Recherche sur le mode de mise à la terre du neutre à haute tensionDiesel 10 kW Générateur

0 Introduction

La connexion électrique entre le point neutre et la terre du réseau de distribution est appelée mode de mise à la terre du point neutre, ou mode de fonctionnement du point neutre. Le choix du mode de mise à la terre du point neutre constitue un vaste problème technique et économique. Les différents modes de mise à la terre ont un impact direct sur les surtensions, le niveau d'isolation des équipements électriques, la fiabilité du réseau électrique, la sélectivité et la sensibilité des relais de protection, ainsi que sur les interférences des lignes de communication.

1 point neutre voie de terre commune

Il existe quatre types de mise à la terre du système commun dans les réseaux électriques :

(1) le point neutre est directement mis à la terre : Le point neutre du système d'alimentation CA haute tension est directement mis à la terre, lorsque le défaut monophasé à la terre se produit dans le système, le court-circuit monophasé à la terre se formera et le courant de court-circuit est très important, ce qui est très bénéfique pour la protection du relais, le non-défaut par rapport à la tension de terre n'augmente pas, ne provoquera pas de surtension d'arc intermittent.

(2) MISE À LA TERRE DE LA BOBINE DE SUPPRESSION D'ARC : Mise à la terre de la bobine de suppression d'arc neutre du système d'alimentation CA haute tension, entre le point neutre et la mise à la terre en série avec un réacteur pour compenser le courant capacitif, limite le courant de court-circuit de défaut de mise à la terre monophasé.

(3)le point neutre est mis à la terre par une résistance (haute résistance, faible résistance) : le système d'alimentation CA haute tension est mis à la terre par une résistance élevée au point neutre, et une résistance à haute impédance est connectée en série entre le point neutre et le point de mise à la terre, le courant de court-circuit du défaut de mise à la terre monophasé est limité à 5 ~ 20A, le point neutre du système d'alimentation CA haute tension est mis à la terre avec une faible résistance, et une résistance à faible impédance est connectée en série entre le point neutre et le point de mise à la terre, le courant de court-circuit du défaut de mise à la terre monophasé est limité à 100 ~ 1000A.

(4)Neutre non mis à la terre : Le point neutre du système d'alimentation CA haute tension n'est pas mis à la terre, le courant de mise à la terre monophasé est un courant capacitif lorsque le système présente un défaut de mise à la terre monophasé, lorsque le courant de mise à la terre monophasé est faible (pas plus de 10 A), le système peut fonctionner pendant 1 à 2 heures avec un défaut, l'inconvénient est que lorsque le défaut de mise à la terre monophasé se produit, l'ARC ne peut pas s'éteindre automatiquement lorsque le courant de mise à la terre est important, ce qui conduit à la surtension de l'arc électrique, met en danger l'équipement, détruit l'isolation et provoque même le court-circuit multiphasé.

1.1 Facteurs affectant le choix de la méthode de mise à la terre

Les facteurs influençant le choix du mode de mise à la terre sont : 1 la fiabilité de l'alimentation électrique ; 2 la sécurité des personnes et des équipements ; 3 le facteur de surtension ; 4 la protection du relais ; 5 l'investissement.

1.2 Comparaison complète des modes courants de mise à la terre du neutre

Une comparaison complète des modes courants de mise à la terre du neutre est présentée dans le tableau 1.

Tableau 1 Comparaison complète des modes courants de mise à la terre du neutre

2 générateurs diesel haute tension de 10 kW

Lorsque le point neutre n'est pas mis à la terre, si le défaut monophasé à la terre se situe à l'extérieur d'un générateur diesel haute tension de 10 kW, si le courant capacitif dépasse une certaine valeur, l'arc de défaut ne peut s'éteindre de lui-même. Il est souvent accompagné d'un arc intermittent. L'accumulation de phase produit une surtension, endommageant l'isolation, et l'harmonique d'ordre élevé connectée en triangle au générateur crée un échauffement en boucle. La connexion en Y est donc généralement utilisée. La tension de tenue standard est de 1,5 fois la tension nominale de la ligne, soit 2,6 u/phase.

Afin d'assurer le fonctionnement sûr de la haute tension 10KWgénérateur dieselsystème, il est nécessaire de s'assurer que la surtension de la phase sans défaut est inférieure à 2,6 u phase en cas de défaut monophasé à la terre du système, et que la surtension de la phase sans défaut est inférieure à 2,6 u phase en cas de défaut monophasé à la terre du système de générateur diesel haute tension 10KW, s'il n'y a pas de tension d'arc d'espace, le courant de résistance IR du point de mise à la terre doit être supérieur au courant de capacité total I ∑ C, généralement IR ≥ (1,0 ~ 1,5) I ∑ C, ce qui peut supprimer davantage le multiple de surtension inférieur à 2,5 u phase, lorsque IR ≥ 3,0 I ∑ C (ou Xc/r ≥ 3,0), l'effet de suppression de surtension interne peut être satisfait, comme illustré à la Fig. 1.

