Forskning på nøytral jordingsmodus for høyspenning10 kW diesel Generator

0 Introduksjon

Den elektriske forbindelsen mellom nøytralpunktet og jord i distribusjonsnettet kalles nøytralpunktjordingsmodus, også kalt nøytralpunktdriftsmodus. Hvilken type jordingsmetode som brukes for nøytralpunktet er et svært bredt teknisk og økonomisk problem. Ulike jordingsmoduser vil direkte påvirke overspenning, isolasjonsnivået til elektrisk utstyr, påliteligheten til strømnettet, selektiviteten og følsomheten til relébeskyttelsen og interferens fra kommunikasjonslinjer.

1 nøytralt punkt felles jordvei

Det finnes fire typer vanlig systemjording i kraftsystemer:

(1) Nøytralpunktet er direkte jordet: Nøytralpunktet i høyspent vekselstrømsnett er direkte jordet. Når det oppstår en enfase-til-jord-feil i systemet, vil det dannes en enfase-til-jord-kortslutning og kortslutningsstrømmen er veldig stor. Dette er svært gunstig for relébeskyttelsen. Feilfri spenning i forhold til jord øker ikke og vil ikke forårsake intermitterende lysbueoverspenning.

(2) JORDING FOR BUEDEPRESSJONSPOLE: Jording av nøytral buedepresjonespole i høyspent vekselstrømssystem, mellom nøytralpunktet og jording i serie med en reaktor for å utligne den kapasitive strømmen, begrenser kortslutningsstrømmen ved enfasejordfeil.

(3)Nøytralpunktet er jordet med en motstand (høy motstand, lav motstand): Høyspent vekselstrømsanlegg er jordet med høy motstand i nøytralpunktet, og en høyimpedansmotstand er seriekoblet mellom nøytralpunktet og jordingspunktet. Kortslutningsstrømmen ved enfaset jordfeil er begrenset til 5 ~ 20 A. Nøytralpunktet i høyspent vekselstrømsanlegg er jordet med lav motstand, og en lavimpedansmotstand er seriekoblet mellom nøytralpunktet og jordingspunktet. Kortslutningsstrømmen ved enfaset jordfeil er begrenset til 100 ~ 1000 A.

(4)nøytral ujordet: Nøytralpunktet i et høyspent vekselstrømssystem er ujordet. Enfasejordingsstrømmen er kapasitiv strøm når systemet har enfasejordingsfeil. Når enfasejordingsstrømmen er liten (ikke mer enn 10A), kan systemet kjøre i 1–2 timer med feil. Ulempen er at når det oppstår enfasejordingsfeil, kan ikke lysbuen slukke seg selv når jordingsstrømmen er stor. Dette fører til overspenning i lysbuen, setter utstyret i fare, ødelegger isolasjonen og forårsaker til og med flerfasekortslutning.

1.1 faktorer som påvirker valg av jordingsmetode

Faktorene som påvirker valg av jordingsmodus er: 1 Strømforsyningens pålitelighet; 2 Personell- og utstyrssikkerhet; 3 overspenningsfaktor; 4 relébeskyttelse; 5 investering.

1.2 omfattende sammenligning av vanlige nøytrale jordingsmoduser

En omfattende sammenligning av vanlige nøytrale jordingsmoduser er vist i tabell 1.

Tabell 1 omfattende sammenligning av vanlige nøytrale jordingsmoduser

2 høyspennings 10 kW dieselgeneratorer

Når nøytralpunktet ikke er jordet, og enfase-til-jord-feilen befinner seg utenfor høyspennings 10 kW dieselgeneratoren, og kapasitansstrømmen er større enn en viss verdi, kan ikke feilbuen slukkes av seg selv. Dette fører ofte til intermitterende lysbuer. Faseoppbyggingen produserer overspenning som forårsaker isolasjonsskader. Generatorens delta-koblede høyordens harmoniske vil danne en oppvarmingsløyfe. Y-koblingen brukes derfor vanligvis. Standardspenningen er 1,5 ganger nominell nettspenning, dvs. 2,6 u-fase.

For å sikre sikker drift av høyspennings 10 kWdieselgeneratorI systemet er det nødvendig å sikre at overspenningen i den ikke-feilende fasen er mindre enn 2,6 u-fasen i tilfelle enfase til jordfeil i systemet, og at overspenningen i den ikke-feilende fasen er mindre enn 2,6 u-fasen i tilfelle enfase til jordfeil i et høyspennings 10 kW dieselgeneratorsystem. Hvis det ikke er noen lysbuespenning, bør motstandsstrømmen IR for jordingspunktet være større enn den totale kapasitansstrømmen I ∑ C, vanligvis IR ≥ (1,0 ~ 1,5) I ∑ C, noe som ytterligere kan undertrykke overspenningen flere ganger mindre enn 2,5 u-fasen. Når IR ≥3,0 I ∑ C (eller Xc/r ≥3,0), kan den interne overspenningsundertrykkelseseffekten tilfredsstilles, som vist i figur 1.

