Uuring kõrgepinge neutraalse maandusrežiimi kohta10 kW diisel Generaator

0 Sissejuhatus

Jaotusvõrgu neutraalpunkti ja maa vahelist elektriühendust nimetatakse neutraalpunkti maandusrežiimiks ehk neutraalpunkti töörežiimiks. Neutraalpunkti maandusmeetodi valik on väga lai tehniline ja majanduslik probleem. Erinevad maandusrežiimid mõjutavad otseselt ülepinget, elektriseadmete isolatsioonitaset, elektrivõrgu töökindlust, releekaitse selektiivsust ja tundlikkust ning sideliinide häireid.

1 neutraalpunkti ühine maandustee

Elektrisüsteemides on neli tüüpi tavalist maandust:

(1) neutraalpunkt on otse maandatud: kõrgepinge vahelduvvoolusüsteemi neutraalpunkt on otse maandatud. Kui süsteemis tekib ühefaasiline maanduslühis, tekib ühefaasiline maanduslühis ja lühisvool on väga suur. See on releekaitsele väga kasulik. Mitte-rikkepinge maanduspinge suhtes ei suurene ega põhjusta vahelduvat kaarülepinget.

(2) KAARELEEGI KUSTUTUSMÄHISE MAANDUS: Kõrgepinge vahelduvvoolusüsteemi neutraalse kaareleeguse kustutusmähise maandus neutraalpunkti ja maanduse vahel on ühendatud järjestikku reaktoriga, et kompenseerida mahtuvusvoolu ja piirata ühefaasilise maandusrikke lühisvoolu.

(3)Neutraalpunkt on maandatud takistiga (kõrge takistus, madal takistus): kõrgepinge vahelduvvoolusüsteem on maandatud neutraalpunktis kõrge takistusega ja neutraalpunkti ja maanduspunkti vahele on järjestikku ühendatud kõrge impedantstakistus. Ühefaasilise maandusvea lühisvool on piiratud 5–20 A-ga. Kõrgepinge vahelduvvoolusüsteemi neutraalpunkt on maandatud madala takistusega ja neutraalpunkti ja maanduspunkti vahele on järjestikku ühendatud madala impedantstakistus. Ühefaasilise maandusvea lühisvool on piiratud 100–1000 A-ga.

(4)Maandamata neutraalpunkt: kõrgepinge vahelduvvoolusüsteemi neutraalpunkt on maandamata. Ühefaasilise maandusvea korral on ühefaasiline maandusvool mahtuvuslik. Väikese ühefaasilise maandusvoolu korral (mitte üle 10 A) võib süsteem töötada rikke korral 1–2 tundi. Puuduseks on see, et ühefaasilise maandusvea korral ei saa kaarekaitselüliti (ARC) suure maandusvoolu korral ise kustuda, mis põhjustab kaare ülepinget, ohustab seadet, hävitab isolatsiooni ja põhjustab isegi mitmefaasilise lühise.

1.1 maandusmeetodi valikut mõjutavad tegurid

Maandusrežiimi valikut mõjutavad tegurid on: 1 toiteallika töökindlus; 2 isiku- ja seadmete ohutus; 3 ülepingetegur; 4 releekaitse; 5 investeering.

1.2 Üldlevinud neutraalse maandusrežiimide põhjalik võrdlus

Levinud neutraalse maandusrežiimide põhjalik võrdlus on esitatud tabelis 1.

Tabel 1. Üldlevinud neutraalse maandusrežiimide põhjalik võrdlus

2 kõrgepinge 10 kW diiselgeneraatorit

Kui neutraalpunkt on maandamata ja ühefaasiline maandusühendus asub väljaspool 10 kW kõrgepinge diiselgeneraatorit ning mahtuvusvool on teatud väärtusest suurem, siis ei saa rikkekaar iseenesest kustuda. Sageli kaasneb sellega katkendlik kaar. Faas tekitab ülepinge, mis kahjustab isolatsiooni. Generaatori delta-ühenduses olev kõrget järku harmooniline moodustab kuumenemisahela. Seetõttu kasutatakse üldiselt y-ühendust. Standardne taluvuspinge on 1,5 korda nimipinge ehk 2,6 u-faasi.

Kõrgepinge 10KW ohutu töö tagamiseksdiiselgeneraatorSüsteemis on vaja tagada, et mitterikkefaasi ülepinge oleks süsteemi ühefaasilise maandusühenduse korral väiksem kui 2,6 u faasi kohta ja et mitterikkefaasi ülepinge oleks kõrgepinge 10KW diiselgeneraatori süsteemi ühefaasilise maandusühenduse korral väiksem kui 2,6 u faasi kohta. Kui tühimiku kaarpinget ei esine, peaks maanduspunkti takistusvool IR olema suurem kui kogumahtuvusvool I ∑ C, üldiselt IR ≥ (1,0 ~ 1,5) I ∑ C, mis suudab veelgi vähendada ülepinge kordsust, mis on väiksem kui 2,5 u faasi kohta. Kui IR ≥ 3,0 I ∑ C (või Xc/r ≥ 3,0), saab sisemise ülepinge summutamise efekti täita, nagu on näidatud joonisel 1.

