고전압 중성점 접지 모드 연구10KW 디젤 발전기

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배전망의 중성점과 대지 사이의 전기적 연결을 중성점 접지 모드 또는 중성점 동작 모드라고 합니다. 중성점에 어떤 접지 방식을 사용할지는 매우 광범위한 기술적, 경제적 문제입니다. 다양한 접지 모드는 과전압, 전기 장비의 절연 수준, 전력망의 신뢰성, 계전기 보호의 선택성 및 감도, 그리고 통신선의 간섭에 직접적인 영향을 미칩니다.

1 중성점 공통 접지 방식

전력 시스템에는 네 가지 유형의 공통 시스템 접지가 있습니다.

(1) 중성점이 직접 접지됨: 고전압 교류 전력 시스템의 중성점은 직접 접지되어 있으며, 시스템에서 단상 대지 고장이 발생하면 단상 대지 단락이 형성되고 단락 전류가 매우 커서 계전기 보호에 매우 유익하며, 대지 전압에 대한 비고장 전압이 증가하지 않아 간헐적 아크 과전압이 발생하지 않습니다.

(2) 아크 억제 코일 접지: 고전압 교류 전력 시스템 중성 아크 억제 코일 접지, 중성점과 접지 사이에 직렬로 리액터와 연결되어 용량성 전류를 상쇄하고 단상 접지 고장 단락 전류를 제한합니다.

(3)중성점은 저항(고저항, 저저항)으로 접지합니다. 고전압 교류 전력 시스템은 중성점에서 고저항으로 접지하고, 중성점과 접지점 사이에 고임피던스 저항을 직렬로 연결하여 단상 접지 고장의 단락 전류를 5~20A로 제한합니다. 고전압 교류 전력 시스템의 중성점은 저저항으로 접지하고, 중성점과 접지점 사이에 저임피던스 저항을 직렬로 연결하여 단상 접지 고장의 단락 전류를 100~1000A로 제한합니다.

(4)중성 비접지: 고전압 교류 전력 시스템의 중성점은 비접지이며, 시스템에 단상 접지 고장이 있을 때 단상 접지 전류는 용량성 전류입니다. 단상 접지 전류가 작을 때(10a 이하) 시스템은 고장이 있어도 1~2시간 동안 작동할 수 있습니다. 단점은 단상 접지 고장이 발생하면 접지 전류가 클 때 ARC가 자체적으로 소멸되지 않아 갭 아크 과전압이 발생하여 장비를 위험에 빠뜨리고 절연을 파괴하며 심지어 다상 단락을 일으킬 수 있다는 것입니다.

1.1 접지방식 선정에 영향을 미치는 요인

접지 모드 선택에 영향을 미치는 요소는 다음과 같습니다. 1. 전원 공급 신뢰성; 2. 개인 및 장비 안전; 3. 과전압 요인; 4. 릴레이 보호; 5. 투자.

1.2 공통 중성 접지 모드의 종합적 비교

일반적인 중성 접지 모드의 포괄적인 비교는 표 1에 나와 있습니다.

표 1 공통 중성 접지 모드의 종합적 비교

2 고전압 10KW 디젤 발전기

중성점이 접지되지 않은 상태에서 단상 대 지락 사고가 고전압 10kW 디젤 발전기 외부에 발생할 경우, 정전용량 전류가 일정 값보다 크면 고장 아크가 자체적으로 소멸되지 않고 종종 간헐적인 아크를 동반합니다. 누적된 상은 과전압을 발생시켜 절연 손상을 유발하고, 발전기 델타 결선의 고차 고조파가 루프 발열을 형성하므로 일반적으로 y 결선을 사용합니다. 내전압 기준은 정격 선간 전압의 1.5배, 즉 IE 2.6u 상입니다.

고전압 10KW의 안전한 작동을 보장하기 위해디젤 발전기시스템에서 단상 대 지락 사고의 경우 비고장 상의 과전압이 2.6u 상 이하가 되도록 보장해야 하며, 고전압 10KW 디젤 발전기 시스템의 단상 대 지락 사고의 경우 비고장 상의 과전압이 2.6u 상 이하가 되도록 보장해야 합니다. 갭 아크 전압이 없다면 접지점의 저항 전류 IR은 총 정전용량 전류 I∑C보다 커야 하며, 일반적으로 IR ≥(1.0 ~ 1.5) I∑C로 2.5u 상 이하의 과전압 배수를 더욱 억제할 수 있습니다. IR ≥3.0 I∑C(또는 Xc/r ≥3.0)일 때 그림 1과 같이 내부 과전압 억제 효과를 만족시킬 수 있습니다.

