Tutkimus korkeajännitteen neutraalista maadoitustilasta10 kW diesel Generaattori

0 Johdanto

Jakeluverkon nollapisteen ja maan välistä sähköliitäntää kutsutaan nollapisteen maadoitustilaksi, jota kutsutaan myös nollapisteen toimintatilaksi. Nollapisteen maadoitusmenetelmän valinta on erittäin laaja tekninen ja taloudellinen ongelma. Eri maadoitustilat vaikuttavat suoraan ylijännitteeseen, sähkölaitteiden eristystasoon, sähköverkon luotettavuuteen, relesuojauksen selektiivisyyteen ja herkkyyteen sekä tietoliikennelinjojen häiriöihin.

1 neutraalipisteen yhteinen maadoitustie

Sähköjärjestelmissä on neljä yleistä maadoitustyyppiä:

(1) Nollapiste on suoraan maadoitettu: Korkeajännitteisen vaihtovirtajärjestelmän nollapiste on suoraan maadoitettu. Kun järjestelmässä esiintyy yksivaiheinen maasulku, muodostuu yksivaiheinen maasulku ja oikosulkuvirta on erittäin suuri. Tämä on erittäin hyödyllistä releen suojaukselle. Maadoitusjännitteeseen nähden virhejännite ei kasva, eikä se aiheuta ajoittaista valokaaren ylijännitettä.

(2) VALOKAAREN SAMMUTUSKELAN MAADOITUS: Korkeajännitteisen vaihtovirtajärjestelmän nollapisteen ja maadoituksen väliin sarjaan kytkettynä reaktorin kanssa on maadoitus, joka tasapainottaa kapasitiivisen virran ja rajoittaa yksivaiheisen maadoitusvian oikosulkuvirtaa.

(3)Nollapiste on maadoitettu vastuksella (suuri resistanssi, pieni resistanssi): Korkeajännitteinen vaihtovirtajärjestelmä on maadoitettu korkealla vastuksella nollapisteessä, ja korkeaimpedanssinen vastus on kytketty sarjaan nollapisteen ja maadoituspisteen välille. Yksivaiheisen maadoitusvian oikosulkuvirta on rajoitettu 5–20 A:iin. Korkeajännitteisen vaihtovirtajärjestelmän nollapiste on maadoitettu matalalla vastuksella, ja matalaimpedanssinen vastus on kytketty sarjaan nollapisteen ja maadoituspisteen välille. Yksivaiheisen maadoitusvian oikosulkuvirta on rajoitettu 100–1000 A:iin.

(4)Maadoittamaton nollapiste: Korkeajännitteisen vaihtovirtajärjestelmän nollapiste on maadoittamaton. Yksivaiheisen maadoitusvian aikana yksivaiheinen maadoitusvirta on kapasitiivinen. Kun yksivaiheinen maadoitusvirta on pieni (enintään 10 A), järjestelmä voi toimia vian sattuessa 1–2 tuntia. Haittapuolena on, että yksivaiheisen maadoitusvian sattuessa valokaaren valokaarta ei voida sammuttaa itsestään, kun maadoitusvirta on suuri. Tämä johtaa valokaaren ylijännitteeseen, vaarantaa laitteiston, tuhoaa eristyksen ja jopa aiheuttaa monivaiheisen oikosulun.

1.1 Maadoitusmenetelmän valintaan vaikuttavat tekijät

Maadoitustavan valintaan vaikuttavat tekijät ovat: 1 Virtalähteen luotettavuus; 2 Henkilö- ja laiteturvallisuus; 3 Ylijännitesuojaus; 4 Relesuojaus; 5 Investointi.

1.2 Yleisten neutraalien maadoitustilojen kattava vertailu

Yleisten neutraalien maadoitustilojen kattava vertailu on esitetty taulukossa 1.

