Изследване на неутралния заземителен режим на високо напрежение10KW дизел Генератор

0 Въведение

Електрическата връзка между неутралната точка и земята на разпределителната мрежа се нарича режим на заземяване на неутралната точка, наричан още режим на работа на неутралната точка. Какъв метод на заземяване се използва за неутралната точка е много широк технически и икономически проблем. Различните режими на заземяване ще повлияят пряко на пренапрежението, нивото на изолация на електрическото оборудване, надеждността на електрическата мрежа, селективността и чувствителността на релейната защита и смущенията в комуникационните линии.

1 неутрална точка, общ заземителен път

В енергийните системи има четири вида заземяване на общи системи:

(1) Неутралната точка е директно заземена: Неутралната точка на високоволтовата променливотокова захранваща система е директно заземена. Когато в системата възникне еднофазно късо съединение към земя, ще се образува еднофазно късо съединение към земя и токът на късо съединение ще бъде много голям. Това е много полезно за релейната защита. Не се увеличава напрежението на безаварийната връзка спрямо земята и няма да се стигне до периодично пренапрежение на дъгата.

(2) ЗАЗЕМЯВАНЕ НА ДЪГОГАСИТЕЛНА БОБИНА: Заземяване на неутралната дъгогасителна бобина на високоволтовата променливотокова захранваща система, между неутралната точка и заземяването последователно с реактор за компенсиране на капацитивния ток, ограничава тока на късо съединение при еднофазно заземяване.

(3)Неутралната точка е заземена с резистор (високо съпротивление, ниско съпротивление): системата за захранване с високо напрежение и променлив ток е заземена с високо съпротивление в неутралната точка, а съпротивление с висок импеданс е свързано последователно между неутралната точка и точката на заземяване, токът на късо съединение при еднофазно заземяване е ограничен до 5 ~ 20A, неутралната точка на системата за захранване с високо напрежение и променлив ток е заземена с ниско съпротивление, а съпротивление с нисък импеданс е свързано последователно между неутралната точка и точката на заземяване, токът на късо съединение при еднофазно заземяване е ограничен до 100 ~ 1000A.

(4)Незаземена неутрала: Неутралната точка на високоволтовата променливотокова захранваща система е незаземена. Еднофазният заземителен ток е капацитивен, когато системата има еднофазно заземяване. Когато еднофазният заземителен ток е малък (не повече от 10 A), системата може да работи 1 ~ 2 часа с повреда. Недостатъкът е, че при еднофазно заземяване, дъговата дъга не може да се самоугаси, когато заземителният ток е голям. Това води до пренапрежение на дъгата в междината, застрашава оборудването, разрушава изолацията и дори причинява многофазно късо съединение.

1.1 фактори, влияещи върху избора на метод за заземяване

Факторите, влияещи върху избора на режим на заземяване, са: 1. Надеждност на електрозахранването; 2. Безопасност на персонала и оборудването; 3. Коефициент на пренапрежение; 4. Релейна защита; 5. Инвестиция.

1.2 цялостно сравнение на често срещаните режими на заземяване на неутралата

В Таблица 1 е показано подробно сравнение на често срещаните режими на заземяване на неутралата.

Таблица 1 - подробно сравнение на често срещаните режими на заземяване на неутралата

2 дизелови генератора с високо напрежение 10KW

Когато неутралната точка е незаземена, ако еднофазното късо съединение към земята се намира извън високоволтовия дизелов генератор с мощност 10 kw и капацитетният ток е по-голям от определена стойност, дъгата на късо съединение не може да се потуши сама. Често това е съпроводено с прекъсната дъга. Натрупаната фаза създава пренапрежение, което причинява повреди на изолацията, а високите хармоници, свързани в делта схема на генератора, образуват нагряване в контура. Затова обикновено се използва Y-образна връзка. Стандартното издържащо напрежение е 1,5 пъти номиналното мрежово напрежение, т.е. 2,6 U-фаза.

За да се осигури безопасната работа на високоволтовия електропреносник 10KWдизелов генераторсистема, е необходимо да се гарантира, че пренапрежението на фазата без повреда е по-малко от 2,6 u фаза в случай на еднофазно съединение към земя на системата, и че пренапрежението на фазата без повреда е по-малко от 2,6 u фаза в случай на еднофазно съединение към земя на високоволтовата 10KW дизел генераторна система. Ако няма напрежение на дъгата в междина, токът на съпротивление IR на заземителната точка трябва да бъде по-голям от общия капацитетен ток I∑C, обикновено IR ≥ (1,0 ~ 1,5) I∑C, което може допълнително да потисне пренапрежението, кратно на фазата, по-малко от 2,5 u. Когато IR ≥3,0 I∑C (или Xc/r ≥3,0), може да се постигне вътрешен ефект на потискане на пренапрежението, както е показано на Фиг. 1.