고저항 접지 모드는 접지 전류가 작을 때만 사용되며 자동 아크 소화 효과가 뚜렷하며 일반적으로 접지 용량 전류가 10a 미만인 고전압 시스템에 적용되며 상하이 중심의 10KW 디젤 발전기 시스템의 용량 전류 I∑C는 6A입니다.

발전기 중성점 저항 접지의 메커니즘을 분석하여 발전기 접지형의 원리적 요구 사항을 충족시키기 위해 발전기 접지형에는 고저항 접지형을 채택해야 합니다.

장점: 1. 단상-지락 전류가 고전압 10kw 디젤 발전기 안전 허용치(일반적으로 2시간)보다 낮아 고장 운전 시 전력 공급 연속성을 보장합니다. 2. 갭 아크 과전압을 억제하여 과전압을 2.6u상보다 낮게 만듭니다. 3. 간단한 릴레이 보호.

단점: 1. 소규모 고전압 시스템 접지 용량 전류(10A 미만)에 적합하지만, 사용 범위가 제한적입니다. 단상 지락 단락 전류가 클 경우, 저항에 흐르는 전류가 발열 문제를 일으키고, 시간이 너무 길면 저항이 소손됩니다.

그림 1 시스템 임피던스 및 과도 과전압 배수 다이어그램

3 상하이 중심가 비상용 고전압 10KW 디젤 발전기 중성 접지 저항 선정

3.1 중성 접지 저항 선택

각 10KW 디젤 발전기 회사는 10KW 디젤 발전기 중성 접지 저항에 대해 서로 다른 선택 및 제어 방법을 가지고 있으며, 중국에는 이에 대한 통일된 규정이 없습니다.

(1)접지전류는 100~150A, 10~30A, 정격전류의 10%로 제어됩니다.

(2)10KW 디젤 발전기 여러 대 + 접촉기 여러 대 + 저항 접지 방식 1개, 그리고 10KW 디젤 발전기 여러 대 + 접촉기 여러 대 + 저항 접지 방식 1개. 전자는 비용이 저렴하고 설치 면적이 작지만 제어 논리가 복잡한 반면, 후자는 그 반대입니다.

(3)순환을 제어하기 위해 하나의 접촉기가 닫히고 여러 개의 접촉기가 순환 컨트롤러와 함께 닫히는 여러 개의 접촉기가 작동하는 10KW 디젤 발전기가 있습니다.

상하이 센터 비상 고전압 10kw 디젤 발전기 중성 접지 저항은

따라서 2500kw(대기전력)/10.5kV 4세트, 온도 경보 기능이 있는 303 고전압 저항 상자 1세트, 고전압 AC 접촉기 4세트가 선택되었습니다.

4 고저항 단상 접지 단락 전류 계산

단상-지락 고장이 발생한 케이블의 단락 전류에 대한 개략도는 그림 2에 나타나 있다.

그림 2 단상-지락 고장 케이블의 단락 전류의 개략도

케이블의 완전 금속성을 갖는 단상-지락 단락 전류는 다음과 같다.

ICX는 보호 회선의 정전용량 전류이고, 상하이 센터에서 가장 짧은 케이블의 정전용량 전류는 0.15A이고, 가장 긴 케이블의 정전용량 전류는 0.7a입니다.

5 케이블의 고장점은 천이저항 RG = (30 ~ 300)을 통과하며, 단상-지락고장의 단락전류는

비상 고전압 10kW 디젤 발전기 시스템에서 단상 지락 사고 발생 시 총 단락 전류는 20.7A입니다. 최대 작동 모드는 다음과 같습니다.

4대의 10kw 디젤 발전기 각각에 대해 5.2a, 최소 작동 모드는 310kw 디젤 발전기이며, 각 전류 부하는 6.9a로 10kw 디젤 발전기 작동에 영향을 미치지 않습니다.

5고저항 접지선에 대한 영상전류 보호 및 고전압 저항 상자에 대한 영상전류 보호 계산

5.1 Idz0x 제로 시퀀스 전류 보호 전송선로 계산

제로 시퀀스 전류 보호 설정은 보호 라인의 커패시턴스 전류 조건에 따라 Idz0x = KIcx입니다.

아래: K —— 신뢰도 계수, 4 ~ 5.

