali qisqa tutashuv toklarini cheklashga va shu bilan birga haddan tashqari kuchlanish tahdidlarining oldini olishga qaratilgan.

Ushbu maqolada turli xil 110 kV transformator neytral nuqtali topraklama usullarining xususiyatlari, afzalliklari va cheklovlari tahlil qilinadi, optimal himoya konfiguratsiyasi strategiyalari o'rganiladi va kelajakdagi rivojlanish tendentsiyalari taqdim etiladi.

110 kV transformatorlar uchun neytral nuqtali topraklama usullari

1.1 To'g'ridan-to'g'ri topraklama

To'g'ridan-to'g'ri topraklamatransformatorning neytral nuqtasini yerga to'g'ridan-to'g'ri ulashni anglatadi. Bu usul neytral nuqta potensialini samarali ravishda aniqlaydi, bu bir fazali yerga ulash paytida nosozliksiz faza kuchlanishining ko'tarilishi faza kuchlanishining 1,4 baravaridan oshmasligini ta'minlaydi. Bu uskunaning izolyatsiya talablarini kamaytirishga va xarajatlarni kamaytirishga yordam beradi.

Biroq, muhim kamchilik shundaki, juda yuqori bir fazali yerga ulash oqimi(bir necha ming ampergacha), bu esa elektron to'xtatuvchining uzilish quvvatiga va tizim barqarorligiga ta'sir qilishi mumkin. Shuning uchun, to'g'ridan-to'g'ri yerga ulash odatda 110 kV va undan yuqori kuchlanishli tizimlarda qo'llaniladi, bu yerda nosozliklarni tezda bartaraf etish zarur.

1.2 Asoslanmagan neytral

Birida asoslanmagan tizim, transformatorning neytral nuqtasi yerdan izolyatsiya qilingan. Bir fazali yerga ulash sodir bo'lganda, nosozlik oqimi juda kichik bo'ladi (asosan tizimning sig'im oqimi), bu esa tizimning qisqa vaqt ichida (odatda 2 soatgacha) ishlashini davom ettirishga imkon beradi. Bu sezilarli darajada yaxshilaydi elektr ta'minoti ishonchliligi.

Biroq, yerga ulanmagan tizimlarda bir fazali yerga ulash nosozliklari nosozliksiz faza kuchlanishining chiziq kuchlanishi darajasiga ko'tarilishiga olib kelishi mumkin. Agar izolyatsiya zaif bo'lsa, bu parchalanishga olib kelishi mumkin, bu esa fazalararo nosozlikka aylanishi mumkin. Bundan tashqari, vaqti-vaqti bilan yoyli yerga ulash quyidagi holatlarni keltirib chiqarishi mumkin: yoyning haddan tashqari kuchlanishi, fazaviy kuchlanishning 3–3,5 baravariga yetib, transformator izolyatsiyasiga tahdid soladi.

1.3 Kichik empedans orqali topraklama

To'g'ridan-to'g'ri topraklama va topraklanmamış tizimlarning afzalliklari va kamchiliklarini muvozanatlash uchun, impedansli topraklama usulitez-tez ishlatiladi. Bunga kichik qarshilik yoki kichik reaktivlik orqali yerga ulash kiradi.

• Kichik qarshilikli topraklama: Nosozlik oqimini bir necha yuz ampergacha cheklaydi, tizimga ta'sirini kamaytiradi va shu bilan birga tezkor himoya ishlashini ta'minlaydi. Bu usul haddan tashqari kuchlanishni samarali ravishda bostiradi va katta sig'imli toklarga ega kabelga boy tarqatish tarmoqlari uchun mos keladi.
• Kichik reaktiv topraklama: Tizimning sig'imli tokini induktiv tok orqali qoplashi mumkin, bu esa yoyning qayta paydo bo'lish ehtimolini kamaytiradi. Bu usul ko'pincha kompensatsiyalangan yerga ulash usuli hisoblanadi.

