البحث في وضع التأريض المحايد للجهد العاليديزل 10 كيلو واط مولد كهربائي

0 مقدمة

يُطلق على الاتصال الكهربائي بين النقطة المحايدة والأرض في شبكة التوزيع اسم وضع تأريض النقطة المحايدة، ويُطلق عليه أيضًا وضع تشغيل النقطة المحايدة. إن نوع طريقة التأريض المستخدمة للنقطة المحايدة هي مشكلة تقنية واقتصادية واسعة جدًا. ستؤثر أوضاع التأريض المختلفة بشكل مباشر على الجهد الزائد، ومستوى عزل المعدات الكهربائية، وموثوقية شبكة الطاقة، وانتقائية وحساسية حماية التتابع، وتداخل خطوط الاتصال.

1 نقطة محايدة للأرضية المشتركة

هناك أربعة أنواع من التأريض النظامي المشترك في أنظمة الطاقة:

(1) النقطة المحايدة مؤرضة مباشرة: النقطة المحايدة لنظام الطاقة التيار المتردد عالي الجهد مؤرضة مباشرة، عندما يحدث خطأ أحادي الطور إلى الأرض في النظام، سيتم تشكيل دائرة قصر أحادية الطور إلى الأرض والتيار القصير للدائرة كبير جدًا، وهو أمر مفيد جدًا لحماية التتابع، ولا يزيد الجهد غير الخاطئ بالنسبة للأرض، ولن يتسبب في زيادة الجهد القوسي المتقطع.

(2) تأريض ملف قمع القوس: تأريض ملف قمع القوس المحايد لنظام الطاقة ذات الجهد العالي، بين النقطة المحايدة والتأريض في سلسلة مع مفاعل لتعويض التيار السعوي، والحد من تيار الدائرة القصيرة لخطأ التأريض أحادي الطور.

(3)يتم تأريض النقطة المحايدة بواسطة المقاومة (مقاومة عالية، مقاومة منخفضة): يتم تأريض نظام الطاقة التيار المتردد عالي الجهد بمقاومة عالية عند النقطة المحايدة، ويتم توصيل مقاومة عالية المقاومة على التوالي بين النقطة المحايدة ونقطة التأريض، ويقتصر تيار الدائرة القصيرة لخطأ التأريض أحادي الطور على 5 ~ 20 أمبير، يتم تأريض النقطة المحايدة لنظام الطاقة التيار المتردد عالي الجهد بمقاومة منخفضة، ويتم توصيل مقاومة منخفضة المقاومة على التوالي بين النقطة المحايدة ونقطة التأريض، ويقتصر تيار الدائرة القصيرة لخطأ التأريض أحادي الطور على 100 ~ 1000 أمبير.

(4)محايد غير مؤرض: النقطة المحايدة لنظام الطاقة التيار المتردد عالي الجهد غير مؤرضة، تيار التأريض أحادي الطور هو تيار سعوي عندما يكون النظام به خطأ تأريض أحادي الطور، عندما يكون تيار التأريض أحادي الطور صغيرًا (لا يزيد عن 10 أمبير)، يمكن أن يعمل النظام لمدة 1 ~ 2 ساعة مع وجود خطأ، العيب هو أنه عندما يحدث خطأ التأريض أحادي الطور، لا يمكن للقوس أن ينطفئ ذاتيًا عندما يكون تيار التأريض كبيرًا، مما يؤدي إلى زيادة جهد القوس الفجوة، ويعرض المعدات للخطر، ويدمر العزل وحتى يتسبب في حدوث ماس كهربائي متعدد المراحل.

1.1 العوامل المؤثرة على اختيار طريقة التأريض

العوامل المؤثرة على اختيار وضع التأريض هي: 1 موثوقية مصدر الطاقة؛ 2 السلامة الشخصية وسلامة المعدات؛ 3 عامل الجهد الزائد؛ 4 حماية التتابع؛ 5 الاستثمار.

1.2 مقارنة شاملة لأوضاع التأريض المحايدة الشائعة

يظهر في الجدول 1 مقارنة شاملة لأوضاع التأريض المحايدة الشائعة.

