Kutatás a nagyfeszültségű semleges földelési módról10 kW-os dízel Generátor

0 Bevezetés

Az elosztóhálózat nulla pontja és földje közötti elektromos kapcsolatot nulla pont földelési módnak, más néven nulla pont üzemmódnak nevezik. A nulla ponthoz használt földelési módszer nagyon széleskörű műszaki és gazdasági probléma. A különböző földelési módok közvetlenül befolyásolják a túlfeszültséget, az elektromos berendezések szigetelési szintjét, az elektromos hálózat megbízhatóságát, a relévédelem szelektivitását és érzékenységét, valamint a kommunikációs vezetékek interferenciáját.

1 nullpont közös földelési útvonal

Az energiaellátó rendszerekben négyféle közös rendszerföldelés létezik:

(1) a nulla pont közvetlenül földelve van: A nagyfeszültségű váltakozó áramú rendszer nulla pontja közvetlenül földelve van. Amikor a rendszerben egyfázisú földzárlat lép fel, egyfázisú földzárlat keletkezik, és a rövidzárlati áram nagyon nagy, ami nagyon előnyös a relévédelem szempontjából, a nem-zárlati feszültség a földhöz képest nem növekszik, és nem okoz időszakos ív túlfeszültséget.

(2) ÍVFELVÉTŐ TEKERCS FÖLDELÉSE: Nagyfeszültségű váltakozó áramú rendszer nullavezetős ívfelvétő tekercsének földelése a nullavezető és a földelés között sorba van kötve egy reaktorral a kapacitív áram ellensúlyozása és az egyfázisú földelési hiba miatti rövidzárlati áram korlátozása érdekében.

(3)A nulla pontot ellenállás földeli (nagy ellenállás, alacsony ellenállás): A nagyfeszültségű váltakozó áramú rendszert a nulla ponton nagy ellenállás földeli, és egy nagy impedanciájú ellenállás van sorosan kötve a nulla pont és a földelési pont között, az egyfázisú földelési hiba rövidzárlati árama 5 ~ 20 A-re korlátozódik, a nagyfeszültségű váltakozó áramú rendszer nulla pontja alacsony ellenállással van földelve, és egy kis impedanciájú ellenállás van sorosan kötve a nulla pont és a földelési pont között, az egyfázisú földelési hiba rövidzárlati árama 100 ~ 1000 A-re korlátozódik.

(4)Földeletlen nulla: A nagyfeszültségű váltakozó áramú rendszer nulla pontja földeletlen. Egyfázisú földelési hiba esetén az egyfázisú földelőáram kapacitív áram. Kis egyfázisú földelési áram esetén (legfeljebb 10 A) a rendszer 1-2 órán át működhet hibával. Hátránya, hogy egyfázisú földelési hiba esetén az ívkisülés (ARC) nem tud magától kialudni nagy földelési áram esetén, ami résív túlfeszültséget, a berendezés veszélyeztetését, a szigetelés tönkremenetelét, sőt többfázisú rövidzárlatot is okozhat.

1.1 A földelési módszer kiválasztását befolyásoló tényezők

A földelési mód kiválasztását befolyásoló tényezők a következők: 1. A tápegység megbízhatósága; 2. Személyi és berendezésbiztonság; 3. Túlfeszültségi tényező; 4. Relévédelem; 5. Beruházás.

1.2 A gyakori semleges földelési módok átfogó összehasonlítása

A gyakori semleges földelési módok átfogó összehasonlítását az 1. táblázat mutatja.

1. táblázat: A gyakori nullavezető-földelési módok átfogó összehasonlítása

2 db nagyfeszültségű 10 kW-os dízelgenerátor

Ha a nullavezető nincs földelve, és az egyfázisú földzárlat a 10 kW-os nagyfeszültségű dízelgenerátoron kívül található, és a kapacitásáram meghalad egy bizonyos értéket, a zárlati ív önmagában nem oltható el. Gyakran szakaszos ív is jelentkezik, a felépült fázis túlfeszültséget generál, ami szigeteléskárosodást okoz, és a generátor delta-kapcsolású magas rendű harmonikusa hurokmelegedést okoz, ezért az y-kapcsolás általános használata. A szabványos átütési feszültség a névleges hálózati feszültség 1,5-szerese, azaz 2,6-szorosa az u-fázisnak.

A nagyfeszültségű 10KW biztonságos működésének biztosítása érdekébendízelgenerátorA rendszerben biztosítani kell, hogy a nem hibás fázis túlfeszültsége kisebb legyen, mint 2,6 u a rendszer egyfázisú földzárlat esetén, és hogy a nem hibás fázis túlfeszültsége kisebb legyen, mint 2,6 u a nagyfeszültségű 10 kW-os dízelgenerátor rendszer egyfázisú földzárlat esetén. Ha nincs ívhézag, a földelési pont ellenállásáramának (IR) nagyobbnak kell lennie, mint a teljes kapacitási áram (I ∑ C), általában IR ≥ (1,0 ~ 1,5) I ∑ C, ami tovább csökkentheti a 2,5 u-nál kisebb fázisú túlfeszültséget. Amikor IR ≥ 3,0 I ∑ C (vagy Xc/r ≥ 3,0), a belső túlfeszültség-elnyomási hatás teljesülhet, amint az az 1. ábrán látható.