Kichik impedans orqali yerga ulash to'g'ridan-to'g'ri va yerga ulanmagan tizimlarning afzalliklarini birlashtiradi, ortiqcha kuchlanishni bostirish va nisbatan yuqori quvvat manbai ishonchliligini ta'minlaydi. U 110 kV tizimlarda, ayniqsa katta sig'imli toklarga ega yoki yuqori quvvat sifatini talab qiladigan tizimlarda keng qo'llaniladi.

110 kV transformator neytral nuqtalari uchun 2 ta himoya konfiguratsiyasi

2.1 Haddan tashqari kuchlanish tahdidlari

110 kV transformator neytral nuqtasining izolyatsiya darajasi odatda yarim izolyatsiyalangan, chidamlilik kuchlanishi chiziq uchining atigi uchdan bir qismiga teng. Bu neytral nuqtani haddan tashqari kuchlanish shikastlanishiga zaif qiladi. Birlamchi haddan tashqari kuchlanish turlari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Quvvat chastotasining haddan tashqari kuchlanishi: Chiziqlarni almashtirish, assimetrik qisqa tutashuvlar yoki to'satdan yuk yo'qotilishi natijasida yuzaga keladi.
• Rezonansli haddan tashqari kuchlanishTizim ishlashi yoki nosozliklar paytida induktiv va sig'imli elementlar orasidagi o'zaro ta'sirlar natijasida tebranishlar natijasida yuzaga keladi.
• Kommutatsiya haddan tashqari kuchlanishi: O'chirgichlarni ochish yoki yopish paytida magnit va elektrostatik energiyaning konvertatsiyasi natijasida hosil bo'ladi.
• Chaqmoqning haddan tashqari kuchlanishiChaqmoq chaqishi natijasida yuzaga keladi, yuqori amplituda va qisqa davomiylik bilan tavsiflanadi.

2.2 Umumiy himoya vositalari

Transformatorning neytral nuqtasini himoya qilish uchun quyidagi himoya vositalari keng qo'llaniladi:

• To'lqinlarni to'xtatuvchilar: Bular chaqmoqning haddan tashqari kuchlanishini va ayrim kommutatsiya kuchlanishlarining haddan tashqari kuchlanishini cheklaydi. Biroq, standart kuchlanishni to'xtatuvchilar ko'pincha 110 kV transformator neytral nuqtalarining past izolyatsiya darajasi uchun yetarli emas, bu esa tanlovni qiyinlashtiradi.
• Izolyatsiya bo'shliqlari: Bular quvvat chastotasi va rezonansli ortiqcha kuchlanishlardan himoya qiladi. Haddan tashqari kuchlanish yuzaga kelganda, bo'shliq buziladi va kuchlanishning ko'tarilishini cheklash uchun neytral nuqtani yerga ulaydi. Kamchilik - bu bo'shliq masofasini aniq sozlashdagi qiyinchilik, bu esa himoyaning noto'g'ri muvofiqlashtirilishiga olib kelishi mumkin.
• To'lqinlarni to'xtatuvchi va bo'shliqning parallel ulanishiBu keng qo'llaniladigan himoya usuli. Kuchlanishni o'chirgich chaqmoqning haddan tashqari kuchlanishini boshqaradi, bo'shliq esa quvvat chastotasi va rezonansning haddan tashqari kuchlanishini bartaraf etadi. Bo'shliq shuningdek, kuchlanishni o'chirgichni uning ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin bo'lgan haddan tashqari quvvat chastotasining haddan tashqari kuchlanishidan himoya qiladi. Ushbu yondashuv qo'shimcha afzalliklarni taqdim etadi.