الجدول 1 مقارنة شاملة لأوضاع التأريض المحايدة الشائعة

مولدين ديزل عالي الجهد 10 كيلو وات

عندما تكون النقطة المحايدة غير مؤرضة، إذا كان خطأ الطور الواحد إلى الأرض يقع خارج مولد الديزل عالي الجهد 10 كيلو واط، إذا كان تيار السعة أكبر من قيمة معينة، لا يمكن إطفاء قوس الخطأ من تلقاء نفسه، وغالبًا ما يكون مصحوبًا بقوس متقطع، تنتج المرحلة المتراكمة جهدًا زائدًا، مما يتسبب في تلف العزل، وسيشكل التوافقي عالي الترتيب المتصل بدلاتا مولد تسخين حلقة، وبالتالي فإن الاستخدام العام للاتصال y. معيار جهد التحمل هو 1.5 مرة من جهد الخط المقدر، أي 2.6 طور.

من أجل ضمان التشغيل الآمن للجهد العالي 10 كيلو واتمولد ديزلالنظام، من الضروري التأكد من أن الجهد الزائد للمرحلة غير المعطلة أقل من 2.6 طور وحدة في حالة حدوث عطل من طور واحد إلى أرضي للنظام، وأن الجهد الزائد للمرحلة غير المعطلة أقل من 2.6 طور وحدة في حالة حدوث عطل من طور واحد إلى أرضي لنظام مولد الديزل عالي الجهد 10 كيلو وات، إذا لم يكن هناك جهد قوس فجوة، يجب أن يكون تيار المقاومة ir لنقطة التأريض أكبر من تيار السعة الكلية i ∑ c، عمومًا ir ≥ (1.0 ~ 1.5) i ∑ c، مما يمكن أن يؤدي إلى قمع مضاعفات الجهد الزائد التي تقل عن 2.5 طور وحدة، عندما ir ≥ 3.0 i ∑ c (أو xc/r ≥ 3.0)، يمكن تلبية تأثير قمع الجهد الزائد الداخلي، كما هو موضح في الشكل 1.

وضع التأريض ذو المقاومة العالية فقط عندما يكون تيار التأريض صغيرًا، يكون تأثير إطفاء القوس التلقائي واضحًا، وهو ينطبق بشكل عام على تيار سعة التأريض أقل من 10 أمبير في نظام الجهد العالي، وتيار السعة i ∑ c لنظام مولد الديزل 10 كيلو وات في مركز شنغهاي هو 6 أمبير.

من خلال تحليل آلية تأريض مقاومة نقطة محايدة المولد، من أجل تلبية المتطلب الأساسي لنوع تأريض المولد، يجب اعتماد نوع التأريض ذو المقاومة العالية في نوع تأريض المولد الكهربائي.

المزايا: 1 لضمان استمرارية إمدادات الطاقة، عندما يكون تيار الخطأ أحادي الطور إلى الأرض أقل من التسامح الآمن لمولد الديزل عالي الجهد 10 كيلو واط، مع تشغيل الخطأ (عادة 2 ساعة). 2 يتم قمع الجهد الزائد لقوس الفجوة، مما يجعل الجهد الزائد أقل من 2.6 وحدة طور. 3. حماية مرحل بسيطة.

العيوب: 1 مناسبة لأنظمة الجهد العالي الصغيرة الحجم ذات سعة التيار الأرضي (أقل من 10 أمبير)، واستخدام النطاق المحدود. عندما يكون تيار الدائرة القصيرة للخطأ أحادي الطور إلى الأرض كبيرًا، فإن التيار المتدفق عبر المقاومة سيسبب مشكلة التسخين، وستحترق المقاومة إذا كان الوقت طويلاً جدًا.

الشكل 1 مخطط لمضاعفات معاوقة النظام والجهد الزائد العابر

3 اختيار مقاومة التأريض المحايدة لمولدات الديزل عالية الجهد 10 كيلو وات في حالات الطوارئ في وسط شنغهاي

3.1 اختيار مقاومة التأريض المحايدة

تختلف طرق الاختيار والتحكم الخاصة بمقاومة التأريض المحايدة لمولدات الديزل بقدرة 10 كيلو وات في كل شركة، ولا يوجد تنظيم موحد لذلك في الصين.

(1)يتم التحكم في تيار التأريض عند 100 ~ 150 أمبير، 10 ~ 30 أمبير و10% من التيار المقدر.