Høymotstandsjordingsmodus er kun aktuelt når jordingsstrømmen er liten, effekten av automatisk lysbueslukking er åpenbar. Generelt gjelder dette for jordkapasitansstrøm mindre enn 10A i høyspenningssystemer. Kapasitansstrømmen I∑C for 10KW dieselgeneratorsystemer i Shanghai sentrum er 6A.

Ved å analysere mekanismen for jording av nøytralpunktmotstand for generatoren, bør man bruke høyohmig jording for å oppfylle hovedkravet til generatorens jordingstype.

Fordeler: 1. Sikre kontinuerlig strømforsyning når feilstrømmen mellom enfase og jord er lavere enn sikkerhetstoleransen for en høyspennings 10 kw dieselgenerator, med feildrift (vanligvis 2 timer). 2. Overspenningen i gapets lysbue undertrykkes, noe som gjør overspenningen lavere enn 2,6 u fase. 3. Enkel relébeskyttelse.

ULEMPER: 1. Egnet for småskala høyspenningssystemer med jordkapasitansstrøm (mindre enn 10A), begrenser bruken av oscilloskopet. Når kortslutningsstrømmen fra enfase-til-jord-feil er stor, vil strømmen som flyter gjennom motstanden forårsake oppvarmingsproblemer, og motstanden vil brenne ut hvis tiden er for lang.

Fig. 1 Diagram over systemimpedans og transient overspenningsmultiplum

3 Valg av nøytral jordingsmotstand for nødhøyspennings 10 kW dieselgenerator i Shanghai sentrum

3.1 valg av nøytral jordingsmotstand

Hvert selskap som produserer 10 kW dieselgeneratorer har forskjellige metoder for å velge og kontrollere nøytral jordingsmotstand for 10 kW dieselgeneratorer, og det finnes ingen ensartet forskrift for dette i Kina.

(1)Jordingsstrømmen styres til 100 ~ 150A, 10 ~ 30A og 10 % av nominell strøm.

(2)flere 10 kW dieselgeneratorer + flere kontaktorer + én motstandsjordingsordning, og flere 10 kW dieselgeneratorer + flere kontaktorer + flere motstandsjordingsordninger. Førstnevnte har lave kostnader og lite areal, men kontrolllogikken er komplisert, sistnevnte derimot.

(3)Det er flere 10 kW dieselgeneratorer som kjører med én kontaktor som lukker for å kontrollere sirkulasjonen, og det er flere kontaktorer som lukker med sirkulasjonskontroller.

Nøytral jordingsmotstand for nødhøyspennings 10 kw dieselgenerator i Shanghai Center er

Derfor velges 4 sett med 2500 kW (standby-effekt)/10,5 KV, 1 sett med 303 høyspenningsmotstandsboks med temperaturalarm og 4 sett med høyspennings AC-kontaktorer.

4 beregning av kortslutningsstrøm ved enfase-til-jord-feil med høy motstand

Det skjematiske diagrammet av kortslutningsstrømmen til kabelen med enfase-til-jord-feil er vist i figur 2.

Fig. 2 skjematisk diagram av kortslutningsstrøm for kabel med enfase-til-jord-feil

Kortslutningsstrømmen for enfase-til-jord-feil med fullstendig metallisk egenskap av kabelen er

ICX er kapasitansstrømmen til den beskyttede linjen, kapasitansstrømmen til den korteste kabelen i Shanghai Center er 0,15 A, og kapasitansstrømmen til den lengste kabelen er 0,7 a.

5 Kabelens feilpunkt går gjennom overgangsmotstanden RG = (30 ~ 300), og kortslutningsstrømmen for enfase-til-jord-feilen er

Den totale kortslutningsstrømmen er 20,7 A når det oppstår en enfase-til-jord-feil i et nødhøyspennings 10 kW dieselgeneratorsystem. Maksimal driftsmodus er

5,2 A for hver av de fire 10 kW dieselgeneratorene, minimum driftsmodus er 310 kW dieselgenerator, hver strømbelastning 6,9 A, påvirker ikke driften av 10 kW dieselgeneratoren.

5Beregning av nullsekvensstrømbeskyttelse for høyohmig jordledning og nullsekvensstrømbeskyttelse for høyspenningsmotstandsboks

5.1 Idz0x-beregning av nullsekvensstrømbeskyttelsesoverføringslinjer

Innstillingen for nullsekvensstrømbeskyttelse er Idz0x = KIcx i henhold til kapasitansstrømtilstanden til den beskyttede linjen.

