Aukštos įtampos neutralaus įžeminimo režimo tyrimai10 kW dyzelinas Generatorius

0 Įvadas

Elektros jungtis tarp skirstomojo tinklo neutralaus taško ir žemės vadinama neutralaus taško įžeminimo režimu, dar vadinamu neutralaus taško veikimo režimu. Neutralaus taško įžeminimo būdas yra labai plati techninė ir ekonominė problema. Skirtingi įžeminimo režimai tiesiogiai paveiks viršįtampius, elektros įrangos izoliacijos lygį, elektros tinklo patikimumą, relinės apsaugos selektyvumą ir jautrumą bei ryšio linijų trukdžius.

1 neutralaus taško bendras įžeminimo kelias

Elektros sistemose yra keturi įprastų įžeminimo tipų:

(1) neutralus taškas yra tiesiogiai įžemintas: aukštos įtampos kintamosios srovės maitinimo sistemos neutralus taškas yra tiesiogiai įžemintas. Kai sistemoje įvyksta vienfazis įžeminimas, susidaro vienfazis įžeminimas trumpuoju jungimu, o trumpojo jungimo srovė yra labai didelė. Tai labai naudinga relinės apsaugos sistemai, nes negedimo įtampa įžeminimo atžvilgiu nedidėja ir nesukelia pertraukiamo lanko viršįtampio.

(2) LANKO SLOPINIMO RITĖS ĮŽEMINIMAS: Aukštos įtampos kintamosios srovės maitinimo sistemos neutralios lanko slopinimo ritės įžeminimas tarp neutralaus taško ir įžeminimo, sujungtas nuosekliai su reaktoriumi, siekiant kompensuoti talpinę srovę ir apriboti vienfazės įžeminimo gedimo trumpojo jungimo srovę.

(3)Neutralus taškas įžemintas rezistoriumi (didelė varža, maža varža): aukštos įtampos kintamosios srovės maitinimo sistema yra įžeminta didele varža neutraliame taške, o didelės varžos rezistorius yra nuosekliai sujungtas tarp neutralaus taško ir įžeminimo taško. Vienfazio įžeminimo gedimo trumpojo jungimo srovė yra apribota iki 5–20 A. Aukštos įtampos kintamosios srovės maitinimo sistemos neutralus taškas yra įžemintas maža varža, o mažos varžos rezistorius yra nuosekliai sujungtas tarp neutralaus taško ir įžeminimo taško. Vienfazio įžeminimo gedimo trumpojo jungimo srovė yra apribota iki 100–1000 A.

(4)Neįžemintas neutralusis taškas: aukštos įtampos kintamosios srovės maitinimo sistemos neutralusis taškas yra neįžemintas, vienfazis įžeminimo srovė yra talpinė srovė, kai sistemoje yra vienfazis įžeminimo gedimas. Kai vienfazis įžeminimo srovė yra maža (ne didesnė kaip 10 A), sistema gali veikti 1–2 valandas be gedimo. Trūkumas yra tas, kad įvykus vienfaziam įžeminimui, ARC negali savaime užgesinti esant didelei įžeminimo srovei, dėl ko tarpo lanko viršįtampis kyla pavojus įrangai, sunaikinama izoliacija ir netgi sukeliamas daugiafazis trumpasis jungimas.

1.1 veiksniai, darantys įtaką įžeminimo metodo pasirinkimui

Įžeminimo režimo pasirinkimą įtakojantys veiksniai yra šie: 1. Maitinimo šaltinio patikimumas; 2. Asmenų ir įrangos saugumas; 3. Viršįtampio koeficientas; 4. Relinė apsauga; 5. investicijos.

1.2 išsamus įprastų neutralių įžeminimo režimų palyginimas

Išsamus įprastų neutralių įžeminimo režimų palyginimas pateiktas 1 lentelėje.

