110 кВ трансформатордың бейтарап нүктелік жерге қосу әдістерін таңдау және қорғау конфигурациясын оңтайландыру

Кіріспе

Жоғары вольтты электр жүйелерінде трансформатордың бейтарап нүктелік жерге қосу әдісі жүйенің қауіпсіздігіне, сенімділігіне және тұрақтылығына әсер ететін маңызды фактор болып табылады. 110 кВ электр жүйелері үшін бейтарап нүктелік жерге қосу әдісін таңдау жабдықтың оқшаулау деңгейіне, шамадан тыс кернеуден қорғауға, релелік қорғаныс конфигурациясына және электрмен жабдықтаудың сенімділігіне тікелей әсер етеді. Қытайда 110 кВ жүйелер әдетте ... қолданады. жартылай тиімді жерге қосу әдісі, мұнда трансформатордың кейбір бейтарап нүктелері тікелей жерге қосылған, ал басқалары жерге қосылмаған күйінде қалады, бұл бір фазалы қысқа тұйықталу токтарын шектеуге және шамадан тыс кернеу қаупінің алдын алуға бағытталған.

Бұл мақалада 110 кВ трансформатордың бейтарап нүктелік жерге қосу әдістерінің сипаттамалары, артықшылықтары мен шектеулері талданады, оңтайлы қорғаныс конфигурациясының стратегиялары зерттеледі және болашақ даму үрдістері ұсынылады.

110 кВ трансформаторларға арналған бейтарап нүктелік жерге қосудың негізгі әдістері

1.1 Тікелей жерге қосу

Тікелей жерге қосутрансформатордың бейтарап нүктесін жерге тікелей қосуды білдіреді. Бұл әдіс бейтарап нүктенің потенциалын тиімді түрде бекітеді, бір фазалы жерге тұйықталуы кезінде ақаусыз фазалық кернеудің жоғарылауы фазалық кернеудің 1,4 есесінен аспауын қамтамасыз етеді. Бұл жабдықтың оқшаулау талаптарын төмендетуге және шығындарды азайтуға көмектеседі.

Дегенмен, елеулі кемшілігі - өте жоғары бір фазалы жерге тұйықталу тогы(бірнеше мың амперге дейін), бұл автоматты ажыратқыштың үзу сыйымдылығына және жүйенің тұрақтылығына әсер етуі мүмкін. Сондықтан, тікелей жерге қосу әдетте ақауларды тез жою қажет болатын 110 кВ және одан жоғары кернеулі жүйелерде қолданылады.

1.2 Жерге қосылмаған бейтарап

Бірде жерге қосылмаған жүйе, трансформатордың бейтарап нүктесі жерден оқшауланған. Бір фазалы жерге тұйықталуы орын алған кезде, тұйықталу тогы өте аз болады (негізінен жүйенің сыйымдылық тогы), бұл жүйенің қысқа мерзімге (әдетте 2 сағатқа дейін) жұмыс істеуін жалғастыруға мүмкіндік береді. Бұл айтарлықтай жақсартады электрмен жабдықтаудың сенімділігі.

Дегенмен, жерге қосылмаған жүйелерде бір фазалы жерге тұйықтау ақаусыз фазалық кернеудің желілік кернеу деңгейіне дейін көтерілуіне әкелуі мүмкін. Егер оқшаулау әлсіз болса, бұл бұзылуға, фазааралық ақауға әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, үзік-үзік доғалық жерге тұйықтау ақау тудыруы мүмкін. доғалық асқын кернеулер, фазалық кернеудің 3-3,5 есесіне жетеді, бұл трансформатор оқшауламасына қауіп төндіреді.

1.3 Кіші кедергі арқылы жерге қосу

Тікелей жерге қосу және жерге қосылмаған жүйелердің артықшылықтары мен кемшіліктерін теңестіру үшін, импеданс жерге қосу әдісіжиі қолданылады. Бұған кіші кедергі немесе кіші реактивті кедергі арқылы жерге қосу кіреді.