Taulukko 1 Yleisten neutraalien maadoitustilojen kattava vertailu

2 korkeajännitteistä 10 kW:n dieselgeneraattoria

Jos nollapiste on maadoittamaton ja yksivaiheinen maasulku sijaitsee 10 kW:n suurjännitteisen dieselgeneraattorin ulkopuolella, jos kapasitanssivirta ylittää tietyn arvon, vikavalokaarta ei voida sammuttaa itsestään. Usein siihen liittyy ajoittainen valokaari. Vaiheen ylijännite aiheuttaa ylijännitteen, joka voi aiheuttaa eristysvaurioita. Generaattorin delta-kytkentään kytkeytyvä korkeamman asteen harmoninen muodostaa silmukan lämpenemisen. Siksi yleisesti käytetään y-kytkentää. Kestojännitestandardi on 1,5 kertaa nimellisverkkojännite, eli 2,6 kertaa u-vaihe.

Korkeajännitteisen 10 kW:n turvallisen toiminnan varmistamiseksidieselgeneraattoriJärjestelmässä on varmistettava, että normaalin vaiheen ylijännite on alle 2,6 u vaihe, jos järjestelmässä on yksivaiheinen maasulku, ja että normaalin vaiheen ylijännite on alle 2,6 u vaihe, jos 10 kW:n suurjännitteisessä dieselgeneraattorijärjestelmässä on yksivaiheinen maasulku. Jos kaarijännitettä ei ole, maadoituspisteen resistanssivirran IR tulee olla suurempi kuin kokonaiskapasitanssivirta I ∑ C, yleensä IR ≥ (1,0 ~ 1,5) I ∑ C, mikä voi entisestään vaimentaa ylijännitettä, joka on alle 2,5 u vaiheen kerrannaisina. Kun IR ≥ 3,0 I ∑ C (tai Xc/r ≥ 3,0), sisäinen ylijännitteen vaimennusvaikutus voidaan täyttää, kuten kuvassa 1 on esitetty.

Korkean resistanssin maadoitustilassa vain pienellä maadoitusvirralla automaattisen valokaaren sammutuksen vaikutus on ilmeinen. Yleisesti sovellettavissa alle 10 A:n suurjännitejärjestelmään, jonka maadoituskapasitanssivirta on 10 kW:n dieselgeneraattorijärjestelmän kapasitanssivirta I ∑ C on 6 A.

Analysoimalla generaattorin nollapisteen resistanssin maadoitusmekanismia, jotta generaattorin maadoitustyypin päävaatimus täyttyisi, sähkögeneraattorin maadoitustyypissä tulisi käyttää korkean resistanssin maadoitustyyppiä.

Edut: 1. Virransyötön jatkuvuus varmistetaan, kun yksivaiheinen vikavirta on pienempi kuin 10 kW:n suurjännitteisen dieselgeneraattorin turvatoleranssi vikatoiminnassa (yleensä 2 tuntia). 2. Valokaariylijännite on vaimennettu, mikä tekee ylijännitteestä alle 2,6 u vaiheen. 3. Yksinkertainen relesuojaus.

HUONOT PUOLET: 1. Soveltuu pienimuotoisiin suurjännitejärjestelmiin maadoituskapasitanssin virralla (alle 10 A), mikä rajoittaa käyttöaluetta. Kun yksivaiheisen maasulun oikosulkuvirta on suuri, vastuksen läpi kulkeva virta aiheuttaa kuumenemisongelmia, ja vastus palaa loppuun, jos aika on liian pitkä.

Kuva 1 Järjestelmän impedanssin ja transienttiylijännitekertoimen kaavio

3 Nollajohtimen maadoitusvastuksen valinta hätäjännitteiselle 10 kW:n dieselgeneraattorille Shanghain keskustassa

3.1 Nollajohtimen maadoitusvastuksen valinta

Jokaisella 10 kW:n dieselgeneraattoriyrityksellä on erilaiset valinta- ja ohjausmenetelmät 10 kW:n dieselgeneraattorin nollajohtimen maadoitusvastuksen suhteen, eikä Kiinassa ole tähän yhtenäistä sääntelyä.

(1)Maadoitusvirtaa säädetään arvoihin 100–150 A, 10–30 A ja 10 % nimellisvirrasta.