Mode de mise à la terre à haute résistance uniquement lorsque le courant de mise à la terre est faible, l'effet de l'extinction automatique de l'arc est évident, généralement applicable au courant de capacité de mise à la terre inférieur à 10 A du système haute tension, le courant de capacité I ∑ C du système de générateur diesel 10 kW dans le centre de Shanghai est de 6 A.

En analysant le mécanisme de mise à la terre de la résistance du point neutre du générateur, afin de répondre à l'exigence principale du type de mise à la terre du générateur, un type de mise à la terre à haute résistance doit être adopté dans le type de mise à la terre du générateur électrique.

Avantages : 1 pour assurer la continuité de l'alimentation électrique, lorsque le courant de défaut monophasé à la terre est inférieur à la tolérance de sécurité du générateur diesel haute tension de 10 kW, avec un fonctionnement en cas de défaut (généralement 2 h). 2 La surtension de l'arc d'espacement est supprimée, ce qui rend la surtension inférieure à 2,6 u phase. 3. Protection de relais simple.

INCONVÉNIENTS : 1. Convient aux systèmes haute tension de faible intensité (inférieure à 10 A), mais limite son utilisation. En cas de court-circuit important entre un défaut monophasé et la terre, le courant traversant la résistance peut provoquer un échauffement et, si le temps est trop long, la résistance risque de griller.

Fig. 1 Diagramme de l'impédance du système et du multiple de surtension transitoire

Sélection de la résistance de mise à la terre du neutre pour un générateur diesel haute tension de secours de 10 kW dans le centre de Shanghai

3.1 sélection de la résistance de mise à la terre du neutre

Chaque entreprise de générateur diesel 10 KW a des méthodes de sélection et de contrôle différentes pour la résistance de mise à la terre neutre du générateur diesel 10 KW, et il n'existe pas de réglementation uniforme à ce sujet en Chine.

(1)le courant de mise à la terre est contrôlé à 100 ~ 150A, 10 ~ 30A et 10% du courant nominal.

(2)Générateur diesel multiple de 10 kW + contacteurs multiples + mise à la terre par résistance, ou générateur diesel multiple de 10 kW + contacteurs multiples + mise à la terre par résistance. Le premier est économique et compact, mais sa logique de commande est complexe, contrairement au second.

(3)il existe plusieurs générateurs diesel de 10 kW fonctionnant avec un contacteur se fermant pour contrôler la circulation, et il existe plusieurs contacteurs se fermant avec un contrôleur de circulation.

La résistance de mise à la terre du neutre du générateur diesel haute tension d'urgence du centre de Shanghai de 10 kW est

Par conséquent, 4 ensembles de 2500 kW (puissance de secours) / 10,5 KV, 1 ensemble de boîtier de résistance haute tension 303 avec alarme de température et 4 ensembles de contacteurs CA haute tension sont sélectionnés.

4 calcul du courant de court-circuit d'un défaut monophasé à la terre avec une résistance élevée

Le schéma du courant de court-circuit du câble en cas de défaut monophasé à la terre est présenté dans la Fig. 2.

Fig. 2 schéma du courant de court-circuit d'un câble avec défaut monophasé à la terre

Le courant de court-circuit d'un défaut monophasé à la terre avec une propriété entièrement métallique du câble est

ICX est le courant de capacité de la ligne protégée, le courant de capacité du câble le plus court du centre de Shanghai est de 0,15 A et le courant de capacité du câble le plus long est de 0,7 A.

5 Le point de défaut du câble passe par la résistance de transition RG = (30 ~ 300) et le courant de court-circuit du défaut monophasé à la terre est

Le courant de court-circuit total est de 20,7 A lorsqu'un défaut monophasé à la terre se produit dans le système de générateur diesel haute tension de secours de 10 kW. Le mode de fonctionnement maximal est

5,2 A pour chacun des quatre générateurs diesel de 10 kW, le mode de fonctionnement minimum est un générateur diesel de 310 kW, chaque charge de courant de 6,9 ​​A, n'affecte pas le fonctionnement du générateur diesel de 10 kW.

5Calcul de la protection de courant homopolaire pour ligne de mise à la terre à haute résistance et de la protection de courant homopolaire pour boîte de résistance à haute tension

5.1 Calcul Idz0x des lignes de transmission de protection de courant homopolaire

Le réglage de la protection de courant homopolaire est Idz0x = KIcx en fonction de la condition de courant de capacité de la ligne protégée

Sous : K —— Coefficient de fiabilité, 4 ~ 5.