Kõrge takistusega maandusrežiim toimib ainult väikese maandusvoolu korral, mille automaatse kaare kustutamise efekt on ilmne. Üldiselt kehtib see kõrgepingesüsteemi puhul, mille maandusmahtuvusvool on alla 10 A. Shanghai kesklinnas asuva 10 kW diiselgeneraatori süsteemi mahtuvusvool I ∑ C on 6 A.

Generaatori neutraalpunkti takistuse maandamise mehhanismi analüüsides tuleks generaatori maandustüübi põhinõude täitmiseks valida elektrigeneraatori maandustüübis kõrge takistusega maandustüüp.

Eelised: 1. Tagab toite järjepidevuse, kui ühefaasiline maandusühendusvool on madalam kui 10 kW kõrgepinge diiselgeneraatori ohutustaluvus, rikke korral töötades (üldiselt 2 tundi). 2. Lõhekaar-ülepinge on alla surutud, mis vähendab faasiülepinget alla 2,6 u. 3. Lihtne releekaitse.

PUUDUSED: 1. Sobib väikesemahulise kõrgepingesüsteemi maandusmahtuvusvoolu (alla 10A) jaoks, mis piirab kasutusala. Kui ühefaasilise maandusühenduse lühisvool on suur, põhjustab takistusest läbi voolav vool kuumenemisprobleeme ja liiga pika aja korral võib takistus läbi põleda.

Joonis 1 Süsteemi impedantsi ja mööduva ülepinge kordaja diagramm

3 Neutraalse maandustakistuse valik Shanghai kesklinnas asuva 10 kW võimsusega kõrgepinge diiselgeneraatori jaoks

3.1 Neutraalse maandustakistuse valik

Igal 10KW diiselgeneraatori ettevõttel on 10KW diiselgeneraatori neutraalse maandustakistuse valiku- ja juhtimismeetodid ning Hiinas puudub selle kohta ühtne regulatsioon.

(1)Maandusvoolu reguleeritakse 100–150 A, 10–30 A ja nimivoolu 10% vahemikus.

(2)mitu 10KW diiselgeneraatorit + mitu kontaktorit + üks takistusega maandusskeem ja mitu 10KW diiselgeneraatorit + mitu kontaktorit + mitme takistusega maandusskeem. Esimesel on madal hind ja väike pindala, kuid selle juhtimisloogika on keeruline, teisel aga vastupidi.

(3)Töötab mitu 10 kW diiselgeneraatorit, millel on üks kontaktor, mis sulgub tsirkulatsiooni juhtimiseks, ja mitu kontaktorit, mis sulguvad tsirkulatsiooniregulaatoriga.

Shanghai keskuse avarii kõrgepinge 10 kW diiselgeneraatori neutraalne maandustakistus on

Seetõttu valitakse 4 komplekti 2500 kW (ooterežiimi võimsus) / 10,5 KV, 1 komplekt 303 kõrgepinge takistuskarpi temperatuurihäirega ja 4 komplekti kõrgepinge vahelduvvoolu kontaktoreid.

4 suure takistusega ühefaasilise maandusühenduse lühisvoolu arvutamine

Ühefaasilise maandusühendusega kaabli lühisvoolu skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 2.

Joonis 2. Ühefaasilise maandusühendusega kaabli lühisvoolu skemaatiline diagramm

Ühefaasilise maandusühenduse lühise lühisvool kaabli täieliku metallilise omadusega on

ICX on kaitstud liini mahtuvusvool, Shanghai keskuse lühima kaabli mahtuvusvool on 0,15 A ja pikima kaabli mahtuvusvool on 0,7 A.

5 Kaabli rikkepunkt läbib üleminekutakistust RG = (30 ~ 300) ja ühefaasilise maandusühenduse lühisvool on

Kui avariikõrgepinge 10 kW diiselgeneraatori süsteemis tekib ühe faasi ja maanduse vaheline rike, on lühise koguvool 20,7 A. Maksimaalne töörežiim on

5,2 A iga nelja 10 kW diiselgeneraatori kohta, minimaalne töörežiim on 310 kW diiselgeneraator, iga voolukoormus 6,9 A, ei mõjuta 10 kW diiselgeneraatori tööd.

5Nulljada voolukaitse arvutamine suure takistusega maandusliini ja nulljada voolukaitse jaoks kõrgepinge takistuskarbi jaoks

5.1 Nulljada voolukaitsega ülekandeliinide Idz0x arvutus

Nulljada voolukaitse seadistus on Idz0x = KIcx vastavalt kaitstava liini mahtuvusvoolu tingimusele.