(2)useita 10 kW:n dieselgeneraattoreita + useita kontaktoreita + yksi vastusmaadoitusjärjestelmä, ja useita 10 kW:n dieselgeneraattoreita + useita kontaktoreita + useita vastusmaadoitusjärjestelmiä. Ensin mainittu on edullinen ja pienipinta-alainen, mutta sen ohjauslogiikka on monimutkainen, jälkimmäinen päinvastoin.

(3)Käynnissä on useita 10 kW:n dieselgeneraattoreita, joissa on yksi kontaktori sulkeutumassa kierron ohjaamiseksi, ja useita kontaktoreita sulkeutumassa kierron ohjaimella.

Shanghain keskuksen hätäkorkeajännitteisen 10 kW:n dieselgeneraattorin nollajohtimen maadoitusvastus on

Siksi valitaan neljä sarjaa 2500 kW (valmiustilateho) / 10,5 KV, yksi sarja 303-luokan korkeajännitevastusrasiaa lämpötilahälytyksellä ja neljä sarjaa korkeajännitteisiä vaihtovirtakontaktoreita.

4 yhden vaiheen ja maan välisen vian oikosulkuvirran laskeminen suurella resistanssilla

Kaaviomainen kuva kaapelin oikosulkuvirrasta, jossa on yksivaiheinen maasulku, on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2. Kaaviokuva kaapelin oikosulkuvirrasta, jossa on yksivaiheinen maasulku

Yhden vaiheen ja maan välisen vian oikosulkuvirta, kun kaapeli on täysin metallinen, on

ICX on suojatun linjan kapasitanssivirta, Shanghain keskuksen lyhimmän kaapelin kapasitanssivirta on 0,15 A ja pisimmän kaapelin kapasitanssivirta on 0,7 A.

5 Kaapelin vikapiste kulkee siirtymäresistanssin RG = (30 ~ 300) läpi, ja yksivaiheisen maasulun oikosulkuvirta on

Kokonaisoikosulkuvirta on 20,7 A, kun hätäkorkeajännitteisessä 10 kW:n dieselgeneraattorijärjestelmässä esiintyy yksivaiheinen maasulku. Maksimaalinen toimintatila on

5,2 A kullekin neljälle 10 kW:n dieselgeneraattorille, vähimmäiskäyttötila on 310 kW:n dieselgeneraattori, kunkin virtakuorma 6,9 A, ei vaikuta 10 kW:n dieselgeneraattorin toimintaan.

5Korkean resistanssin maadoituslinjan nollakomponenttivirtasuojauksen ja korkeajännitteisen vastusrasian nollakomponenttivirtasuojauksen laskeminen

5.1 Nollakomponenttivirran suojaussiirtolinjojen Idz0x-laskenta

Nollakomponenttivirran suojauksen asetus on Idz0x = KIcx suojatun linjan kapasitanssivirtaolosuhteiden mukaan.

Kohdassa: K —— Luotettavuuskerroin, 4 ~ 5.

Herkkyys on: Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 pääsuojaukselle ja Km ≥1,5 varasuojaukselle.

LINJAN NOLLASARJAN CT-muunnossuhde on 100/1, nollavirran 1 virransuojausasetus (toisiopuoli) onIdz0x=5×0,53/100=0,0265 A

0,06 a/0,8 s:n herkkyys onKm=20,7/(0,06 × 100)≈3,4≥2

Nollavirran 2 virtasuojan (toisiopuoli) asetteluarvo onIdz0x = 4 × 0,53 / 100 = 0,0212 A

0,03/1,6 sekunnin herkkyys onKm=11,3/(0,03 × 100)≈3,8≥2

Idz0R-laskenta nollakomponenttivirtasuojaukselle 5.2 korkeajännitteiselle vastuskotelolle

Se on 1,1–1,2 kertaa suurempi kuin alemman nollakomponenttisuojauksen asetteluarvo ja aikaraja on 0,3 sekuntia.