2.3 Rele himoyasi konfiguratsiyasi

110 kV transformator neytral nuqtasi uchun o'rni himoyasi asosan quyidagi jihatlarni o'z ichiga oladi:

• Nolinchi ketma-ketlikdagi tok himoyasiTo'g'ridan-to'g'ri yerga ulangan transformatorlar uchun nol ketma-ketlikdagi tok himoyasi yerga ulangan nosozliklarni tezda bartaraf etish uchun sozlangan. Himoya odatda bo'limlarga bo'linadi, nosozliklarni lokalizatsiya qilish uchun qisqa vaqt kechikishlari va transformatorning barcha tomonlarini o'chirish uchun uzoqroq vaqt kechikishlari mavjud.
• Nol ketma-ketlikdagi kuchlanish himoyasi va bo'shliq oqimi himoyasiYerga ulanmagan transformatorlar uchun nol ketma-ketlikdagi kuchlanish himoyasi va oraliqdagi tok himoyasi o'rnatiladi. Yerga ulashdagi nosozlik tizimning yerga ulash nuqtasini yo'qotishiga olib kelganda, bu esa neytral nuqtadagi kuchlanishning ko'tarilishiga olib kelganda, oraliq buziladi. Bo'shliqdagi tok himoyasi yoki nol ketma-ketlikdagi kuchlanish himoyasi transformatorni har tomondan o'chirish uchun vaqt kechikishi (0,3–0,5 s) bilan ishlaydi.
• Zaxira himoyasini muvofiqlashtirishSelektivlikni ta'minlash uchun nol ketma-ketlikdagi himoya vaqt kechikishlari muvofiqlashtirilishi kerak. Masalan, transformatordagi zaxira himoyasi uchun vaqt kechikishi u zaxira qiladigan liniya himoyasinikidan uzunroq bo'lishi kerak.

3 Optimallashtirish bo'yicha tavsiyalar va holatlar tahlili

3.1 An'anaviy usullarning cheklovlari

Foydalanish paytida bo'shliqlarga parallel ravishda kuchlanishni to'xtatuvchilarkeng tarqalgan bo'lsa-da, bu yondashuv bir nechta kamchiliklarga ega:

• To'lqinlarni to'xtatuvchini tanlashdagi qiyinchilik110 kV transformator neytral nuqtalari uchun yuqori uzluksiz ish kuchlanishi va past chaqmoq impulsi qoldiq kuchlanish talablariga javob beradigan standart kuchlanishni o'chirgichlarni topish qiyin.
• Bo'shliqni o'rnatishdagi qiyinchiliklarHavo oralig'ining uzilish kuchlanishi dispersiyaga moyil bo'lib, "yerning yo'qolishi" va "yer bilan" nosozlik sharoitlari uchun bo'shliq ishlashini aniq muvofiqlashtirishni qiyinlashtiradi.
• Rele himoyasining murakkabligi"Yerning yo'qolishi" dan himoya qilish (masalan, nol ketma-ketlikdagi ortiqcha kuchlanish va bo'shliqning ortiqcha oqimidan himoya qilish) ishlamay qolishi mumkin, bu esa qo'shimcha blokirovka mezonlarini talab qiladi, bu esa murakkablikni oshiradi va ishonchlilikni pasaytiradi.

3.2 Kichik reaktiv orqali yerga ulashning afzalliklari

Tadqiqotlar va amaliyot shuni ko'rsatadiki neytral nuqtani kichik reaktiv orqali yerga ulashan'anaviy qisman topraklama usullariga nisbatan sezilarli afzalliklarni taqdim etadi:

• Izolyatsiya darajasining pasayishiKichik reaktiv topraklama qo'llanilgandan so'ng, transformator neytral nuqtasining izolyatsiya darajasi 35 kV dan 20 kV gacha tushirilishi mumkin, bu esa kuchlanishni to'xtatuvchilar va bo'shliqlarga bo'lgan ehtiyojni bartaraf etadi va himoya konfiguratsiyasini soddalashtiradi.
• Birlashgan topraklama rejimiBu usul izolyatsiya qilingan asossiz tizimning paydo bo'lishini bartaraf etadi, bu esa tegishli himoyani soddalashtirish yoki qoldirish imkonini beradi va shu bilan ishonchlilikni oshiradi.
• Afzalliklarni saqlab qolish: Bu qisman yerga ulashning afzalliklarini, masalan, oddiy va ishonchli nol ketma-ketlik himoyasini saqlab qoladi, shu bilan birga bir fazali qisqa tutashuv toklarini cheklaydi.