All: K —— Usaldusväärsuskoefitsient, 4 ~ 5.

Tundlikkus on: Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 peakaitse ja Km ≥1,5 varukaitse puhul.

LIINI NULLJÄRJENDUSEGA CT-muunduri teisendussuhe on 100/1, nullvoolu 1 voolukaitse seadistus (sekundaarpool) onIdz0x=5×0,53/100=0,0265 A

0,06 a/0,8 s juures on tundlikkusKm=20,7/(0,06×100)≈3,4≥2

Nullvoolu 2 voolukaitse (sekundaarne külg) seadistusväärtus onIdz0x = 4 × 0,53 / 100 = 0,0212 A

0,03/1,6 s juures on tundlikkusKm=11,3/(0,03 × 100)≈3,8≥2

Idz0R nulljada voolukaitse arvutus 5.2 kõrgepinge takistuskarbi jaoks

See on 1,1–1,2 korda suurem kui alumise nulljärjestuse kaitse seatud väärtus ja ajapiirang on 0,3 sekundit.

Kõrgepinge takistuskarbi nulljärjestuse voolutrafode suhe on 50/5 ja nullvoolu 1 voolukaitse (sekundaarne külg) väärtus onIdz0R = 1,1 × 0,06 × 100 / 10 = 0,66 A

0,7 a/1,1 s juures on tundlikkusKm=20,7/(0,7 × 10)≈2,9≥2

Nullvoolu 2 voolukaitse (sekundaarne külg) seadistusväärtus onIdz0R = 1,1 × 0,03 × 100 / 10 = 0,33 A

0,4 a/1,9 s juures on tundlikkusKm = 11,3/(0,410)≈2,8≥2. Isikuohutuse tagamiseks peaks kontaktpinge vastama riiklikule standardile: kui kaitse käivitusaeg on üle 1 sekundi, on kontaktpinge väärtus 50 V.

Maanduspinge rikkepunkt onUgz= IdRjd=20,7×1=20,7 V<50 V

Nende hulgas on RJD maandustakistuse väärtus, ≤1,0.

6. Kõrge takistusega maanduse tööstrateegia

(1)Kui süsteemis tekib ühefaasiline maandusühendus, on lühisvool liiga väike, et anda alarmi kõrgepinge takistuskarbi temperatuurist ning see ei mõjuta 10 kW diiselgeneraatori tööd. Neli 10 kW diiselgeneraatorit on ühendatud kõrge takistusega maandusega neutraalpunktis.

(2)Kui süsteemis tekib ühefaasiline maandusviga, on lühisvool suurem, mis põhjustab kõrgepinge takistuskasti temperatuurihäire ja 10KW diiselgeneraatori juhtimissüsteem juhib nelja kõrgepinge vahelduvvoolu kontaktorit, et katkestada neutraalse maanduse kõrge takistus, neli 10 kW diiselgeneraatorit töötavad neutraalses maandamata režiimis.

(3)Neli 10 kW diiselgeneraatorit töötavad maandamata neutraalpunktis ja süsteemikaabli maandusvool I ∑ cL arvutatakse tabeli 2 kohaselt. Nagu tabelist 2 näha, on Shanghai keskuse liinimahtuvusvool umbes 4 A.

Tabel 2 Süsteemikaabli maandusmahtuvuse voolu I ∑ cL arvutus

Jaotuskapi ja kaabli-maandusühenduse süsteemi mahtuvusvool onI∑c= α(1+β)I∑cL=1,3 × (1 + 15%) × 4 = 6 A

Valem on järgmine: (1,2 ~ 1,8) on vabaduskoefitsient, (15% ~ 20%) on jaotusvõrgu mõjukiirus.

(4) nulljärjestuse voolukaitse tundlikkus (varukaitse ≥1,5) on

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

(4)Neutraalpunkti maandamata töörežiimi mõju 10 kW diiselgeneraatorile. Ühefaasiline maandusühendusvool on 6 A, maksimaalne töörežiim on 410 kW diiselgeneraatori puhul 1,5 A ja minimaalne töörežiim on 310 kW diiselgeneraatori puhul 2,0 A. See ei mõjuta 10 kW diiselgeneraatorit.

7 Neutraalse maandustakistuse süsteemiskeem

Shanghai keskuse avarii kõrgepinge 10 kW diiselgeneraatori neutraalse maandustakisti süsteem on näidatud joonisel 3.

Joonis 3. 10 kW diiselgeneraatori kõrgepinge neutraalse maandustakisti süsteem

8. Kokkuvõte

Kõrgepinge 10KW diiselgeneraatori neutraalne maandus on väga lai valdkond majanduslikke küsimusi. Erinevates riikides ja linnades on erinevad neutraalse maanduse meetodid, mis põhinevad peamiselt nende endi töökogemusel ja traditsioonidel.