Nagy ellenállású földelési módban csak kis földelési áram esetén jelentkezik az automatikus ívoltás hatása, általában 10A-nél kisebb földelési kapacitásáram esetén alkalmazható nagyfeszültségű rendszerben, a sanghaji központban található 10 kW-os dízelgenerátor rendszer I ∑ C kapacitásárama 6A.

A generátor nullpont-ellenállásának földelési mechanizmusának elemzésével, a generátor földelési típusára vonatkozó alapvető követelmény teljesítése érdekében nagy ellenállású földelési típust kell alkalmazni az elektromos generátor földelési típusában.

Előnyök: 1. Biztosítja az áramellátás folytonosságát, amikor az egyfázisú földzárlati áram alacsonyabb, mint a nagyfeszültségű 10 kW-os dízelgenerátor biztonsági tűrése, hibaüzemeléssel (általában 2 óra). 2. A résív túlfeszültsége elnyomódik, ami a túlfeszültséget 2,6 µm alá csökkenti. 3. Egyszerű relévédelem.

HÁTRÁNYOK: 1. Alkalmas kis méretű nagyfeszültségű rendszer földelőkapacitív áramának (kevesebb, mint 10A) mérésére, ami korlátozza a felhasználási kört. Ha az egyfázisú földzárlati zárlati áram nagy, az ellenálláson átfolyó áram felmelegedési problémát okoz, és az ellenállás kiég, ha túl hosszú az idő.

1. ábra A rendszer impedanciájának és a tranziens túlfeszültség többszörösének diagramja

3 A semleges földelési ellenállás kiválasztása vészhelyzeti nagyfeszültségű 10 kW-os dízelgenerátorhoz Sanghaj központjában

3.1 A semleges földelési ellenállás kiválasztása

Minden 10 kW-os dízelgenerátor-gyártó cég eltérő kiválasztási és vezérlési módszerekkel rendelkezik a 10 kW-os dízelgenerátor nullavezetőjének földelési ellenállására vonatkozóan, és erre Kínában nincs egységes szabályozás.

(1)A földelési áramot 100 ~ 150 A, 10 ~ 30 A és a névleges áram 10%-a között szabályozzák.

(2)több 10 kW-os dízelgenerátor + több kontaktor + egy ellenállásos földelési séma, és több 10 kW-os dízelgenerátor + több kontaktor + többszörös ellenállásos földelési séma. Az előbbi olcsó és kis alapterületű, de a vezérlési logikája bonyolult, az utóbbi épp ellenkezőleg.

(3)Több 10 kW-os dízelgenerátor működik, egy kontaktorral zárva a keringetés szabályozására, és több kontaktorral záródó, keringetésszabályozóval is rendelkezik.

A sanghaji központ vészhelyzeti nagyfeszültségű 10 kW-os dízelgenerátorának nullavezető-földelési ellenállása

Ezért 4 db 2500 kW-os (készenléti teljesítmény)/10,5 KV-os készletet, 1 készlet 303-as nagyfeszültségű ellenállásdobozt hőmérséklet-riasztóval és 4 készlet nagyfeszültségű váltóáramú kontaktort választottak ki.

4. Nagy ellenállású egyfázisú földzárlat rövidzárlati áramának kiszámítása

Az egyfázisú földzárlatos kábel rövidzárlati áramának vázlatos rajza a 2. ábrán látható.

2. ábra: Egyfázisú földzárlatos kábel rövidzárlati áramának vázlatos rajza

A kábel teljes fémes tulajdonságával rendelkező egyfázisú földzárlat rövidzárlati árama:

Az ICX a védett vezeték kapacitásárama, a Sanghaji Központban található legrövidebb kábel kapacitásárama 0,15 A, a leghosszabb kábel kapacitásárama pedig 0,7 A.

5 A kábel zárlati pontja áthalad az RG = (30 ~ 300) átmeneti ellenálláson, és az egyfázisú földzárlat rövidzárlati árama

A teljes rövidzárlati áram 20,7 A, amikor a 10 kW-os vészhelyzeti nagyfeszültségű dízelgenerátor rendszerben egyetlen fázisú földzárlat lép fel. A maximális üzemmód a következő:

5,2 A mind a négy 10 kW-os dízelgenerátor esetében, a minimális üzemmód 310 kW-os dízelgenerátor, egyenként 6,9 A áramterhelés, ami nem befolyásolja a 10 kW-os dízelgenerátor működését.

5Nagy ellenállású földelővezeték nulla sorrendű áramvédelmének és nagyfeszültségű ellenállásdoboz nulla sorrendű áramvédelmének kiszámítása

5.1 Nulla sorrendű áramvédelmi távvezetékek Idz0x számítása

A nulla sorrendű áramvédelem beállítása Idz0x = KIcx, a védett vezeték kapacitásáramának függvényében.

