Val og hagræðing verndarstillinga á jarðtengingaraðferðum fyrir núllpunkt 110kV spennubreyta

Inngangur

Í háspennukerfum er jarðtenging spennisins við núllpunkt mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á öryggi, áreiðanleika og stöðugleika kerfisins. Fyrir 110kV rafkerfi hefur val á jarðtengingaraðferð við núllpunkt bein áhrif á einangrunarstig búnaðar, yfirspennuvörn, stillingu rofavarna og áreiðanleika aflgjafans. Í Kína nota 110kV kerfi venjulega... aðferð til að jarða að hluta til, þar sem sumir núllpunktar spennubreyta eru jarðtengdir beint en aðrir eru ójarðtengdir, með það að markmiði að takmarka einfasa skammhlaupsstrauma og koma í veg fyrir ofspennuhættu.

Þessi grein greinir eiginleika, kosti og takmarkanir mismunandi aðferða við jarðtengingu við núllpunkt 110kV spennubreyta, kannar bestu aðferðir við stillingu verndar og kynnir framtíðarþróun.

1 Lykilaðferðir við jarðtengingu við hlutlausan punkt fyrir 110kV spennubreyta

1.1 Bein jarðtenging

Bein jarðtengingvísar til beinnar tengingar núllpunkts spennisins við jörðina. Þessi aðferð festir á áhrifaríkan hátt núllpunktsspennuna og tryggir að við einsfasa jarðbilun fari hækkun á fasaspennunni sem ekki tengist bilun ekki yfir 1,4 sinnum fasaspennuna. Þetta hjálpar til við að lækka einangrunarkröfur búnaðar og lækka kostnað.

Hins vegar er verulegur galli sá að mjög hár einfasa jarðlekastraumur(allt að nokkur þúsund amper), sem getur haft áhrif á rofgetu rofans og stöðugleika kerfisins. Þess vegna er bein jarðtenging almennt notuð í 110 kV og hærri spennukerfum þar sem skjót viðgerð á bilunum er nauðsynleg.

1.2 Ójarðtengdur núllleiðari

Í ójarðbundið kerfi, núllpunktur spennisins er einangraður frá jörðinni. Þegar eins fasa jarðbilun á sér stað er bilunarstraumurinn mjög lítill (aðallega rafrýmdarstraumur kerfisins), sem gerir kerfinu kleift að halda áfram að starfa í stuttan tíma (venjulega allt að 2 klukkustundir). Þetta eykur verulega áreiðanleiki aflgjafa.

Hins vegar, í ójarðtengdum kerfum, geta einsfasa jarðbilanir valdið því að fasaspennan sem ekki veldur bilun hækkar upp í línuspennustig. Ef einangrunin er veik getur þetta leitt til bilunar sem getur stigmagnast í fasa-til-fasa bilun. Að auki getur slitrótt jarðtenging myndað bogaofspenna, sem nær 3–3,5 sinnum fasaspennunni, sem ógnar einangrun spennisins.

1.3 Jarðtenging með litlum viðnámi

Til að vega og meta kosti og galla beinnar jarðtengingar og ójarðtengingarkerfa, þá aðferð við jarðtengingu við viðnámer oft notað. Þetta felur í sér jarðtengingu í gegnum lítið viðnám eða lítið hvarfvirkni.

• Lítil viðnámsjarðtengingTakmarkar bilunarstraum við nokkur hundruð amper, sem dregur úr áhrifum á kerfið en gerir samt kleift að vernda kerfið hratt. Þessi aðferð bælir niður ofspennu á áhrifaríkan hátt og hentar fyrir kapalþröng dreifikerfi með miklum rafrýmdum strauma.
• Lítil viðbragðs jarðtengingGetur vegað upp á móti rafrýmdarstraumi kerfisins með spanstraumi, sem dregur úr líkum á endurkviknun boga. Þessi aðferð er oft talin jöfnuð jarðtengingaraðferð.

Jarðtenging með litlu impedansi sameinar kosti bæði beinna og ójarðtengdra kerfa, býður upp á yfirspennuvörn og tiltölulega mikla áreiðanleika aflgjafans. Hún er mikið notuð í 110kV kerfum, sérstaklega þeim sem eru með verulega rafrýmdarstrauma eða þurfa mikla aflgæði.