3.3 Amaliy tadqiqotlar tahlili

Bunga misol qilib 110 kV terminal podstansiyasini o'zgartirishni keltirish mumkin. Dastlabki dizaynda a ishlatilgan bo'shliqqa parallel ravishda kuchlanishni to'xtatuvchineytral nuqta himoyasi uchun. Biroq, kichik reaktiv yerga ulashni qo'llaganidan so'ng, transformator neytral nuqtasining izolyatsiya darajasiga bo'lgan talab kamaytirildi, himoya qurilmalari soddalashtirildi va operatsion ishonchliligi yaxshilandi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, yerga ulash qarshiligi nosozlik oqimini bir necha yuz amper bilan cheklashi mumkin va nol ketma-ketlik himoyasini osongina muvofiqlashtirish mumkin.

Yana bir holat 110 kV kuchlanishli podstansiyadagi nosozlik bilan bog'liq bo'lib, unda kirish liniyasidagi vaqtinchalik bir fazali yerga ulash nosozligi neytral nuqta oralig'ining buzilishiga va transformatorning ishdan chiqishiga olib keldi. Tahlillar shuni ko'rsatdiki, liniya nosozligi vaqtinchalik bo'lsa-da, ko'p sonli asenkron motorlardan olingan fikr-mulohazalaryuk tomonida yoy uchun energiya ta'minlandi va nosozlikni saqlab qoldi. Bu shuni ko'rsatadiki, katta motor yuklamalariga (ekvivalent manbalarga) ega transformatorlar uchun loyihalash bosqichida nol ketma-ketlikdagi ortiqcha oqim, bo'shliq oqimi va nol ketma-ketlikdagi kuchlanishdan himoya qilishni o'z ichiga olgan to'liq neytral nuqta himoyasi zarur.

4 Xulosa va istiqbollar

110 kV transformatorning neytral nuqtali yerga ulash usulini va uni himoya qilish konfiguratsiyasini tanlash ko'p qirrali vazifa bo'lib, tizim tuzilishi, yuk xususiyatlari va ishonchlilik talablarini hisobga olishni talab qiladi. An'anaviy qisman yerga ulash usuli kuchlanishni to'xtatuvchilar va bo'shliqlar bilan birgalikda keng tarqalgan bo'lsa-da, u qurilma tanlash va sozlashni muvofiqlashtirishda qiyinchiliklarga duch keladi. kichik reaktiv topraklama usuliizolyatsiya talablarini kamaytirish, himoyani soddalashtirish va ishonchlilikni oshirish imkonini beruvchi istiqbolli alternativni taklif etadi.

Kelajakdagi rivojlanish tendentsiyalari quyidagi sohalarga qaratiladi:

• Yangi qurilmalarni qo'llashMasalan, himoya ishonchliligi va aniqligini oshiradigan, kuchlanishni o'chirgichlar bilan parallel ravishda ishlatiladigan kompozit bo'shliqlar yoki boshqariladigan bo'shliqlar.
• Raqamli himoya texnologiyasiYerga ulashdan himoya qilishning sezgirligi va ishonchliligini oshirish uchun ilg'or algoritmlar (masalan, to'lqin shaklini identifikatsiyalash, garmonik tahlil) bilan mikrokompyuterga asoslangan himoyadan foydalanish.
• Standartlashtirish va modulyatsiyaDizayn va texnik xizmat ko'rsatishni soddalashtirish uchun standartlashtirilgan va modulli neytral nuqta himoya uskunalarini ishlab chiqish.

Xulosa qilib aytganda, 110 kV transformatorning neytral nuqtali yerga ulash usuli va himoya konfiguratsiyasini optimallashtirish energiya tizimining xavfsizligi, ishonchliligi va iqtisodiy ishlashini oshirish uchun juda muhimdir. Texnologik yutuqlar bilan yanada aqlli va samaraliroq yechimlar paydo bo'lishi va keng qo'llanilishi kutilmoqda.