• Шағын кедергілі жерге тұйықтау: Ақаулық тогын бірнеше жүз амперге дейін шектейді, жүйеге әсерін азайтады, сонымен бірге қорғаныстың жылдам жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Бұл әдіс шамадан тыс кернеуді тиімді түрде басады және үлкен сыйымдылық токтары бар кабельді көп қажет ететін тарату желілеріне жарамды.
• Кіші реактивті жерге қосу: Индуктивті ток арқылы жүйенің сыйымдылық тогын өтей алады, доғаның қайта пайда болу ықтималдығын азайтады. Бұл әдіс көбінесе компенсацияланған жерге қосу әдісі болып саналады.

Кіші кедергі арқылы жерге қосу тікелей және жерге қосылмаған жүйелердің артықшылықтарын біріктіреді, шамадан тыс кернеуді басуды және салыстырмалы түрде жоғары қуат көзінің сенімділігін қамтамасыз етеді. Ол 110 кВ жүйелерде, әсіресе айтарлықтай сыйымдылық токтары бар немесе жоғары қуат сапасын қажет ететін жүйелерде кеңінен қолданылады.

2 110 кВ трансформатордың бейтарап нүктелері үшін қорғаныс конфигурациясы

2.1 Шамадан тыс кернеу қаупі

110 кВ трансформатордың бейтарап нүктесінің оқшаулау деңгейі әдетте жартылай оқшауланған, кернеудің төзімділік рейтингі желі ұшының тек үштен бір бөлігін құрайды. Бұл бейтарап нүктені шамадан тыс кернеудің зақымдалуына осал етеді. Бастапқы шамадан тыс кернеу түрлеріне мыналар жатады:

• Қуат жиілігінің асқын кернеуіЖеліні ауыстырудан, асимметриялық қысқа тұйықталудан немесе кенеттен жүктеме жоғалуынан туындайды.
• Резонанстық асқын кернеуЖүйенің жұмысы немесе ақаулары кезінде индуктивті және сыйымдылық элементтерінің өзара әрекеттесуінен туындаған тербелістер тудырады.
• Коммутациялық асқын кернеуАвтоматты ажыратқыштарды ашу немесе жабу кезінде магниттік және электростатикалық энергияның түрленуінен пайда болады.
• Найзағайдың шамадан тыс кернеуіНайзағай соққыларынан туындайды, жоғары амплитудамен және қысқа мерзімділікпен сипатталады.

2.2 Жалпы қорғаныс құрылғылары

Трансформатордың бейтарап нүктесін қорғау үшін келесі қорғаныс құралдары кеңінен қолданылады:

• Кернеуді басатын құрылғылар: Бұлар найзағайдың шамадан тыс кернеуін және кейбір коммутациялық шамадан тыс кернеуді шектейді. Дегенмен, стандартты кернеу шектегіштері 110 кВ трансформатордың бейтарап нүктелерінің төмен оқшаулау деңгейі үшін көбінесе жеткіліксіз, бұл таңдауды қиындатады.
• Оқшаулау саңылауларыБұлар қуат жиілігі мен резонанстық шамадан тыс кернеуден қорғайды. Шамадан тыс кернеу пайда болған кезде, саңылау бұзылып, кернеудің көтерілуін шектеу үшін бейтарап нүкте жерге қосылады. Кемшілігі - саңылау қашықтығын дәл реттеудегі қиындық, бұл қорғаныстың үйлесімсіздігіне әкелуі мүмкін.
• Кернеу шектегіші мен саңылауды параллель қосуБұл кеңінен қолданылатын қорғаныс әдісі. Кернеу шектегіші найзағайдың шамадан тыс кернеуін өңдейді, ал саңылау қуат жиілігі мен резонанстық шамадан тыс кернеулерді шешеді. Саңылау сонымен қатар кернеу шектегішін оның істен шығуына әкелуі мүмкін шамадан тыс қуат жиілігінің шамадан тыс кернеуінен қорғайды. Бұл тәсіл қосымша артықшылықтар береді.