(2)مولدات الديزل متعددة 10 كيلو وات + مقاولات متعددة + مخطط تأريض مقاومة واحدة، ومولدات الديزل متعددة 10 كيلو وات + مقاولات متعددة + مخطط تأريض مقاومة متعددة. الأول منخفض التكلفة ومساحة صغيرة، ولكن منطق التحكم فيه معقد، والأخير، على العكس من ذلك.

(3)هناك العديد من مولدات الديزل بقدرة 10 كيلو وات تعمل مع قواطع إغلاق واحدة للتحكم في الدورة، وهناك العديد من القواطع التي تغلق مع وحدة تحكم الدورة.

مركز شنغهاي للطوارئ مولد ديزل عالي الجهد 10 كيلو وات مقاومة التأريض المحايدة هي

لذلك، يتم اختيار 4 مجموعات من 2500 كيلو وات (طاقة احتياطية)/10.5 كيلو فولت، ومجموعة واحدة من صندوق مقاومة الجهد العالي 303 مع إنذار درجة الحرارة و4 مجموعات من موصلات التيار المتردد ذات الجهد العالي.

4 حساب تيار الدائرة القصيرة لعطل أحادي الطور على الأرض ذو مقاومة عالية

يظهر الرسم التخطيطي للتيار القصير للكابل مع وجود عطل أحادي الطور على الأرض في الشكل 2.

الشكل 2. مخطط تخطيطي لتيار قصر الدائرة في كابل به عطل أحادي الطور على الأرض

تيار الدائرة القصيرة للخطأ أحادي الطور الممتد إلى الأرض مع الخاصية المعدنية الكاملة للكابل هو

icx هو تيار السعة للخط المحمي، وتيار السعة لأقصر كابل في مركز شنغهاي هو 0.15 أمبير، وتيار السعة لأطول كابل هو 0.7 أمبير.

5 نقطة خطأ الكابل تمر عبر مقاومة الانتقال rg = (30 ~ 300) ، والتيار القصير للخطأ أحادي الطور إلى الأرض هو

يبلغ إجمالي تيار الدائرة القصيرة 20.7 أمبير عندما يحدث خطأ في مرحلة واحدة للأرض في نظام مولد الديزل عالي الجهد في حالات الطوارئ بقدرة 10 كيلو وات. وضع التشغيل الأقصى هو

5.2 أمبير لكل من مولدات الديزل الأربعة بقدرة 10 كيلو وات، ووضع التشغيل الأدنى هو مولد ديزل بقدرة 310 كيلو وات، وكل حمل حالي 6.9 أمبير، ولا يؤثر على تشغيل مولد الديزل بقدرة 10 كيلو وات.

5حساب حماية التيار المتسلسل الصفري لخط التأريض عالي المقاومة وحماية التيار المتسلسل الصفري لصندوق مقاومة الجهد العالي

5.1 حساب idz0x لخطوط نقل حماية التيار التسلسلي الصفري

إعداد حماية التيار التسلسلي الصفري هو idz0x = kicx وفقًا لحالة تيار السعة للخط المحمي

تحت: ك —— معامل الموثوقية، 4 ~ 5.

الحساسية هي: km = id/idz0x ≥2

كم ≥2 للحماية الرئيسية وكم ≥1.5 للحماية الاحتياطية.

نسبة تحويل تسلسل الخط الصفري هي 100/1، وإعداد حماية التيار صفر 1 (الجانب الثانوي) هوidz0x=5×0.53/100=0.0265 أ

عند 0.06 أ/0.8 ثانية، تكون الحساسيةكم=20.7/(0.06×100)≈3.4≥2

القيمة المحددة للحماية الحالية صفر 2 (الجانب الثانوي) هيidz0x= 4×0.53/100=0.0212 أ

عند 0.03/1.6 ثانية، تكون الحساسيةكم=11.3/(0.03×100)≈3.8≥2

حساب idz0r لحماية تيار التسلسل الصفري لصندوق مقاومة الجهد العالي 5.2

إنه أكبر بمقدار 1.1 إلى 1.2 مرة من القيمة المحددة لحماية التسلسل الصفري الأدنى، والحد الزمني هو 0.3 ثانية.

