Cercetare privind modul de împământare neutră de înaltă tensiuneMotorină de 10 kW Generator

0 Introducere

Conexiunea electrică dintre punctul neutru și pământul rețelei de distribuție se numește modul de împământare a punctului neutru, numit și modul de funcționare a punctului neutru. Metoda de împământare utilizată pentru punctul neutru este o problemă tehnică și economică foarte amplă. Diferitele moduri de împământare vor afecta direct supratensiunea, nivelul de izolație al echipamentelor electrice, fiabilitatea rețelei electrice, selectivitatea și sensibilitatea protecției releului și interferențele liniilor de comunicație.

1 punct neutru, cale comună de împământare

Există patru tipuri comune de împământare în sistemele energetice:

(1) punctul neutru este legat direct la masă: Punctul neutru al sistemului de alimentare de curent alternativ de înaltă tensiune este legat direct la masă. Atunci când apare un defect monofazat la masă în sistem, se formează un scurtcircuit monofazat la masă, iar curentul de scurtcircuit este foarte mare, ceea ce este foarte benefic pentru protecția releului. Tensiunea de masă nu crește în raport cu defectul și nu provoacă supratensiune intermitentă a arcului.

(2) ÎMPĂMÂNTAREA BOBINEI DE SUPRESIE A ARCULUI: Împământarea bobinei neutre de suprimare a arcului electric în sistemul de alimentare de înaltă tensiune CA, între punctul neutru și împământare, în serie cu o reactanță, pentru a compensa curentul capacitiv, limitând curentul de scurtcircuit la defect de împământare monofazat.

(3)Punctul neutru este legat la pământ de un rezistor (rezistență ridicată, rezistență scăzută): sistemul de alimentare CA de înaltă tensiune este legat la pământ de o rezistență ridicată la punctul neutru, iar o rezistență cu impedanță ridicată este conectată în serie între punctul neutru și punctul de împământare, curentul de scurtcircuit al defectului de împământare monofazat este limitat la 5 ~ 20A, punctul neutru al sistemului de alimentare CA de înaltă tensiune este legat la pământ cu o rezistență scăzută, iar o rezistență cu impedanță scăzută este conectată în serie între punctul neutru și punctul de împământare, curentul de scurtcircuit al defectului de împământare monofazat este limitat la 100 ~ 1000A.

(4)Nul neîmpământat: Punctul neutru al sistemului de alimentare cu curent alternativ de înaltă tensiune este neîmpământat, iar curentul de împământare monofazat este capacitiv atunci când sistemul prezintă un defect de împământare monofazat. Când curentul de împământare monofazat este mic (nu mai mult de 10A), sistemul poate funcționa timp de 1 ~ 2 ore cu defect. Dezavantajul este că, atunci când apare un defect de împământare monofazat, arcul electric nu se poate autostinge atunci când curentul de împământare este mare, ceea ce duce la supratensiune a arcului electric în interval, pune în pericol echipamentul, distruge izolația și chiar provoacă scurtcircuit multifazat.

1.1 Factorii care afectează alegerea metodei de împământare

Factorii care influențează alegerea modului de împământare sunt: ​​1 Fiabilitatea alimentării cu energie electrică; 2 Siguranța personală și a echipamentelor; 3 Factorul de supratensiune; 4 Protecția releului; 5 Investiția.

1.2 comparație cuprinzătoare a modurilor comune de împământare neutră

O comparație completă a modurilor comune de împământare a neutrului este prezentată în Tabelul 1.

Tabelul 1 comparație completă a modurilor comune de împământare neutră

2 generatoare diesel de înaltă tensiune de 10 kW

Când punctul neutru nu este legat la masă, dacă defectul monofazat la masă este situat în afara generatorului diesel de înaltă tensiune de 10 kw, dacă curentul capacitiv este mai mare decât o anumită valoare, arcul de defect nu se poate stinge singur, fiind adesea însoțit de arcul intermitent, faza acumulată produce supratensiune, provocând deteriorarea izolației, iar armonica de ordin înalt conectată în triunghi a generatorului va forma o buclă de încălzire, deci se utilizează în general conexiunea y. Standardul de tensiune de rezistență este de 1,5 ori tensiunea nominală a liniei, IE 2,6 u fază.