2.3 Релелік қорғаныс конфигурациясы

110 кВ трансформатордың бейтарап нүктесіне арналған релелік қорғаныс негізінен келесі аспектілерді қамтиды:

• Нөлдік тізбекті ток қорғанысыТікелей жерге қосылған трансформаторлар үшін нөлдік тізбекті ток қорғанысы жерге тұйықталуды тез жою үшін конфигурацияланған. Қорғаныс әдетте бөлімдерге бөлінеді, ақаулықтың локализациясы үшін қысқа уақыттық кідірістер және трансформатордың барлық жағынан өшіру үшін ұзағырақ уақыттық кідірістер болады.
• Нөлдік тізбекті кернеуден қорғау және саңылау токтарынан қорғауЖерге қосылмаған трансформаторлар үшін нөлдік тізбекті кернеуден қорғау және саңылау тогынан қорғау орнатылған. Жерге тұйықталуы жүйенің жер нүктесін жоғалтуына әкеліп соқтырған кезде, бұл бейтарап нүктедегі кернеудің жоғарылауына әкеледі, саңылау бұзылады. Саңылау тогынан қорғау немесе нөлдік тізбекті кернеуден қорғау трансформаторды барлық жағынан өшіру үшін уақыт кідірісімен (0,3–0,5 с) әрекет етеді.
• Резервтік қорғауды үйлестіруСелективтілікті қамтамасыз ету үшін нөлдік тізбекті қорғаныс уақытының кідірістері үйлестірілуі керек. Мысалы, трансформатордағы резервтік қорғаныстың уақыт кідірісі оның резервтік желілік қорғанысының уақыт кідірісінен ұзағырақ болуы керек.

3 Оңтайландыру бойынша ұсыныстар және жағдайды талдау

3.1 Дәстүрлі әдістердің шектеулері

Қолдану кезінде саңылауларға параллель орналасқан кернеуді шектегіштеркең таралған, бірақ бұл тәсілдің бірнеше кемшіліктері бар:

• Кернеу шектегішін таңдаудағы қиындық110 кВ трансформатордың бейтарап нүктелері үшін жоғары үздіксіз жұмыс кернеуінің және төмен найзағай импульсінің қалдық кернеуінің талаптарына сай келетін стандартты кернеу шектегіштерін табу қиын.
• Алшақтықты орнатудағы қиындықтарАуа саңылауының бұзылуы кернеуі дисперсияға ұшырайды, бұл «жерге қосылудың жоғалуы» және «жермен» ақаулық жағдайлары үшін саңылаудың жұмысын дәл үйлестіруді қиындатады.
• Релелік қорғаныстың күрделілігі«Жердің жоғалуынан» қорғау (мысалы, нөлдік тізбекті асқын кернеу және саңылаудың асқын ток қорғанысы) істен шығуы мүмкін, бұл қосымша блоктау критерийлерін қажет етеді, бұл күрделілікті арттырады және сенімділікті төмендетеді.

3.2 Кіші реактивтілік арқылы жерге қосудың артықшылықтары

Зерттеулер мен тәжірибе көрсеткендей, бейтарап нүктені кіші реактивті кедергі арқылы жерге қосудәстүрлі жартылай жерге қосу әдістерімен салыстырғанда айтарлықтай артықшылықтарды ұсынады:

• Оқшаулау деңгейінің төмендеуіКішкентай реактивті жерге қосуды қолданғаннан кейін, трансформатордың бейтарап нүктесінің оқшаулау деңгейін 35 кВ-тан 20 кВ-қа дейін төмендетуге болады, бұл кернеуді шектегіштер мен саңылаулардың қажеттілігін болдырмайды және қорғаныс конфигурациясын жеңілдетеді.
• Бірыңғай жерге қосу режиміБұл әдіс оқшауланған жерге қосылмаған жүйенің пайда болуын болдырмайды, байланысты қорғанысты жеңілдетуге немесе алып тастауға мүмкіндік береді, осылайша сенімділікті арттырады.
• Артықшылықтарды сақтау: Ол бір фазалы қысқа тұйықталу токтарын шектей отырып, қарапайым және сенімді нөлдік тізбекті қорғаныс сияқты ішінара жерге қосудың артықшылықтарын сақтайды.