La sensibilité est : Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 pour la protection principale et Km ≥1,5 pour la protection de secours.

Le rapport de conversion du CT homopolaire de ligne est de 100/1, le réglage de protection de courant zéro 1 (côté secondaire) estIdz0x=5×0,53/100=0,0265 A

À 0,06 a/0,8 s, la sensibilité estKm=20,7/(0,06×100)≈3,4≥2

La valeur de consigne de la protection de courant zéro 2 (côté secondaire) estIdz0x= 4×0,53/100=0,0212 A

À 0,03/1,6 s, la sensibilité estKm=11,3/(0,03×100)≈3,8≥2

Calcul Idz0R de la protection de courant homopolaire pour le boîtier de résistance haute tension 5.2

Elle est 1,1 à 1,2 fois supérieure à la valeur définie de la protection homopolaire inférieure et la limite de temps est de 0,3 s.

Le rapport CT homopolaire du boîtier de résistance haute tension est de 50/5 et la valeur de la protection de courant zéro 1 (côté secondaire) estIdz0R = 1,1 × 0,06 × 100/10 = 0,66 A

À 0,7 a/1,1 s, la sensibilité estKm=20,7/(0,7×10)≈2,9≥2

La valeur de consigne de la protection de courant zéro 2 (côté secondaire) estIdz0R = 1,1 × 0,03 × 100/10 = 0,33 A

À 0,4 a/1,9 s, la sensibilité estKm = 11,3/(0,410)≈2,8≥2 pour assurer la sécurité personnelle, la tension de contact doit être conforme à la norme nationale : lorsque le temps de fonctionnement de la protection est supérieur à 1 s, la valeur de la tension de contact est de 50 V.

Le point de défaut à la tension de terre estUgz= IdRjd=20,7×1=20,7 V<50 V

Parmi eux, RJD est la valeur de la résistance de mise à la terre, ≤1,0.

6 Stratégies de mise à la terre à haute résistance

(1)En cas de défaut monophasé à la terre, le courant de court-circuit est trop faible pour déclencher une alarme thermique dans le boîtier de résistance haute tension et n'affecte pas le fonctionnement du générateur diesel de 10 kW. Quatre générateurs diesel de 10 kW sont connectés à la terre haute résistance au point neutre.

(2)lorsqu'un défaut monophasé à la terre se produit dans le système, le courant de court-circuit est plus important, ce qui déclenche l'alarme de température du boîtier de résistance haute tension, et le système de contrôle du générateur diesel 10KW contrôle quatre contacteurs CA haute tension pour couper la haute résistance de la mise à la terre neutre, quatre générateurs diesel de 10 kW fonctionnent en mode neutre non mis à la terre.

(3)Quatre générateurs diesel de 10 kW fonctionnent en mode point neutre non mis à la terre, et le courant de capacité du câble système à la terre I ∑ cL est calculé comme indiqué dans le tableau 2. Comme le montre le tableau 2, le courant de capacité de ligne du centre de Shanghai est d'environ 4 A.

Tableau 2 calcul du courant de capacité de terre I ∑ cL du câble système

Le courant de capacité de l'armoire de distribution et du système de formation de câble à la terre estI∑c= α(1+β)I∑cL=1,3×(1+15%)×4=6 A

La formule est la suivante : (1,2 ~ 1,8) comme coefficient de liberté, (15 % ~ 20 %) comme taux d'influence de l'équipement de distribution d'énergie.

(4) la sensibilité de la protection contre le courant homopolaire (protection de secours ≥ 1,5) est

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

(4)Influence du fonctionnement sans mise à la terre du point neutre sur un générateur diesel de 10 kW. Le courant de défaut monophasé à la terre est de 6 A, le mode de fonctionnement maximal est de 1,5 A pour un générateur diesel de 410 kW et le mode de fonctionnement minimal est de 2,0 A pour un générateur diesel de 310 kW. Cet effet est sans incidence sur le générateur diesel de 10 kW.

7 Schéma du système de résistance de mise à la terre du neutre

Le système de résistance de mise à la terre neutre du générateur diesel haute tension d'urgence de 10 kW du centre de Shanghai est illustré dans la figure 3.

Fig. 3 Système de résistance de mise à la terre du neutre d'un générateur diesel haute tension de secours de 10 kW

8. Conclusion

La mise à la terre du neutre d'un générateur diesel haute tension de 10 kW pose un problème économique très large. Chaque pays et chaque ville ont leurs propres méthodes de mise à la terre du neutre, principalement basées sur leur expérience et leurs traditions d'exploitation.