Pentru a asigura funcționarea în siguranță a centralei de înaltă tensiune de 10 kWgenerator dieselÎn sistem, este necesar să se asigure că supratensiunea fazei fără defect este mai mică de 2,6 µm în cazul unui defect monofazat la masă al sistemului și că supratensiunea fazei fără defect este mai mică de 2,6 µm în cazul unui defect monofazat la masă al sistemului generator diesel de înaltă tensiune de 10 kW. Dacă nu există tensiune de arc de întrerupere, curentul de rezistență IR al punctului de împământare trebuie să fie mai mare decât curentul capacitiv total I ∑ C, în general IR ≥(1,0 ~ 1,5) I ∑ C, ceea ce poate suprima în continuare multiplul de supratensiune mai mic de 2,5 µm pe fază. Când IR ≥3,0 I ∑ C (sau Xc/r ≥3,0), efectul intern de suprimare a supratensiunii poate fi satisfăcut, așa cum se arată în Fig. 1.

Modul de împământare cu rezistență ridicată funcționează doar atunci când curentul de împământare este mic, efectul de stingere automată a arcului este evident, aplicabil în general unui curent de capacitate de împământare mai mic de 10A în sisteme de înaltă tensiune, curentul de capacitate I ∑ C al unui sistem de generator diesel de 10KW din centrul orașului Shanghai fiind de 6A.

Prin analiza mecanismului de împământare a rezistenței punctului neutru al generatorului, pentru a îndeplini cerința principală a tipului de împământare a generatorului, ar trebui adoptat un tip de împământare cu rezistență ridicată.

Avantaje: 1. Asigurarea continuității alimentării cu energie electrică atunci când curentul de defect monofazat-masă este mai mic decât toleranța de siguranță a generatorului diesel de înaltă tensiune de 10 kW, cu funcționare în caz de defect (în general 2 ore). 2. Suprimarea supratensiunii arcului de întrerupere este făcută, ceea ce face ca supratensiunea să fie mai mică de 2,6 µm pe fază. 3. Protecție simplă cu releu.

DEZAVANTAJE: 1. Potrivit pentru curent de condensator de împământare în sisteme de înaltă tensiune la scară mică (mai puțin de 10A), utilizare limitată a osciloscopului. Când curentul de scurtcircuit al unui defect monofazat la masă este mare, curentul care trece prin rezistență va cauza probleme de încălzire, iar rezistența se va arde dacă timpul este prea lung.

Fig. 1 Diagrama impedanței sistemului și a multiplei supratensiuni tranzitorii

3 Selecția rezistenței neutre de împământare pentru generatorul diesel de înaltă tensiune de 10 kW de urgență în centrul orașului Shanghai

3.1 selecția rezistenței neutre de împământare

Fiecare companie de generatoare diesel de 10 kW are metode diferite de selecție și control pentru rezistența neutră de împământare a generatorului diesel de 10 kW și nu există o reglementare uniformă în acest sens în China.

(1)Curentul de împământare este controlat la 100 ~ 150A, 10 ~ 30A și 10% din curentul nominal.

(2)o schemă de legare la pământ cu mai multe generatoare diesel de 10KW + mai multe contactoare + o rezistență și o schemă de legare la pământ cu mai multe generatoare diesel de 10KW + mai multe contactoare + rezistențe multiple. Prima are un cost redus și o suprafață mică, dar logica sa de control este complicată, cea de-a doua, dimpotrivă.

(3)Există mai multe generatoare diesel de 10 kW care funcționează cu un contactor care se închide pentru a controla circulația și există mai multe contactoare care se închid cu un regulator de circulație.

