Pesquisa sobre o modo de aterramento neutro de alta tensão10 kW a diesel Gerador

0 Introdução

A conexão elétrica entre o ponto neutro e o terra da rede de distribuição é chamada de modo de aterramento do ponto neutro, também conhecido como modo de operação do ponto neutro. O tipo de método de aterramento utilizado para o ponto neutro é um problema técnico e econômico muito amplo. Diferentes modos de aterramento afetam diretamente a sobretensão, o nível de isolamento dos equipamentos elétricos, a confiabilidade da rede elétrica, a seletividade e a sensibilidade da proteção do relé e a interferência nas linhas de comunicação.

1 ponto neutro comum

Existem quatro tipos comuns de aterramento em sistemas de energia:

(1) o ponto neutro é aterrado diretamente: O ponto neutro do sistema de energia CA de alta tensão é aterrado diretamente, quando ocorre uma falha monofásica para terra no sistema, o curto-circuito monofásico para terra será formado e a corrente de curto-circuito é muito grande, o que é muito benéfico para a proteção do relé, a não falha em relação à tensão de terra não aumenta, não causará sobretensão de arco intermitente.

(2) ATERRAMENTO DA BOBINA DE SUPRESSÃO DE ARCO: Aterramento da bobina de supressão de arco neutro do sistema de energia CA de alta tensão, entre o ponto neutro e o aterramento em série com um reator para compensar a corrente capacitiva, limitar a corrente de curto-circuito de falha de aterramento monofásico.

(3)o ponto neutro é aterrado por resistor (alta resistência, baixa resistência): o sistema de energia CA de alta tensão é aterrado por alta resistência no ponto neutro, e uma resistência de alta impedância é conectada em série entre o ponto neutro e o ponto de aterramento, a corrente de curto-circuito de falha de aterramento monofásica é limitada a 5 ~ 20A, o ponto neutro do sistema de energia CA de alta tensão é aterrado com baixa resistência, e uma resistência de baixa impedância é conectada em série entre o ponto neutro e o ponto de aterramento, a corrente de curto-circuito de falha de aterramento monofásica é limitada a 100 ~ 1000A.

(4)Neutro não aterrado: O ponto neutro do sistema de energia CA de alta tensão não é aterrado, a corrente de aterramento monofásica é uma corrente capacitiva quando o sistema tem falha de aterramento monofásica, quando a corrente de aterramento monofásica é pequena (não mais que 10a), o sistema pode funcionar por 1 a 2 horas com falha, a desvantagem é que quando ocorre a falha de aterramento monofásica, o ARC não pode se autoextinguir quando a corrente de aterramento é grande, o que leva à sobretensão do arco de abertura, coloca o equipamento em risco, destrói o isolamento e até causa o curto-circuito multifásico.

1.1 fatores que afetam a seleção do método de aterramento

Os fatores que influenciam a seleção do modo de aterramento são: 1 Confiabilidade da fonte de alimentação; 2 Segurança pessoal e do equipamento; 3 Fator de sobretensão; 4 Proteção do relé; 5 Investimento.

1.2 Comparação abrangente de modos comuns de aterramento neutro

Uma comparação abrangente dos modos comuns de aterramento neutro é mostrada na Tabela 1.

Tabela 1 comparação abrangente dos modos comuns de aterramento neutro

2 geradores a diesel de alta tensão de 10 kW

Quando o ponto neutro não está aterrado, se a falha monofásica à terra estiver localizada fora do gerador a diesel de alta tensão de 10 kW, se a corrente de capacitância for maior que um determinado valor, o arco de falha não pode ser extinto por si só, frequentemente acompanhado por um arco intermitente. A fase acumulada produz sobretensão, causando danos ao isolamento, e o harmônico de alta ordem conectado em delta do gerador formará um circuito de aquecimento, portanto, o uso geral da conexão em Y. O padrão de tensão suportável é 1,5 vez a tensão nominal da linha, ou seja, 2,6 vezes a fase U.

Para garantir a operação segura da alta tensão de 10 kWgerador a dieselsistema, é necessário garantir que a sobretensão da fase sem falha seja menor que 2,6 u de fase no caso de falha monofásica para aterramento do sistema, e que a sobretensão da fase sem falha seja menor que 2,6 u de fase no caso de falha monofásica para aterramento do sistema gerador a diesel de alta tensão de 10 kW, se não houver tensão de arco de gap, a corrente de resistência IR do ponto de aterramento deve ser maior que a corrente de capacitância total I ∑ C, geralmente IR ≥(1,0 ~ 1,5) I ∑ C, o que pode suprimir ainda mais o múltiplo de sobretensão menor que 2,5 u de fase, quando IR ≥3,0 I ∑ C (ou Xc/r ≥3,0), o efeito de supressão de sobretensão interna pode ser satisfeito, conforme mostrado na Fig. 1.