نسبة تسلسل الصفر لصندوق مقاومة الجهد العالي هي 50/5، وقيمة حماية التيار 1 صفر (الجانب الثانوي) هيidz0r= 1.1×0.06×100/10=0.66 أ

عند 0.7 أ/1.1 ثانية، تكون الحساسيةكم=20.7/(0.7×10)≈2.9≥2

القيمة المحددة للحماية الحالية صفر 2 (الجانب الثانوي) هيidz0r= 1.1×0.03×100/10=0.33 أ

عند 0.4 أ/1.9 ثانية، تكون الحساسيةكم = 11.3/(0.410)≈2.8≥2 لضمان السلامة الشخصية، يجب أن يتوافق جهد التلامس مع المعيار الوطني: عندما يكون وقت تشغيل الحماية أكثر من 1 ثانية، تكون قيمة جهد التلامس 50 فولت.

نقطة الخطأ لجهد الأرض هيugz=idrjd=20.7×1=20.7 فولت<50 فولت

ومن بينها، rjd هي قيمة مقاومة التأريض، ≤1.0.

6 استراتيجية تشغيل التأريض عالي المقاومة

(1)عندما يحدث خطأ أحادي الطور على الأرض في النظام، يكون تيار الدائرة القصيرة صغيرًا جدًا بحيث لا ينبه درجة حرارة صندوق مقاومة الجهد العالي، ولا يؤثر على تشغيل مولد الديزل 10 كيلو وات. يتم توصيل أربعة مولدات ديزل 10 كيلو وات بالأرض عالية المقاومة عند نقطة محايدة.

(2)عندما يحدث خطأ أحادي الطور إلى الأرض في النظام، يكون تيار الدائرة القصيرة أكبر، مما يجعل إنذار درجة حرارة صندوق مقاومة الجهد العالي، ويتحكم نظام التحكم في مولد الديزل 10 كيلو وات في أربعة مقاولات تيار متردد عالية الجهد لقطع المقاومة العالية للتأريض المحايد، تعمل أربعة مولدات ديزل 10 كيلو وات في وضع محايد غير مؤرض.

(3)يتم تشغيل أربعة مولدات ديزل بقوة 10 كيلو وات في وضع نقطة محايدة غير مؤرضة، ويتم حساب تيار السعة لكابل النظام إلى الأرض i ∑ cl كما هو موضح في الجدول 2. كما يمكن رؤيته من الجدول 2، فإن تيار السعة الخطية لمركز شنغهاي حوالي 4 أمبير.

الجدول 2 حساب تيار السعة الأرضية i ∑ cl لكابل النظام

تيار السعة لخزانة التوزيع ونظام تشكيل الكابل إلى الأرض هوi∑c= α(1+β)i∑cl=1.3×(1+15%)×4=6 أ

الصيغة هي كما يلي: (1.2 ~ 1.8) كمعامل الحرية، (15٪ ~ 20٪) كمعدل تأثير معدات توزيع الطاقة.

(4) حساسية حماية التيار التسلسلي الصفري (حماية احتياطية ≥1.5) هي

كم= (i∑c-icx)/idz0x=(6-0.53)/3≈1.8≥1.5

(4)تأثير وضع التشغيل غير المؤرض لنقطة الحياد على مولد ديزل 10 كيلو وات. تيار الخطأ من الطور الواحد إلى الأرض هو 6 أمبير، ووضع التشغيل الأقصى هو 1.5 أمبير لمولد ديزل 410 كيلو وات، ووضع التشغيل الأدنى هو 2.0 أمبير لمولد ديزل 310 كيلو وات، لا يؤثر على مولد ديزل 10 كيلو وات.

مخطط نظام مقاومة التأريض المحايد 7

يظهر في الشكل 3 نظام المقاومة الأرضية المحايدة لمولد الديزل عالي الجهد 10 كيلو وات في مركز شنغهاي.

الشكل 3. نظام مقاومة تأريض محايد لمولد ديزل عالي الجهد بقدرة 10 كيلو وات في حالات الطوارئ

8. الخاتمة

إن التأريض المحايد لمولدات الديزل ذات الجهد العالي 10 كيلو وات هو مجموعة واسعة جدًا من القضايا الاقتصادية. تتمتع البلدان والمدن المختلفة في بلد ما بطرق تأريض محايدة مختلفة، والتي تعتمد بشكل أساسي على تجربة التشغيل والتقاليد الخاصة بكل منها.