Korkeajännitevastuskotelon nollakomponenttisuhde on 50/5 ja nollavirran 1 virtasuojauksen (toisiopuoli) arvo onIdz0R = 1,1 × 0,06 × 100 / 10 = 0,66 A

0,7 a/1,1 s:n herkkyys onKm=20,7/(0,7 × 10)≈2,9≥2

Nollavirran 2 virtasuojan (toisiopuoli) asetteluarvo onIdz0R = 1,1 × 0,03 × 100 / 10 = 0,33 A

0,4 a/1,9 s:n herkkyys onKm = 11,3/(0,410)≈2,8≥2 Henkilökohtaisen turvallisuuden varmistamiseksi kosketusjännitteen on täytettävä kansallinen standardi: Kun suojauksen toiminta-aika on yli 1 s, kosketusjännitteen arvo on 50 V.

Maadoitusjännitteen vikapiste onUgz = IdRjd = 20,7 × 1 = 20,7 V < 50 V

Näistä RJD on maadoitusresistanssin arvo, ≤1,0.

6 Korkean resistanssin maadoitusstrategia

(1)Kun järjestelmässä esiintyy yksivaiheinen maasulku, oikosulkuvirta on liian pieni hälyttämään suurjännitevastuslaatikon lämpötilaa, eikä se vaikuta 10 kW:n dieselgeneraattorin toimintaan. Neljä 10 kW:n dieselgeneraattoria on kytketty suurresistanssiseen maahan nollapisteessä.

(2)Kun järjestelmässä esiintyy yksivaiheinen maasulku, oikosulkuvirta on suurempi, mikä tekee korkeajännitteisen vastuslaatikon lämpötilahälytyksen ja 10 kW:n dieselgeneraattorin ohjausjärjestelmä ohjaa neljää korkeajännitteistä vaihtovirtakontaktoria katkaistakseen neutraalin maadoituksen korkean resistanssin, neljä 10 kW:n dieselgeneraattoria toimii neutraalissa maadoittamattomassa tilassa.

(3)Neljää 10 kW:n dieselgeneraattoria käytetään maadoittamattomassa nollapisteessä, ja järjestelmäkaapelin maahan menevän kapasitanssivirta I ∑ cL lasketaan taulukon 2 mukaisesti. Kuten taulukosta 2 voidaan nähdä, Shanghain keskuksen linjakapasitanssivirta on noin 4 A.

Taulukko 2 Järjestelmäkaapelin maadoituskapasitanssivirran I ∑ cL laskeminen

Jakokaapin ja kaapeli-maahan muodostavan järjestelmän kapasitanssivirta onI∑c= α(1+β)I∑cL=1,3 × (1 + 15 %) × 4 = 6 A

Kaava on seuraava: (1,2 ~ 1,8) on vapauskerroin, (15 % ~ 20 %) on sähkönjakelulaitteiden vaikutusnopeus.

(4) nollakomponenttivirran suojauksen herkkyys (varmuussuojaus ≥1,5) on

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

(4)Maadoittamattoman nollapisteen toimintatilan vaikutus 10 kW:n dieselgeneraattoriin. Yksivaiheinen vikavirta maadoitukseen on 6 A, suurin toimintatila on 1,5 A 410 kW:n dieselgeneraattorille ja pienin toimintatila on 2,0 A 310 kW:n dieselgeneraattorille. Tämä ei vaikuta 10 kW:n dieselgeneraattoriin.

7 Järjestelmäkaavio nollajohtimen maadoitusresistanssista

Shanghain keskuksen hätäkorkeajännitteisen 10 kW:n dieselgeneraattorin maadoitusvastusjärjestelmä on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. Hätätilanteessa käytettävän korkeajännitteisen 10 kW:n dieselgeneraattorin nollajohtimen maadoitusvastusjärjestelmä

8. Johtopäätös

Korkeajännitteisen 10 kW:n dieselgeneraattorin nollajohtimen maadoitus on erittäin laaja kirjo taloudellisia kysymyksiä. Eri maissa ja kaupungeissa on erilaisia ​​nollajohtimen maadoitusmenetelmiä, jotka perustuvat pääasiassa heidän omiin käyttökokemuksiinsa ja perinteisiinsä.