Under: K —— Pålitelighetskoeffisient, 4 ~ 5.

Følsomheten er: Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 for hovedvern og Km ≥1,5 for reservevern.

LINJE NULL SEKVENS CT konverteringsforhold er 100/1, nullstrøm 1 strømbeskyttelsesinnstilling (sekundærside) erIdz0x=5×0,53/100=0,0265 A

Ved 0,06 a/0,8 s er følsomhetenKm=20,7/(0,06×100)≈3,4≥2

Innstillingsverdien for nullstrøm 2 strømbeskyttelse (sekundærside) erIdz0x = 4 × 0,53 / 100 = 0,0212 A

Ved 0,03/1,6 s er følsomhetenKm=11,3/(0,03×100)≈3,8≥2

Idz0R-beregning av nullsekvensstrømbeskyttelse for 5,2 høyspenningsmotstandsboks

Den er 1,1 ~ 1,2 ganger større enn den innstilte verdien for den nedre nullsekvensbeskyttelsen, og tidsgrensen er 0,3 s.

Nullsekvens-CT-forholdet til høyspenningsmotstandsboksen er 50/5, og verdien av nullstrøm 1 strømbeskyttelse (sekundærside) erIdz0R = 1,1 × 0,06 × 100 / 10 = 0,66 A

Ved 0,7 a/1,1 s er følsomhetenKm=20,7/(0,7×10)≈2,9≥2

Innstillingsverdien for nullstrøm 2 strømbeskyttelse (sekundærside) erIdz0R = 1,1 × 0,03 × 100 / 10 = 0,33 A

Ved 0,4 a/1,9 s er følsomhetenKm = 11,3/(0,410)≈2,8≥2. For å sikre personlig sikkerhet, bør kontaktspenningen oppfylle den nasjonale standarden: Når beskyttelsens driftstid er mer enn 1 sekund, er kontaktspenningsverdien 50 V.

Feilpunktet til jordspenningen erUgz= IdRjd=20,7×1=20,7 V<50 V

Blant dem er RJD verdien av jordingsmotstanden, ≤1,0.

6 Strategi for drift av jording med høy motstand

(1)Når det oppstår en enfase-til-jord-feil i systemet, er kortslutningsstrømmen for liten til å utløse temperaturalarm i høyspenningsmotstandsboksen, og det påvirker ikke driften av 10 kW dieselgeneratoren. Fire 10 kW dieselgeneratorer er koblet til høymotstandsjorden i nøytralpunktet.

(2)Når det oppstår en enfase-til-jord-feil i systemet, er kortslutningsstrømmen større, noe som utløser temperaturalarmen i høyspenningsmotstandsboksen, og 10 kW dieselgeneratorens kontrollsystem styrer fire høyspennings-AC-kontaktorer for å kutte av den høye motstanden i nøytral jording, fire 10 kW dieselgeneratorer opererer i en nøytral, ujordet modus.

(3)Fire 10 kW dieselgeneratorer drives i en nøytralpunkts, ujordet modus, og kapasitansstrømmen fra systemkabelen til jord I ∑ cL beregnes som vist i tabell 2. Som det fremgår av tabell 2, er linjekapasitansstrømmen for Shanghai sentrum omtrent 4 A.

Tabell 2 beregning av jordkapasitansstrømmen I ∑ cL for systemkabelen

Kapasitansstrømmen til fordelingsskapet og kabel-til-jord-formingssystemet erI∑c = α(1+β)I∑cL =1,3×(1+15%)×4=6 A

Formelen er som følger: (1,2 ~ 1,8) som frihetskoeffisienten, (15 % ~ 20 %) som påvirkningsraten til kraftfordelingsutstyret.

(4) følsomheten til nullsekvensstrømbeskyttelsen (backupbeskyttelse ≥1,5) er

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

(4)Påvirkningen av nøytralpunkts ujordet driftsmodus på 10 kW dieselgenerator. Enfase-til-jord-feilstrømmen er 6 A, maksimal driftsmodus er 1,5 A for 410 kW dieselgenerator, og minimum driftsmodus er 2,0 A for 310 kW dieselgenerator, påvirker ikke 10 kW dieselgeneratoren.

7 Systemdiagram over nøytral jordingsmotstand

Shanghai Centers nødstrømssystem for høyspenning på 10 kW dieselgenerator med nøytral jordingsmotstand er vist i figur 3.

Fig. 3 nøytral jordingsmotstandssystem for nødhøyspenning på 10 kW dieselgenerator

8. Konklusjon

Nøytral jording av høyspent 10 kW dieselgeneratorer er et svært bredt spekter av økonomiske problemstillinger. Ulike land og byer i et land har forskjellige nøytral jordingsmetoder, som hovedsakelig er basert på deres egen driftserfaring og tradisjon.