Режим на заземяване с високо съпротивление, само когато заземителният ток е малък, ефектът от автоматичното гасене на дъгата е очевиден. Обикновено е приложим за заземяващи капацитетни токове с високоволтова система с ток под 10a. Капацитивният ток I ∑ C на 10KW дизелов генератор в центъра на Шанхай е 6A.

Чрез анализ на механизма на заземяване на съпротивлението на неутралната точка на генератора, за да се отговори на основното изискване за типа заземяване на генератора, при заземяването на електрически генератор трябва да се използва тип заземяване с високо съпротивление.

Предимства: 1. Осигуряване на непрекъснатост на електрозахранването, когато токът на еднофазно късо съединение към земя е по-нисък от допустимия ток на безопасност за високоволтов дизелов генератор с мощност 10 kW, с време на работа при повреда (обикновено 2 часа). 2. Потискане на пренапрежението на дъгата в междина, което прави пренапрежението по-ниско от 2,6 μ фаза. 3. Проста релейна защита.

НЕДОСТАТЪЦИ: 1. Подходящ за малки системи с високо напрежение, заземяващи капацитетни токове (под 10a), което ограничава използването на осцилоскопа. Когато токът на късо съединение при еднофазно късо съединение към земя е голям, токът, протичащ през съпротивлението, ще причини нагряване и ако времето за задържане е твърде дълго, то ще изгори.

Фиг. 1 Диаграма на системния импеданс и кратното пренапрежение при преходни процеси

3 Избор на съпротивление на заземяване на неутралата за авариен високоволтов дизелов генератор с мощност 10KW в центъра на Шанхай

3.1 избор на съпротивление на заземяване на неутралата

Всяка компания за дизелови генератори с мощност 10 kW има различни методи за избор и контрол на съпротивлението на заземяване на неутралата на дизеловия генератор с мощност 10 kW и в Китай няма единна регулация за това.

(1)Заземяващият ток се контролира на 100 ~ 150A, 10 ~ 30a и 10% от номиналния ток.

(2)множество 10KW дизелови генератори + множество контактори + една схема за заземяване чрез съпротивление, и множество 10KW дизелови генератори + множество контактори + схема за заземяване чрез съпротивление. Първият вариант е с ниска цена и малка площ, но логиката на управление е сложна, а вторият - напротив.

(3)Има няколко дизелови генератора с мощност 10 KW, работещи с един контактор, който се затваря за контрол на циркулацията, и има няколко контактора, които се затварят с контролер на циркулацията.

Съпротивлението на заземяване на неутралата на дизеловия генератор с мощност 10 kw в аварийния център в Шанхай е...

Следователно са избрани 4 комплекта от 2500kw (резервна мощност)/10.5 KV, 1 комплект 303 кутия за високо напрежение с температурна аларма и 4 комплекта контактори за високо напрежение.

4 изчисляване на тока на късо съединение при еднофазно съединение към земя с високо съпротивление

Схематичната диаграма на тока на късо съединение на кабела с еднофазно съединение към земя е показана на Фиг. 2.

Фиг. 2 схематична диаграма на тока на късо съединение на кабел с еднофазно съединение към земя

Токът на късо съединение при еднофазно съединение към земя с пълно метално свойство на кабела е

ICX е капацитетният ток на защитената линия, капацитетният ток на най-късия кабел в центъра на Шанхай е 0,15 A, а капацитетният ток на най-дългия кабел е 0,7 A.

5 Точката на повреда на кабела преминава през преходното съпротивление RG = (30 ~ 300), а токът на късо съединение на еднофазното съединение към земята е

Общият ток на късо съединение е 20,7 A при възникване на еднофазно късо съединение към земя в аварийната високоволтова дизел генераторна система с мощност 10 kW. Максималният режим на работа е

5,2 A за всеки от четирите дизелови генератора с мощност 10 kW, минималният режим на работа е 310 kW дизелов генератор, като всеки токов товар е 6,9 A, което не влияе на работата на дизеловия генератор с мощност 10 kW.

5Изчисляване на защита от нулева последователност за заземителна линия с високо съпротивление и защита от нулева последователност за кутия за съпротивление с високо напрежение

5.1 Idz0x изчисляване на преносни линии за защита от ток с нулева последователност

Настройката на защитата по ток с нулева последователност е Idz0x = KIcx, в зависимост от състоянието на капацитетния ток на защитаваната линия.

Под: K —— Коефициент на надеждност, 4 ~ 5.