2 Verndarstillingar fyrir 110kV spennubreytis núllpunkta

2.1 Ofspennuógnir

Einangrunarstig 110kV spenni núllpunkts er venjulega hálfeinangruð, með spennuþol sem nær aðeins einum þriðja af línuendanum. Þetta gerir núllpunktinn viðkvæman fyrir ofspennuskemmdum. Helstu gerðir ofspennu eru meðal annars:

• Ofspenna í aflstíðniVegna línuskipta, ósamhverfra skammhlaupa eða skyndilegs álagstaps.
• Ómun yfirspennaOrsök sveiflna: Orsakast sveiflur vegna víxlverkunar milli span- og rafrýmdra þátta við kerfisstarfsemi eða bilanir.
• Skipta um yfirspennu: Myndast af umbreytingu segul- og rafstöðuorku við opnun eða lokun rofa.
• Yfirspenna í eldingumEldingar valda mikilli sveifluvídd og skammri endingu.

2.2 Algeng varnartæki

Til að vernda núllpunkt spennisins eru eftirfarandi verndarbúnaður almennt notaður:

• SpennuvarðarÞessir takmarka ofspennu vegna eldinga og ákveðna ofspennu í rofa. Hins vegar eru staðlaðir yfirspennuvarðar oft ófullnægjandi fyrir lága einangrun í núllpunktum 110 kV spennubreyta, sem gerir valið erfitt.
• EinangrunarbilÞetta verndar gegn ofspennu í afltíðni og ómun. Þegar ofspenna á sér stað rofnar bilið og núllpunkturinn tengist jarðtengingu til að takmarka spennuhækkun. Galli er erfiðleikinn við að stilla bilið nákvæmlega, sem getur leitt til rangrar samræmingar varnar.
• Samsíða tenging á yfirspennuafleiðara og biliÞetta er útbreidd varnaraðferð. Yfirspennuafleiðarinn tekst á við eldingarofspennu, en bilið tekur á ofspennu í afltíðni og ómun. Bilið verndar einnig yfirspennuafleiðarann ​​gegn of mikilli ofspennu í afltíðni sem gæti valdið bilun í honum. Þessi aðferð býður upp á viðbótarkosti.

2.3 Stillingar á rofavörn

Rafstýringarvörn fyrir 110kV spenni í núllpunkti felur aðallega í sér eftirfarandi þætti:

• NúllraðarstraumvörnFyrir spennubreyta sem eru jarðtengdir beint er núllraðarstraumvörn stillt til að fjarlægja jarðbilanir fljótt. Verndinni er venjulega skipt í hluta, með stuttum tímatöfum fyrir bilunarstaðsetningu og lengri tímatöfum fyrir að slökkva á öllum hliðum spennubreytisins.
• Núllröð spennuvernd og bilstraumsverndFyrir ójarðtengda spennubreyta eru núllraðar spennuvernd og bilstraumsvernd sett upp. Þegar jarðbilun veldur því að kerfið missir jarðpunkt sinn, sem leiðir til hækkandi spennu í núllpunkti, bilar bilið. Bilstraumsvernd eða núllraðar spennuvernd virka með tímaseinkun (0,3–0,5 sekúndur) til að slökkva á spennubreytinum á öllum hliðum.
• Samhæfing öryggisafritunarvarnaTil að tryggja sértækni verður að samhæfa tafir á núllraðarvörn. Til dæmis ætti tíminn sem tafir á varavörn á spenni að vera lengri en tíminn sem tafir á línuvörninni eru veittar.

3 tillögur að hagræðingu og greining á tilviki

3.1 Takmarkanir hefðbundinna aðferða

Þó að notkun á yfirspennuafleiðarar samsíða eyðumer algeng, þessi aðferð hefur nokkra galla:

• Erfiðleikar við val á spennuvörnÞað er krefjandi að finna staðlaða yfirspennuvörn sem uppfylla kröfur um bæði háa samfellda rekstrarspennu og lága eldingarspennu fyrir 110 kV núllpunkta spennubreyta.
• Áskoranir í bilaskiptumLoftbilsbilunarspenna dreifist, sem gerir það erfitt að samhæfa nákvæmlega bilunaraðgerðina fyrir „jarðtap“ og „með jörðu“ bilunaraðstæður.
• Flækjustig rofavarnaVörn gegn „jarðtengingartapi“ (eins og núllröð yfirspennuvörn og bils yfirstraumsvörn) getur bilað, sem krefst viðbótar blokkunarviðmiða, sem eykur flækjustig og dregur úr áreiðanleika.