민감도는 다음과 같습니다. Km = ID/IDZ0X ≥2

주 보호의 경우 Km ≥2, 백업 보호의 경우 Km ≥1.5입니다.

LINE ZERO SEQUENCE CT 변환비는 100/1, Zero Current 1 전류 보호 설정(2차측)은Idz0x=5×0.53/100=0.0265A

0.06 a/0.8 s에서 감도는Km=20.7/(0.06×100)≈3.4≥2

영전류 2전류 보호(2차측)의 설정값은Idz0x= 4×0.53/100=0.0212 A

0.03/1.6초에서 감도는Km=11.3/(0.03×100)≈3.8≥2

5.2 고전압 저항 상자에 대한 제로 시퀀스 전류 보호의 Idz0R 계산

하부 영상 보호 설정값보다 1.1~1.2배 크고, 시간 제한은 0.3초이다.

고전압 저항상자의 영전류 CT비는 50/5이고, 영전류 1전류 보호(2차측)의 값은Idz0R= 1.1×0.06×100/10=0.66 A

0.7 a/1.1 s에서 감도는Km=20.7/(0.7×10)≈2.9≥2

영전류 2전류 보호(2차측)의 설정값은Idz0R= 1.1×0.03×100/10=0.33 A

0.4 a/1.9 s에서 감도는Km = 11.3/(0.410)≈2.8≥2 인명 안전을 보장하기 위해 접촉 전압은 국가 표준을 충족해야 합니다. 보호 동작 시간이 1초 이상일 때 접촉 전압 값은 50V입니다.

접지 전압에 대한 고장 지점은 다음과 같습니다.Ugz= IdRjd=20.7×1=20.7V<50V

이 중 RJD는 접지저항값으로 ≤1.0이다.

6 고저항 접지 운영 전략

(1)계통에 단상 접지 고장이 발생할 경우, 단락 전류가 너무 작아 고전압 저항함의 온도를 경고할 수 없으며, 10KW 디젤 발전기의 작동에는 영향을 미치지 않습니다. 4대의 10KW 디젤 발전기가 중성점의 고저항 접지에 연결되었습니다.

(2)시스템에 단상 접지 고장이 발생하면 단락 전류가 더 커지므로 고전압 저항 상자 온도 경보가 발생하고 10KW 디젤 발전기 제어 시스템은 4개의 고전압 AC 접촉기를 제어하여 중성 접지의 고저항을 차단하고 4개의 10KW 디젤 발전기는 중성 비접지 모드에서 작동합니다.

(3)4대의 10KW 디젤 발전기가 중성점 비접지 모드로 작동하고, 시스템 케이블의 접지에 대한 정전용량 전류 I ∑ cL은 표 2와 같이 계산됩니다. 표 2에서 볼 수 있듯이 상하이 중심의 라인 정전용량 전류는 약 4A입니다.

표 2 시스템 케이블의 접지 정전용량 전류 I ∑ cL 계산

배전 캐비닛과 케이블-접지 형성 시스템의 정전 용량 전류는 다음과 같습니다.I∑c= α(1+β)I∑cL=1.3×(1+15%)×4=6A

수식은 다음과 같습니다. 자유계수는 (1.2 ~ 1.8), 전력분배장비 영향율은 (15% ~ 20%)입니다.

(4) 제로 시퀀스 전류 보호(백업 보호 ≥1.5)의 감도는

Km= (I∑c-Icx)/Idz0x=(6-0.53)/3∑1.8≥1.5

(4)중성점 비접지 운전 모드가 10KW 디젤 발전기에 미치는 영향. 단상 지락 전류는 6A이고, 410KW 디젤 발전기의 최대 운전 모드는 1.5A, 310KW 디젤 발전기의 최소 운전 모드는 2.0A입니다. 이는 10KW 디젤 발전기에는 영향을 미치지 않습니다.

7 중성 접지 저항 시스템 다이어그램

상하이 센터 비상 고전압 10KW 디젤 발전기 중성 접지 저항 시스템은 그림 3에 나와 있습니다.

그림 3 비상 고전압 10kw 디젤발전기 중성점 접지저항 시스템

8. 결론

고전압 10KW 디젤 발전기의 중성점 접지는 매우 광범위한 경제적 문제를 야기합니다. 한 국가와 도시마다 중성점 접지 방식이 다르며, 이는 주로 자체적인 운영 경험과 전통에 기반합니다.