1 lentelėje pateikiamas išsamus įprastų neutralių įžeminimo režimų palyginimas

2 aukštos įtampos 10 kW dyzeliniai generatoriai

Kai neutralus taškas neįžemintas, jei vienfazis įžeminimo jungimas yra už aukštos įtampos 10 kW dyzelinio generatoriaus ribų, o talpinė srovė viršija tam tikrą vertę, lankas savaime neužgęsta. Dažnai jį lydi nutrūkstantis lankas. Fazinė įtaka sukuria viršįtampius, kurie pažeidžia izoliaciją. Dėl delta jungtyje sujungtos aukštosios harmonikos susidaro kilpos įkaitimas. Todėl dažniausiai naudojamas Y jungimas. Atspari įtampa yra 1,5 karto didesnė už vardinę tinklo įtampą, t. y. 2,6 U fazės.

Siekiant užtikrinti saugų 10 kW aukštos įtampos įrenginio veikimądyzelinis generatoriusSistemoje būtina užtikrinti, kad ne gedimo fazės viršįtampis būtų mažesnis nei 2,6 u fazės, esant vienos fazės įžeminimui, ir kad ne gedimo fazės viršįtampis būtų mažesnis nei 2,6 u fazės, esant vienos fazės įžeminimui aukštos įtampos 10 kW dyzelinio generatoriaus sistemoje. Jei nėra tarpo lanko įtampos, įžeminimo taško varžos srovė IR turėtų būti didesnė už bendrą talpos srovę I ∑ C, paprastai IR ≥ (1,0 ~ 1,5) I ∑ C, o tai gali dar labiau sumažinti viršįtampio kartotinį, mažesnį nei 2,5 u fazės. Kai IR ≥ 3,0 I ∑ C (arba Xc/r ≥ 3,0), galima pasiekti vidinio viršįtampio slopinimo efektą, kaip parodyta 1 pav.

Didelės varžos įžeminimo režimas veikia tik esant mažai įžeminimo srovei, o automatinio lanko gesinimo poveikis yra akivaizdus. Paprastai įžeminimo talpos srovė yra mažesnė nei 10 A, o 10 kW dyzelinio generatoriaus sistemos talpos srovė I ∑ C Šanchajaus centre yra 6 A.

Išanalizavus generatoriaus neutralaus taško varžos įžeminimo mechanizmą, siekiant įvykdyti pagrindinius generatoriaus įžeminimo tipo reikalavimus, elektros generatoriaus įžeminimui turėtų būti pasirinktas didelės varžos įžeminimo tipas.

Privalumai: 1. Užtikrinamas elektros energijos tiekimo nepertraukiamumas, kai vienfazės įžeminimo srovė yra mažesnė už aukštos įtampos 10 kW dyzelinio generatoriaus saugos toleranciją, veikiant gedimo atveju (paprastai 2 val.). 2. Slopinamas tarpo lanko viršįtampis, todėl viršįtampis yra mažesnis nei 2,6 u fazė. 3. Paprasta relinė apsauga.

TRŪKUMAI: 1. Tinka mažo masto aukštos įtampos sistemų įžeminimo talpos srovei (mažesnei nei 10A), todėl taikymo sritis yra ribota. Kai vienos fazės įžeminimo trumpojo jungimo srovė yra didelė, per varžą tekanti srovė sukels įkaitimo problemą, o per ilgas įkaitimo laikas sukels varžos perdegimą.

1 pav. Sistemos varžos ir trumpalaikio viršįtampio kartotinio diagrama

3 Neutralaus įžeminimo varžos pasirinkimas avariniam aukštos įtampos 10 kW dyzeliniam generatoriui Šanchajaus centre

3.1 Neutralaus įžeminimo varžos pasirinkimas

Kiekviena 10 kW dyzelinių generatorių įmonė taiko skirtingus 10 kW dyzelinių generatorių neutralios įžeminimo varžos parinkimo ir valdymo metodus, ir Kinijoje nėra vieningo šio reglamento.

(1)Įžeminimo srovė kontroliuojama ties 100–150 A, 10–30 A ir 10 % vardinės srovės.

