Ricerca sulla modalità di messa a terra neutra dell'alta tensioneDiesel da 10 kW Generatore

0 Introduzione

Il collegamento elettrico tra il punto neutro e la terra della rete di distribuzione è chiamato metodo di messa a terra del punto neutro, noto anche come modalità di funzionamento del punto neutro. Quale tipo di metodo di messa a terra utilizzare per il punto neutro è un problema tecnico ed economico molto ampio. Diverse modalità di messa a terra influiscono direttamente sulla sovratensione, sul livello di isolamento delle apparecchiature elettriche, sull'affidabilità della rete elettrica, sulla selettività e sensibilità della protezione dei relè e sulle interferenze delle linee di comunicazione.

1 punto neutro via di terra comune

Esistono quattro tipi comuni di messa a terra nei sistemi elettrici:

(1) il punto neutro è direttamente collegato a terra: il punto neutro del sistema di alimentazione CA ad alta tensione è direttamente collegato a terra, quando si verifica un guasto monofase-terra nel sistema, si formerà un cortocircuito monofase-terra e la corrente di cortocircuito sarà molto elevata, il che è molto vantaggioso per la protezione del relè, la tensione di terra non aumenta e non causerà sovratensione intermittente dell'arco.

(2) MESSA A TERRA DELLA BOBINA DI SOPPRESSIONE DELL'ARCO: messa a terra della bobina di soppressione dell'arco neutro del sistema di alimentazione CA ad alta tensione, tra il punto neutro e la messa a terra in serie con un reattore per compensare la corrente capacitiva, limitare la corrente di cortocircuito del guasto di messa a terra monofase.

(3)il punto neutro è collegato a terra tramite un resistore (alta resistenza, bassa resistenza): il sistema di alimentazione CA ad alta tensione è collegato a terra tramite un'alta resistenza nel punto neutro e una resistenza ad alta impedenza è collegata in serie tra il punto neutro e il punto di messa a terra, la corrente di cortocircuito del guasto di messa a terra monofase è limitata a 5 ~ 20 A, il punto neutro del sistema di alimentazione CA ad alta tensione è collegato a terra tramite una bassa resistenza e una resistenza a bassa impedenza è collegata in serie tra il punto neutro e il punto di messa a terra, la corrente di cortocircuito del guasto di messa a terra monofase è limitata a 100 ~ 1000 A.

(4)neutro non collegato a terra: il punto neutro del sistema di alimentazione CA ad alta tensione non è collegato a terra, la corrente di messa a terra monofase è una corrente capacitiva quando il sistema presenta un guasto di messa a terra monofase, quando la corrente di messa a terra monofase è piccola (non più di 10 A), il sistema può funzionare per 1 ~ 2 ore con guasto, lo svantaggio è che quando si verifica il guasto di messa a terra monofase, l'ARC non può autoestinguersi quando la corrente di messa a terra è grande, il che porta alla sovratensione dell'arco di gap, mette in pericolo l'apparecchiatura, distrugge l'isolamento e causa persino il cortocircuito multifase.

1.1 fattori che influenzano la selezione del metodo di messa a terra

I fattori che influenzano la scelta della modalità di messa a terra sono: 1 Affidabilità dell'alimentazione; 2 Sicurezza personale e delle apparecchiature; 3 Fattore di sovratensione; 4 Protezione del relè; 5 Investimento.

1.2 confronto completo delle modalità di messa a terra neutra comuni

Nella Tabella 1 è riportato un confronto completo delle modalità di messa a terra neutra più comuni.

Tabella 1 confronto completo delle modalità di messa a terra neutra comuni

2 generatori diesel ad alta tensione da 10 kW

Quando il punto neutro non è collegato a terra, se il guasto monofase a terra si trova all'esterno del generatore diesel ad alta tensione da 10 kW, se la corrente di capacità è superiore a un certo valore, l'arco di guasto non può essere estinto da solo, spesso accompagnato da un arco intermittente, la fase accumulata produce sovratensione, causando danni all'isolamento e l'armonica di ordine superiore collegata a triangolo del generatore formerà un riscaldamento ad anello, da cui l'uso generale del collegamento a y. La tensione di tenuta standard è 1,5 volte la tensione di linea nominale, IE 2,6 u fase.

Per garantire il funzionamento sicuro dell'alta tensione da 10 KWgeneratore dieselsistema, è necessario garantire che la sovratensione della fase non guasta sia inferiore a 2,6 u fase in caso di guasto monofase a terra del sistema e che la sovratensione della fase non guasta sia inferiore a 2,6 u fase in caso di guasto monofase a terra del sistema generatore diesel ad alta tensione da 10 kW, se non c'è tensione d'arco di gap, la corrente di resistenza IR del punto di messa a terra dovrebbe essere maggiore della corrente di capacità totale I ∑ C, generalmente IR ≥(1,0 ~ 1,5) I ∑ C, che può ulteriormente sopprimere la sovratensione multipla inferiore a 2,5 u fase, quando IR ≥3,0 I ∑ C (o Xc/r ≥3,0), l'effetto di soppressione della sovratensione interna può essere soddisfatto, come mostrato in Fig. 1.