3.3 Іс-тәжірибелік талдау

Мысал ретінде 110 кВ терминалдық қосалқы станцияны түрлендіруді келтіруге болады. Бастапқы жобада ... қолданылған саңылауға параллель кернеу реттегішібейтарап нүктені қорғау үшін. Дегенмен, кіші реактивті жерге қосуды қабылдағаннан кейін, трансформатордың бейтарап нүктесінің оқшаулау деңгейіне қойылатын талаптар азайтылды, қорғаныс құрылғылары жеңілдетілді және пайдалану сенімділігі жақсарды. Есептеулер жерге қосу кедергісі ақаулық тогын бірнеше жүз ампермен шектей алатынын және нөлдік тізбекті қорғауды оңай үйлестіруге болатынын көрсетті.

Тағы бір жағдай 110 кВ қосалқы станциядағы ақауға қатысты болды, онда кіріс желісіндегі уақытша бір фазалы жерге тұйықталу бейтарап нүкте саңылауының бұзылуына және трансформатордың істен шығуына әкелді. Талдау желінің ақауы уақытша болғанымен, көптеген асинхронды қозғалтқыштардан кері байланысжүктеме жағында доғаға энергия беріп, ақаулықты қолдады. Бұл айтарлықтай қозғалтқыш жүктемелері бар (баламалы көздер) трансформаторлар үшін жобалау кезеңінде нөлдік тізбекті шамадан тыс ток, саңылау тогы және нөлдік тізбекті кернеу қорғанысын қоса алғанда, бейтарап нүктені толық қорғаудың маңызды екенін көрсетеді.

4 Қорытынды және болжам

110 кВ трансформатордың бейтарап нүктелік жерге қосу әдісін және оны қорғау конфигурациясын таңдау жүйенің құрылымын, жүктеме сипаттамаларын және сенімділік талаптарын ескеруді қажет ететін көп қырлы міндет болып табылады. Кернеу шектегіштерімен және саңылаулармен біріктірілген дәстүрлі ішінара жерге қосу әдісі кең таралған болса да, құрылғыны таңдауда және орнатуды үйлестіруде қиындықтарға тап болады. кіші реактивті жерге қосу әдісіоқшаулау талаптарын төмендету, қорғауды жеңілдету және сенімділікті арттыру сияқты перспективалы балама ұсынады.

Болашақтағы даму үрдістері келесі бағыттарға бағытталатын болады:

• Жаңа құрылғыларды қолдануМысалы, қорғаныс сенімділігі мен дәлдігін арттыратын, кернеуді шектегіштермен қатар қолданылатын құрама саңылаулар немесе басқарылатын саңылаулар.
• Сандық қорғау технологиясыЖерге тұйықталудан қорғаудың сезімталдығы мен сенімділігін арттыру үшін микрокомпьютерлік қорғанысты озық алгоритмдермен (мысалы, толқын пішінін анықтау, гармоникалық талдау) пайдалану.
• Стандарттау және модульдеуЖобалау мен техникалық қызмет көрсетуді жеңілдету үшін стандартталған және модульдік бейтарап нүктелік қорғаныс жабдықтарын әзірлеу.

Қорытындылай келе, 110 кВ трансформатордың бейтарап нүктелік жерге қосу әдісі мен қорғаныс конфигурациясын оңтайландыру энергетикалық жүйенің қауіпсіздігін, сенімділігін және үнемді жұмысын арттыру үшін өте маңызды. Технологиялық жетістіктермен ақылды және тиімдірек шешімдер пайда болып, кеңінен қолданыла бастайды деп күтілуде.