(2)keli 10 kW dyzeliniai generatoriai + keli kontaktoriai + viena varžos įžeminimo schema ir keli 10 kW dyzeliniai generatoriai + keli kontaktoriai + kelių varžų įžeminimo schema. Pirmasis yra nebrangus ir užima nedidelį plotą, tačiau jo valdymo logika yra sudėtinga, antrasis - priešingai.

(3)Yra keli 10 kW dyzeliniai generatoriai, veikiantys su vienu kontaktoriumi, kuris kontroliuoja cirkuliaciją, ir yra keli kontaktoriai, kurie užsidaro su cirkuliacijos valdikliu.

Šanchajaus centro avarinio aukštos įtampos 10 kW dyzelinio generatoriaus neutralaus įžeminimo varža yra

Todėl parenkami 4 komplektai po 2500 kW (budėjimo režimo galia) / 10,5 KV, 1 komplektas 303 aukštos įtampos varžos dėžutės su temperatūros signalizacija ir 4 komplektai aukštos įtampos kintamosios srovės kontaktorių.

4 didelės varžos vienfazės įžeminimo junginio trumpojo jungimo srovės apskaičiavimas

Vienfazės įžeminimo grandinės trumpojo jungimo srovės schema parodyta 2 pav.

2 pav. Kabelio su vienfaziu įžeminimo jungimu trumpojo jungimo srovės schema

Vienfazės įžeminimo junginio trumpojo jungimo srovė, kai kabelis yra visiškai metalinis, yra

ICX yra saugomos linijos talpinė srovė, trumpiausio kabelio Šanchajaus centre talpinė srovė yra 0,15 A, o ilgiausio kabelio talpinė srovė yra 0,7 A.

5 Kabelio lūžio taškas eina per pereinamąją varžą RG = (30 ~ 300), o vienfazės įžeminimo įžeminimo trumpojo jungimo srovė yra

Bendra trumpojo jungimo srovė yra 20,7 A, kai avarinėje aukštos įtampos 10 kW dyzelinio generatoriaus sistemoje įvyksta vienos fazės įžeminimas. Maksimalus darbo režimas yra

5,2 A kiekvienam iš keturių 10 kW dyzelinių generatorių, minimalus darbo režimas yra 310 kW dyzelinis generatorius, kiekviena srovės apkrova yra 6,9 A, neturi įtakos 10 kW dyzelinio generatoriaus darbui.

5Didelės varžos įžeminimo linijos nulinės sekos srovės apsaugos ir aukštos įtampos varžos dėžutės nulinės sekos srovės apsaugos apskaičiavimas

5.1 Nulinės sekos srovės apsaugos perdavimo linijų Idz0x skaičiavimas

Nulinės sekos srovės apsaugos nustatymas yra Idz0x = KIcx, atsižvelgiant į saugomos linijos talpos srovės būseną.

Pagal: K —— patikimumo koeficientas, 4 ~ 5.

Jautrumas yra: Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 pagrindinei apsaugai ir Km ≥1,5 atsarginei apsaugai.

LINIJOS NULINĖS SEKA ST konversijos santykis yra 100/1, nulinės srovės 1 srovės apsaugos nustatymas (antrinė pusė) yraIdz0x=5×0,53/100=0,0265 A

Esant 0,06 a/0,8 s, jautrumas yraKm=20,7/(0,06 × 100)≈3,4≥2

Nulinės srovės 2 srovės apsaugos (antrinės pusės) nustatyta vertė yraIdz0x = 4 × 0,53 / 100 = 0,0212 A

Esant 0,03/1,6 s, jautrumas yraKm=11,3/(0,03 × 100)≈3,8≥2

Idz0R nulinės sekos srovės apsaugos skaičiavimas 5.2 aukštos įtampos varžos dėžutei

Jis yra 1,1–1,2 karto didesnis už apatinės nulinės sekos apsaugos nustatytąją vertę, o laiko riba yra 0,3 s.