3.2 Kostir jarðtengingar með litlum viðbragðsstuðli

Rannsóknir og framkvæmd benda til þess að jarðtengingu núllpunktsins með litlu viðnámibýður upp á verulega kosti umfram hefðbundnar aðferðir við hlutajarðtengingu:

• Minnkuð einangrunarkröfurEftir að hafa tekið upp jarðtengingu með litlum viðnámsstuðli er hægt að lækka einangrunarstig núllpunkts spennisins úr 35 kV í 20 kV, sem útrýmir þörfinni fyrir yfirspennuvörn og bil og einföldar verndarstillingar.
• Sameinuð jarðtengingarhamurÞessi aðferð útilokar að einangrað, ójarðtengt kerfi komi til, sem gerir kleift að einfalda eða sleppa tengdri vörn og þar með auka áreiðanleika.
• Varðveisla ávinningsÞað viðheldur ávinningi af hlutajarðtengingu, svo sem einfaldri og áreiðanlegri núllröðunarvörn, en takmarkar um leið skammhlaupsstrauma í einum fasa.

3.3 Greining á tilviksrannsókn

Dæmi er umbreyting á 110 kV tengivirki. Upprunalega hönnunin notaði yfirspennuafleiðari samsíða bilitil að vernda núllpunktinn. Hins vegar, eftir að jarðtenging með litlum viðnámsstuðli var tekin upp, var krafa um einangrun núllpunkts spennisins lækkuð, verndarbúnaður einfaldaður og rekstraröryggi bætt. Útreikningar sýndu að jarðtengingarviðnámið gæti takmarkað bilunarstrauminn við nokkur hundruð amper og auðvelt væri að samstilla núllraðarvörnina.

Annað tilfelli varðaði bilun í 110 kV spennistöð þar sem tímabundin einsfasa jarðbilun á inntakslínunni leiddi til bilunar í núllpunkti og spennubreytisins. Greining leiddi í ljós að þótt línubilunin væri tímabundin, þá... endurgjöf frá fjölda ósamstilltra mótoraá álagshliðinni veitti orku fyrir bogann, sem viðhélt biluninni. Þetta undirstrikar að fyrir spennubreyta með verulegt álag á mótor (jafngildar uppsprettur) er fullkomin núllpunktsvörn, þar á meðal núllraðarofstraumsvörn, bilstraumsvörn og núllraðarspennuvörn, nauðsynleg á hönnunarstigi.

4 Niðurstaða og horfur

Val á jarðtengingaraðferð fyrir núllpunkt 110kV spenni og verndarstillingu hennar er margþætt verkefni sem krefst þess að tekið sé tillit til kerfisbyggingar, álagseiginleika og áreiðanleikakrafna. Þó að hefðbundin aðferð við hlutajarðtengingu ásamt yfirspennuvörnum og bilum sé algeng, þá stendur hún frammi fyrir áskorunum í vali á tækjum og samræmingu stillinga. Jarðtengingaraðferð með litlum viðbrögðumbýður upp á efnilegan valkost, sem hugsanlega lækkar kröfur um einangrun, einfaldar vernd og bætir áreiðanleika.

Þróunarþróun framtíðarinnar mun einbeita sér að eftirfarandi sviðum:

• Notkun nýrra tækjaSvo sem eins og samsett bil eða stjórnanleg bil sem notuð eru samhliða yfirspennuvörnum, sem eykur áreiðanleika og nákvæmni verndar.
• Stafræn verndartækniNotkun örtölvuvarna með háþróuðum reikniritum (t.d. bylgjuformsgreiningu, harmonískri greiningu) til að bæta næmi og áreiðanleika jarðlekavarna.
• Staðlun og mátvæðingÞróun staðlaðs og mátbundins varnarbúnaðar fyrir hlutlausar punktar til að einfalda hönnun og viðhald.

Í stuttu máli er afar mikilvægt að hámarka jarðtengingu og verndarstillingu 110kV spennisins til að auka öryggi, áreiðanleika og hagkvæmni raforkukerfisins. Með tækniframförum er búist við að snjallari og skilvirkari lausnir komi fram og njóti víðtækrar notkunar.