Modo de aterramento de alta resistência somente quando a corrente de aterramento é pequena, o efeito da extinção automática de arco é óbvio, geralmente aplicável à corrente de capacitância de aterramento menor que 10a sistema de alta tensão, a corrente de capacitância I ∑ C do sistema gerador a diesel de 10KW no centro de Xangai é 6A.

Ao analisar o mecanismo de aterramento de resistência do ponto neutro do gerador, para atender ao requisito principal do tipo de aterramento do gerador, o tipo de aterramento de alta resistência deve ser adotado no tipo de aterramento do gerador elétrico.

Vantagens: 1 para garantir a continuidade do fornecimento de energia, quando a corrente de falha monofásica para terra for menor que a tolerância de segurança do gerador diesel de alta tensão de 10 kW, com operação de falha (geralmente 2h). 2 A sobretensão do arco de abertura é suprimida, o que torna a sobretensão menor que 2,6 u de fase. 3. Proteção de relé simples.

DESVANTAGENS: 1. Adequado para corrente de capacitância de aterramento de sistemas de alta tensão de pequena escala (inferior a 10 A), limita o uso do osciloscópio. Quando a corrente de curto-circuito da falha monofásica-terra é alta, a corrente que flui através da resistência causará problemas de aquecimento, e a resistência queimará se o tempo for muito longo.

Fig. 1 Diagrama de impedância do sistema e múltiplos de sobretensão transitória

3 Seleção de resistência de aterramento neutro para gerador diesel de emergência de alta tensão de 10 kW no centro de Xangai

3.1 seleção da resistência de aterramento do neutro

Cada empresa de geradores a diesel de 10 kW tem diferentes métodos de seleção e controle para a resistência de aterramento neutro do gerador a diesel de 10 kW, e não há regulamentação uniforme para isso na China.

(1)a corrente de aterramento é controlada em 100 ~ 150A, 10 ~ 30A e 10% da corrente nominal.

(2)Vários geradores a diesel de 10 kW + vários contatores + um esquema de aterramento de resistência, e vários geradores a diesel de 10 kW + vários contatores + um esquema de aterramento de resistência. O primeiro tem baixo custo e pequena área, mas sua lógica de controle é complexa, enquanto o último, ao contrário.

(3)há vários geradores a diesel de 10 kW funcionando com um contator fechando para controlar a circulação, e há vários contatores fechando com controlador de circulação.

A resistência de aterramento neutro do gerador diesel de alta tensão de emergência do Centro de Xangai de 10 kW é

Portanto, são selecionados 4 conjuntos de 2500 kW (energia de espera)/10,5 KV, 1 conjunto de caixa de resistência de alta tensão 303 com alarme de temperatura e 4 conjuntos de contatores CA de alta tensão.

4 cálculo da corrente de curto-circuito de falha monofásica-terra com alta resistência

O diagrama esquemático da corrente de curto-circuito do cabo com falha monofásica-terra é mostrado na Fig. 2.

Fig. 2 diagrama esquemático da corrente de curto-circuito do cabo com falha monofásica-terra

A corrente de curto-circuito de falha monofásica-terra com propriedade metálica completa do cabo é

ICX é a corrente de capacitância da linha protegida, a corrente de capacitância do cabo mais curto no centro de Xangai é 0,15 A, e a corrente de capacitância do cabo mais longo é 0,7 a.

5 O ponto de falha do cabo passa pela resistência de transição RG = (30 ~ 300), e a corrente de curto-circuito da falha monofásica-terra é

A corrente total de curto-circuito é de 20,7 A quando ocorre uma falha monofásica à terra no sistema de gerador a diesel de emergência de alta tensão de 10 kW. O modo máximo de operação é

5,2 a para cada um dos quatro geradores a diesel de 10 kW, o modo mínimo de operação é um gerador a diesel de 310 kW, cada carga de corrente de 6,9 ​​a, não afeta a operação do gerador a diesel de 10 kW.

5Cálculo da proteção de corrente de sequência zero para linha de aterramento de alta resistência e proteção de corrente de sequência zero para caixa de resistência de alta tensão

5.1 Cálculo Idz0x de linhas de transmissão de proteção de corrente de sequência zero

A configuração da proteção de corrente de sequência zero é Idz0x = KIcx de acordo com a condição de corrente de capacitância da linha protegida

Abaixo: K —— Coeficiente de confiabilidade, 4 ~ 5.