Чувствителността е: Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 за основна защита и Km ≥1,5 за резервна защита.

Коефициентът на преобразуване на токовия трансформатор LINE ZERO SEQUENCE е 100/1, настройката на токова защита Zero Current 1 (вторична страна) еIdz0x=5×0,53/100=0,0265 Å

При 0,06 a/0,8 s, чувствителността еKm=20,7/(0,06×100)≈3,4≥2

Зададената стойност на защитата от нулев ток 2 (вторична страна) еIdz0x = 4 × 0,53 / 100 = 0,0212 Å

При 0,03/1,6 s, чувствителността еKm=11.3/(0.03×100)≈3.8≥2

Idz0R изчисляване на защита от нулева последователност за кутия за съпротивление с високо напрежение 5.2

Тя е 1,1 ~ 1,2 пъти по-голяма от зададената стойност на долната защита с нулева последователност, а времевото ограничение е 0,3 s.

Коефициентът на токов трансформатор с нулева последователност на кутията за високоволтово съпротивление е 50/5, а стойността на токова защита с нулев ток 1 (вторична страна) еIdz0R = 1,1 × 0,06 × 100 / 10 = 0,66 Å

При 0,7 a/1,1 s, чувствителността еKm=20,7/(0,7×10)≈2,9≥2

Зададената стойност на защитата от нулев ток 2 (вторична страна) еIdz0R = 1,1 × 0,03 × 100 / 10 = 0,33 Å

При 0,4 a/1,9 s, чувствителността еKm = 11.3/(0.410)≈2.8≥2. За да се гарантира личната безопасност, контактното напрежение трябва да отговаря на националния стандарт: Когато времето за задействане на защитата е повече от 1s, стойността на контактното напрежение е 50v.

Напрежението на точката на повреда спрямо земята еUgz= IdRjd=20,7×1=20,7 V<50 V

Сред тях, RJD е стойността на съпротивлението на заземяване, ≤1,0.

6 Стратегия за работа с заземяване с високо съпротивление

(1)Когато в системата възникне еднофазно заземяване, токът на късо съединение е твърде малък, за да алармира температурата на кутията за високоволтово съпротивление и не влияе на работата на 10KW дизеловия генератор. Четири 10KW дизелови генератора са свързани към високоомното заземяване в неутралната точка.

(2)Когато в системата възникне еднофазно заземяване, токът на късо съединение е по-голям, което предизвиква алармата за температура на кутията за високоволтово съпротивление, а системата за управление на дизеловия генератор с мощност 10 kW контролира четири контактора за високоволтов променлив ток, за да прекъсне високото съпротивление на неутралното заземяване. Четири дизелови генератора с мощност 10 kW работят в неутрален незаземен режим.

(3)Четири дизелови генератора с мощност 10 kW работят в режим на незаземяване в неутралната точка, а капацитетният ток на системния кабел към земята I ∑ cL се изчислява, както е показано в Таблица 2. Както може да се види от Таблица 2, капацитетният ток на линията на центъра в Шанхай е около 4A.

Таблица 2 изчисляване на земния капацитетен ток I ∑ cL на системния кабел

Капацитивният ток на разпределителния шкаф и системата за формиране на кабел-земя еI∑c= α(1+β)I∑cL=1,3 × (1 + 15%) × 4 = 6 А

Формулата е следната: (1,2 ~ 1,8) като коефициент на свобода, (15% ~ 20%) като степен на влияние на електроразпределителното оборудване.

(4) чувствителността на защитата от нулева последователност (резервна защита ≥1,5) е

Km= (I∑c-Icx)/Idz0x=(6-0,53)/3≈1,8≥1,5

(4)Влиянието на режима на работа с незаземена неутрална точка върху дизелов генератор с мощност 10 kW. Токът на еднофазно късо съединение към земя е 6 A, максималният режим на работа е 1,5 A за дизелов генератор с мощност 410 kW, а минималният режим на работа е 2,0 A за дизелов генератор с мощност 310 kW, не влияе на дизеловия генератор с мощност 10 kW.

7 Системна диаграма на съпротивлението на заземяване на нулата

Системата за заземяване на неутралния резистор на аварийния високоволтов дизелов генератор с мощност 10 kW в Шанхайския център е показана на фигура 3.

Фиг. 3 аварийна система за заземяване на неутралния резистор на дизелов генератор с високо напрежение 10 kw

8. Заключение

Заземяването на неутралата на високоволтовия дизелов генератор с мощност 10 kW е много широк кръг от икономически проблеми. Различните страни и градове в една държава имат различни методи за заземяване на неутралата, които се основават главно на техния собствен експлоатационен опит и традиции.