Alatt: K —— Megbízhatósági együttható, 4 ~ 5.

Az érzékenység: Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 fővédelem és Km ≥1,5 tartalékvédelem esetén.

A VONAL NULLA SORKÖVETÉSŰ CT átalakítási aránya 100/1, a nullaáramú 1 áramvédelmi beállítás (szekunder oldal)Idz0x=5×0,53/100=0,0265 A

0,06 a/0,8 s-nál az érzékenységKm=20,7/(0,06×100)≈3,4≥2

A nullaáramú 2 áramvédelem (szekunder oldal) beállított értékeIdz0x = 4 × 0,53 / 100 = 0,0212 A

0,03/1,6 s-nál az érzékenységKm=11,3/(0,03×100)≈3,8≥2

Idz0R számítás nulla sorrendű áramvédelemhez 5,2-es nagyfeszültségű ellenállásdobozhoz

Ez 1,1 ~ 1,2-szer nagyobb, mint az alsó nulla-szekvenciális védelem beállított értéke, és az időkorlát 0,3 s.

A nagyfeszültségű ellenállásdoboz nulla fázisú áramváltójának aránya 50/5, a nulla áram 1 áramvédelem (szekunder oldal) értéke pedigIdz0R = 1,1 × 0,06 × 100 / 10 = 0,66 A

0,7 a/1,1 s-nál az érzékenységKm=20,7/(0,7×10)≈2,9≥2

A nullaáramú 2 áramvédelem (szekunder oldal) beállított értékeIdz0R = 1,1 × 0,03 × 100 / 10 = 0,33 A

0,4 a/1,9 s-nál az érzékenységKm = 11,3/(0,410)≈2,8≥2 A személyes biztonság érdekében az érintési feszültségnek meg kell felelnie a nemzeti szabványnak: Ha a védelmi működési idő több mint 1 másodperc, az érintési feszültség értéke 50 V.

A földfeszültség hibapontjaUgz= IdRjd=20,7×1=20,7 V<50 V

Közülük az RJD a földelési ellenállás értéke, ≤1,0.

6 Nagy ellenállású földelési működési stratégia

(1)Amikor egyfázisú földzárlat lép fel a rendszerben, a rövidzárlati áram túl kicsi ahhoz, hogy riasztást adjon a nagyfeszültségű ellenállásdoboz hőmérsékletéről, és nem befolyásolja a 10 kW-os dízelgenerátor működését. Négy 10 kW-os dízelgenerátor van csatlakoztatva a nagy ellenállású földhöz a nullaponton.

(2)Amikor egyfázisú földzárlat lép fel a rendszerben, a rövidzárlati áram nagyobb, ami a nagyfeszültségű ellenállásdoboz hőmérséklet-riasztását okozza, és a 10 kW-os dízelgenerátor vezérlőrendszere négy nagyfeszültségű váltakozó áramú kontaktort vezérel a semleges földelés nagy ellenállásának levágására, négy 10 kW-os dízelgenerátor semleges, földeletlen üzemmódban működik.

(3)Négy darab 10 kW-os dízelgenerátort földeletlen nullponton üzemeltetnek, és a rendszerkábel földhöz vezető kapacitásáramát I ∑ cL a 2. táblázat szerint számítják ki. Amint a 2. táblázatból látható, a sanghaji központ vonalkapacitásárama körülbelül 4 A.

2. táblázat A rendszerkábel földkapacitív áramának (I ∑ cL) kiszámítása

Az elosztószekrény és a kábel-föld formázó rendszer kapacitásáramaI∑c= α(1+β)I∑cL=1,3 × (1 + 15%) × 4 = 6 A

A képlet a következő: (1,2 ~ 1,8) a szabadsági együttható, (15% ~ 20%) az energiaelosztó berendezések befolyásolási sebessége.

(4) a nulla sorrendű áramvédelem érzékenysége (tartalékvédelem ≥1,5)

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

(4)A nullapont földeletlen üzemmódjának hatása 10 kW-os dízelgenerátoron. Az egyfázisú földzárlati áram 6 A, a maximális üzemmód 1,5 A egy 410 kW-os dízelgenerátornál, a minimális üzemmód pedig 2,0 A egy 310 kW-os dízelgenerátornál, ami nem befolyásolja a 10 kW-os dízelgenerátort.

7 A nullavezető földelési ellenállásának rendszerdiagramja

A 3. ábrán a Shanghai Center vészhelyzeti nagyfeszültségű 10 kW-os dízelgenerátor semleges földelő ellenállásrendszere látható.

3. ábra: Vészhelyzeti nagyfeszültségű 10 kW-os dízelgenerátor nullavezető földelő ellenállás rendszere

8. Következtetés

A nagyfeszültségű 10 kW-os dízelgenerátor nullavezetőjének földelése a gazdasági kérdések széles skáláját öleli fel. A különböző országok és városok eltérő nullavezető-földelési módszerekkel rendelkeznek, amelyek főként a saját üzemeltetési tapasztalataikon és hagyományaikon alapulnak.