Aukštos įtampos varžos dėžutės nulinės sekos CT santykis yra 50/5, o nulinės srovės 1 srovės apsaugos (antrinės pusės) vertė yraIdz0R = 1,1 × 0,06 × 100 / 10 = 0,66 A

Esant 0,7 a/1,1 s, jautrumas yraKm=20,7/(0,7×10)≈2,9≥2

Nulinės srovės 2 srovės apsaugos (antrinės pusės) nustatyta vertė yraIdz0R = 1,1 × 0,03 × 100 / 10 = 0,33 A

Esant 0,4 a/1,9 s, jautrumas yraKm = 11,3/(0,410)≈2,8≥2. Siekiant užtikrinti asmeninį saugumą, kontaktinė įtampa turi atitikti nacionalinį standartą: kai apsaugos veikimo laikas yra ilgesnis nei 1 s, kontaktinės įtampos vertė yra 50 V.

Įžeminimo įtampos gedimo taškas yraUgz= IdRjd=20,7×1=20,7 V<50 V

Tarp jų RJD yra įžeminimo varžos vertė, ≤1,0.

6. Didelio atsparumo įžeminimo veikimo strategija

(1)Kai sistemoje įvyksta vienfazis įžeminimas, trumpojo jungimo srovė yra per maža, kad sukeltų aukštos įtampos varžos dėžutės temperatūros aliarmą, ir tai neturi įtakos 10 kW dyzelinio generatoriaus veikimui. Keturi 10 kW dyzeliniai generatoriai yra prijungti prie didelės varžos įžeminimo neutralės taške.

(2)Kai sistemoje įvyksta vienfazis įžeminimas, trumpojo jungimo srovė yra didesnė, todėl suveikia aukštos įtampos varžos dėžės temperatūros signalizacija, o 10 kW dyzelinio generatoriaus valdymo sistema valdo keturis aukštos įtampos kintamosios srovės kontaktorius, kad būtų išjungta didelė neutralaus įžeminimo varža, keturi 10 kW dyzeliniai generatoriai veikia neutraliu neįžemintu režimu.

(3)Keturi 10 kW dyzeliniai generatoriai veikia neįžemintu neutralės taško režimu, o sistemos kabelio, jungiančio su žeme, talpinė srovė I ∑ cL apskaičiuojama pagal 2 lentelę. Kaip matyti iš 2 lentelės, Šanchajaus centro linijos talpinė srovė yra apie 4 A.

2 lentelėje pateiktas sistemos kabelio įžeminimo talpos srovės I ∑ cL skaičiavimas

Skirstomosios spintos ir kabelio-žemės formavimo sistemos talpinė srovė yraI∑c= α(1+β)I∑cL=1,3 × (1 + 15 %) × 4 = 6 A

Formulė yra tokia: (1,2 ~ 1,8) yra laisvės koeficientas, (15 % ~ 20 %) – elektros energijos paskirstymo įrangos įtakos greitis.

(4) nulinės sekos srovės apsaugos (atsarginės apsaugos ≥1,5) jautrumas yra

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

(4)Neutralaus taško neįžeminto veikimo režimo įtaka 10 kW dyzeliniam generatoriui. Vienfazės įžeminimo srovė yra 6 A, maksimalus veikimo režimas yra 1,5 A 410 kW dyzeliniam generatoriui, o minimalus veikimo režimas yra 2,0 A 310 kW dyzeliniam generatoriui. Tai neturi įtakos 10 kW dyzeliniam generatoriui.

7 Neutralaus įžeminimo varžos sistemos schema

Šanchajaus centro avarinio aukštos įtampos 10 kW dyzelinio generatoriaus neutralaus įžeminimo rezistoriaus sistema parodyta 3 paveiksle.

3 pav. Avarinės aukštos įtampos 10 kW dyzelinio generatoriaus neutralaus įžeminimo rezistoriaus sistema

8. Išvada

Aukštos įtampos 10 kW dyzelinio generatoriaus neutralaus įžeminimo klausimas yra labai platus ekonominių klausimų spektras. Skirtingos šalys ir šalies miestai taiko skirtingus neutralaus įžeminimo metodus, kurie daugiausia grindžiami jų pačių eksploatavimo patirtimi ir tradicijomis.