Modalità di messa a terra ad alta resistenza solo quando la corrente di messa a terra è piccola, l'effetto dell'estinzione automatica dell'arco è ovvio, generalmente applicabile alla corrente di capacità di messa a terra inferiore a 10 A del sistema ad alta tensione, la corrente di capacità I ∑ C del sistema del generatore diesel da 10 KW nel centro di Shanghai è 6 A.

Analizzando il meccanismo di messa a terra della resistenza del punto neutro del generatore, per soddisfare i requisiti principali del tipo di messa a terra del generatore, è necessario adottare un tipo di messa a terra ad alta resistenza nel tipo di messa a terra del generatore elettrico.

Vantaggi: 1 per garantire la continuità dell'alimentazione elettrica, quando la corrente di guasto monofase-terra è inferiore alla tolleranza di sicurezza del generatore diesel ad alta tensione da 10 kW, con funzionamento in caso di guasto (generalmente 2 ore). 2 La sovratensione dell'arco di gap viene soppressa, il che rende la sovratensione inferiore a 2,6 u fase. 3. Semplice protezione del relè.

SVANTAGGI: 1. Adatto per sistemi ad alta tensione di piccola taglia con corrente di messa a terra (inferiore a 10 A), limita l'uso dell'oscilloscopio. Quando la corrente di cortocircuito di un guasto monofase a terra è elevata, la corrente che scorre attraverso la resistenza causerà problemi di riscaldamento e la resistenza si brucerà se il tempo è troppo lungo.

Fig. 1 Diagramma dell'impedenza del sistema e della sovratensione transitoria multipla

3 Selezione della resistenza di messa a terra neutra per generatore diesel ad alta tensione di emergenza da 10 kW nel centro di Shanghai

3.1 selezione della resistenza di messa a terra del neutro

Ogni azienda produttrice di generatori diesel da 10 kW adotta metodi di selezione e controllo diversi per la resistenza di messa a terra del neutro del generatore diesel da 10 kW e in Cina non esiste una normativa uniforme in merito.

(1)la corrente di messa a terra è controllata a 100 ~ 150 A, 10 ~ 30 A e al 10% della corrente nominale.

(2)Generatore diesel multiplo da 10 kW + più contattori + uno schema di messa a terra a resistenza, e generatore diesel multiplo da 10 kW + più contattori + schema di messa a terra a resistenza multipla. Il primo ha un costo contenuto e un'area ridotta, ma la sua logica di controllo è complicata, il secondo, al contrario.

(3)ci sono diversi generatori diesel da 10 kW in funzione con un contattore che si chiude per controllare la circolazione e ci sono diversi contattori che si chiudono con il regolatore di circolazione.

La resistenza di messa a terra neutra del generatore diesel ad alta tensione da 10 kW del centro di emergenza di Shanghai è

Pertanto, vengono selezionati 4 set da 2500 kW (potenza di standby)/10,5 KV, 1 set di scatole di resistenza ad alta tensione 303 con allarme di temperatura e 4 set di contattori CA ad alta tensione.

4 calcolo della corrente di cortocircuito di guasto monofase-terra con elevata resistenza

Lo schema elettrico della corrente di cortocircuito del cavo con guasto monofase-terra è mostrato nella Fig. 2.

Fig. 2 diagramma schematico della corrente di cortocircuito del cavo con guasto monofase-terra

La corrente di cortocircuito di un guasto monofase-terra con proprietà metallica completa del cavo è

ICX è la corrente di capacità della linea protetta, la corrente di capacità del cavo più corto nello Shanghai Center è 0,15 A e la corrente di capacità del cavo più lungo è 0,7 A.

5 Il punto di guasto del cavo passa attraverso la resistenza di transizione RG = (30 ~ 300) e la corrente di cortocircuito del guasto monofase-terra è

La corrente di cortocircuito totale è di 20,7 A quando si verifica un guasto monofase a terra nel sistema di generazione diesel ad alta tensione di emergenza da 10 kW. La modalità operativa massima è

5,2 A per ciascuno dei quattro generatori diesel da 10 kW, la modalità operativa minima è il generatore diesel da 310 kW, ogni carico di corrente 6,9 ​​A, non influisce sul funzionamento del generatore diesel da 10 kW.

5Calcolo della protezione della corrente di sequenza zero per la linea di messa a terra ad alta resistenza e della protezione della corrente di sequenza zero per la scatola di resistenza ad alta tensione

5.1 Calcolo Idz0x delle linee di trasmissione di protezione della corrente di sequenza zero

L'impostazione della protezione della corrente di sequenza zero è Idz0x = KIcx in base alla condizione di corrente di capacità della linea protetta

Sotto: K —— Coefficiente di affidabilità, 4 ~ 5.