A sensibilidade é: Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 para proteção principal e Km ≥1,5 para proteção de backup.

A relação de conversão do TC de SEQUÊNCIA ZERO DE LINHA é 100/1, a configuração de proteção de corrente zero 1 (lado secundário) éIdz0x=5×0,53/100=0,0265 A

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

O valor definido da proteção de corrente zero 2 (lado secundário) éIdz0x = 4 × 0,53/100 = 0,0212 A

A 0,03/1,6 s, a sensibilidade éKm=11,3/(0,03×100)≈3,8≥2

Cálculo Idz0R da proteção de corrente de sequência zero para caixa de resistência de alta tensão 5.2

É 1,1 ~ 1,2 vezes maior que o valor definido da proteção de sequência zero inferior, e o limite de tempo é de 0,3 s.

A relação de TC de sequência zero da caixa de resistência de alta tensão é 50/5, e o valor da proteção de corrente zero 1 (lado secundário) éIdz0R = 1,1 × 0,06 × 100/10 = 0,66 A

A 0,7 a/1,1 s, a sensibilidade éKm=20,7/(0,7×10)≈2,9≥2

O valor definido da proteção de corrente zero 2 (lado secundário) éIdz0R = 1,1 × 0,03 × 100/10 = 0,33 A

A 0,4 a/1,9 s, a sensibilidade éKm = 11,3/(0,410)≈2,8≥2 para garantir a segurança pessoal, a tensão de contato deve atender ao Padrão Nacional: Quando o tempo de operação de proteção for maior que 1s, o valor da tensão de contato será 50v.

O ponto de falha na tensão de aterramento éUgz= IdRjd=20,7×1=20,7 V<50 V

Entre eles, RJD é o valor da resistência de aterramento, ≤1,0.

6 Estratégia de Operação de Aterramento de Alta Resistência

(1)Quando ocorre uma falha monofásica-terra no sistema, a corrente de curto-circuito é muito pequena para alarmar a temperatura da caixa de resistência de alta tensão e não afeta a operação do gerador a diesel de 10 kW. Quatro geradores a diesel de 10 kW são conectados ao aterramento de alta resistência no ponto neutro.

(2)quando ocorre uma falha monofásica para aterramento no sistema, a corrente de curto-circuito é maior, o que faz com que o alarme de temperatura da caixa de resistência de alta tensão seja acionado, e o sistema de controle do gerador a diesel de 10 kW controla quatro contatores CA de alta tensão para cortar a alta resistência do aterramento neutro, quatro geradores a diesel de 10 kW operam em um modo neutro não aterrado.

(3)quatro geradores a diesel de 10 kW são operados em modo de ponto neutro não aterrado, e a corrente de capacitância do cabo do sistema para a terra I ∑ cL é calculada conforme mostrado na Tabela 2. Como pode ser visto na tabela 2, a corrente de capacitância da linha do centro de Xangai é de cerca de 4 A.

Tabela 2 cálculo da corrente de capacitância de terra I ∑ cL do cabo do sistema

A corrente de capacitância do gabinete de distribuição e do sistema de formação de cabo-terra éEu∑c= α(1+β)I∑cL=1,3×(1+15%)×4=6 A

A fórmula é a seguinte: (1,2 ~ 1,8) como o coeficiente de liberdade, (15% ~ 20%) como a taxa de influência do equipamento de distribuição de energia.

(4) a sensibilidade da proteção de corrente de sequência zero (proteção de backup ≥1,5) é

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

(4)Influência do modo de operação sem aterramento do ponto neutro em geradores a diesel de 10 kW. A corrente de falha monofásica para aterramento é de 6 A, o modo de operação máximo é de 1,5 A para geradores a diesel de 410 kW e o modo de operação mínimo é de 2,0 A para geradores a diesel de 310 kW, o que não afeta o gerador a diesel de 10 kW.

7 Diagrama do sistema de resistência de aterramento neutro

O sistema de resistor de aterramento neutro do gerador diesel de alta tensão de emergência de 10 kW do Shanghai Center é mostrado na figura 3.

Fig. 3 Sistema de resistor de aterramento neutro de gerador diesel de emergência de alta tensão de 10 kW

8. Conclusão

O aterramento neutro de geradores a diesel de alta tensão de 10 kW envolve uma ampla gama de questões econômicas. Diferentes países e cidades possuem diferentes métodos de aterramento neutro, baseados principalmente em suas próprias experiências e tradições operacionais.