La sensibilità è: Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 per la protezione principale e Km ≥1,5 per la protezione di backup.

Il rapporto di conversione CT SEQUENZA ZERO LINEA è 100/1, l'impostazione di protezione della corrente Zero Current 1 (lato secondario) èIdz0x=5×0,53/100=0,0265 A

A 0,06 a/0,8 s, la sensibilità èKm=20,7/(0,06×100)≈3,4≥2

Il valore impostato della protezione di corrente zero 2 (lato secondario) èIdz0x= 4×0,53/100=0,0212 A

A 0,03/1,6 s, la sensibilità èKm=11,3/(0,03×100)≈3,8≥2

Calcolo Idz0R della protezione della corrente di sequenza zero per la scatola di resistenza ad alta tensione 5.2

È 1,1 ~ 1,2 volte più grande del valore impostato della protezione della sequenza zero inferiore e il limite di tempo è 0,3 s.

Il rapporto CT a sequenza zero della scatola di resistenza ad alta tensione è 50/5 e il valore della protezione di corrente zero 1 (lato secondario) èIdz0R= 1,1×0,06×100/10=0,66 A

A 0,7 a/1,1 s, la sensibilità èKm=20,7/(0,7×10)≈2,9≥2

Il valore impostato della protezione di corrente zero 2 (lato secondario) èIdz0R= 1,1×0,03×100/10=0,33 A

A 0,4 a/1,9 s, la sensibilità èKm = 11,3/(0,410)≈2,8≥2 Per garantire la sicurezza personale, la tensione di contatto deve soddisfare lo standard nazionale: quando il tempo di funzionamento della protezione è superiore a 1 s, il valore della tensione di contatto è 50 V.

Il punto di guasto alla tensione di terra èUgz= IdRjd=20,7×1=20,7 V<50 V

Tra questi, RJD è il valore della resistenza di messa a terra, ≤1,0.

6 Strategia operativa di messa a terra ad alta resistenza

(1)Quando si verifica un guasto monofase-terra nel sistema, la corrente di cortocircuito è troppo bassa per allarmare la temperatura della scatola di resistenza ad alta tensione e non influisce sul funzionamento del generatore diesel da 10 kW. Quattro generatori diesel da 10 kW sono collegati alla terra ad alta resistenza nel punto neutro.

(2)quando si verifica un guasto monofase a terra nel sistema, la corrente di cortocircuito è maggiore, il che fa scattare l'allarme di temperatura della scatola di resistenza ad alta tensione e il sistema di controllo del generatore diesel da 10 kW controlla quattro contattori CA ad alta tensione per interrompere l'elevata resistenza della messa a terra del neutro; quattro generatori diesel da 10 kW funzionano in modalità neutro senza messa a terra.

(3)quattro generatori diesel da 10 kW vengono azionati in modalità punto neutro senza messa a terra e la corrente di capacità del cavo di sistema verso terra I ∑ cL viene calcolata come mostrato nella Tabella 2. Come si può vedere dalla Tabella 2, la corrente di capacità della linea del centro di Shanghai è di circa 4 A.

Tabella 2 calcolo della corrente di capacità di terra I ∑ cL del cavo di sistema

La corrente di capacità dell'armadio di distribuzione e del sistema di formazione cavo-terra èI∑c= α(1+β)I∑cL=1,3×(1+15%)×4=6 A

La formula è la seguente: (1,2 ~ 1,8) come coefficiente di libertà, (15% ~ 20%) come tasso di influenza delle apparecchiature di distribuzione di energia.

(4) la sensibilità della protezione della corrente di sequenza zero (protezione di backup ≥1,5) è

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

(4)L'influenza della modalità di funzionamento senza messa a terra del punto neutro su un generatore diesel da 10 kW. La corrente di guasto monofase a terra è di 6 A, la modalità di funzionamento massima è di 1,5 A per un generatore diesel da 410 kW e la modalità di funzionamento minima è di 2,0 A per un generatore diesel da 310 kW; non influisce sul generatore diesel da 10 kW.

7 Schema di sistema della resistenza di messa a terra del neutro

Nella figura 3 è illustrato il sistema di resistenza di messa a terra neutra del generatore diesel ad alta tensione di emergenza da 10 kW dello Shanghai Center.

Fig. 3 Sistema di resistenza di messa a terra neutra del generatore diesel ad alta tensione di emergenza da 10 kW

8. Conclusion

La messa a terra del neutro di un generatore diesel ad alta tensione da 10 kW è un problema economico molto ampio. Ogni paese e città adotta metodi diversi di messa a terra del neutro, basati principalmente sulla propria esperienza operativa e tradizione.