Rezistența la împământare a neutrului generatorului diesel de înaltă tensiune de 10 kw al Centrului de urgență din Shanghai este

Prin urmare, sunt selectate 4 seturi de 2500kw (putere în standby)/10,5 KV, 1 set de cutii de rezistență de înaltă tensiune 303 cu alarmă de temperatură și 4 seturi de contactoare de curent alternativ de înaltă tensiune.

4. Calculul curentului de scurtcircuit al unui defect monofazat la masă cu rezistență ridicată

Schema curentului de scurtcircuit al cablului cu defect monofazat la masă este prezentată în Fig. 2.

Fig. 2 diagrama schematică a curentului de scurtcircuit al cablului cu defect monofazat la masă

Curentul de scurtcircuit al unui defect monofazat la masă cu proprietatea metalică completă a cablului este

ICX este curentul capacitiv al liniei protejate, curentul capacitiv al celui mai scurt cablu din Centrul Shanghai este de 0,15 A, iar curentul capacitiv al celui mai lung cablu este de 0,7 A.

5 Punctul de defect al cablului trece prin rezistența de tranziție RG = (30 ~ 300), iar curentul de scurtcircuit al defectului monofazat-împământare este

Curentul total de scurtcircuit este de 20,7 A atunci când apare un defect monofazat la masă în sistemul generatorului diesel de înaltă tensiune de urgență de 10 kW. Modul maxim de funcționare este

5,2 a pentru fiecare dintre cele patru generatoare diesel de 10 kw, modul minim de funcționare este de generator diesel de 310 kw, fiecare sarcină de curent de 6,9 ​​a, nu afectează funcționarea generatorului diesel de 10 kw.

5Calculul protecției la curent de secvență zero pentru linia de împământare de înaltă rezistență și protecția la curent de secvență zero pentru cutia de rezistență de înaltă tensiune

5.1 Calculul Idz0x al liniilor de transmisie cu protecție la curent de secvență zero

Setarea protecției la curentul de secvență zero este Idz0x = KIcx în funcție de starea curentului capacitiv al liniei protejate.

Sub: K —— Coeficient de fiabilitate, 4 ~ 5.

Sensibilitatea este: Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 pentru protecția principală și Km ≥1,5 pentru protecția de rezervă.

Raportul de conversie al transformatorului de curent cu secvență zero de linie este 100/1, setarea protecției la curent zero 1 (partea secundară) esteIdz0x = 5 × 0,53 / 100 = 0,0265 A

La 0,06 a/0,8 s, sensibilitatea esteKm=20,7/(0,06×100)≈3,4≥2

Valoarea setată a protecției la curent zero 2 (partea secundară) esteIdz0x = 4×0,53/100 = 0,0212 A

La 0,03/1,6 s, sensibilitatea esteKm=11,3/(0,03×100)≈3,8≥2

Calculul Idz0R al protecției la curent de secvență zero pentru o cutie de rezistență de înaltă tensiune de 5.2

Este de 1,1 ~ 1,2 ori mai mare decât valoarea setată a protecției inferioare de secvență zero, iar limita de timp este de 0,3 s.

Raportul transformatorului de curent de secvență zero al cutiei de rezistență de înaltă tensiune este 50/5, iar valoarea protecției la curent zero 1 (partea secundară) esteIdz0R = 1,1 × 0,06 × 100/10 = 0,66 A

La 0,7 a/1,1 s, sensibilitatea esteKm=20,7/(0,7×10)≈2,9≥2

Valoarea setată a protecției la curent zero 2 (partea secundară) esteIdz0R = 1,1 × 0,03 × 100/10 = 0,33 A

La 0,4 a/1,9 s, sensibilitatea esteKm = 11,3/(0,410)≈2,8≥2. Pentru siguranța personală, tensiunea de contact trebuie să respecte standardul național: Când timpul de funcționare a protecției este mai mare de 1 secundă, valoarea tensiunii de contact este de 50 V.

Punctul de defect la tensiunea de împământare esteUgz= IdRjd=20,7×1=20,7 V<50 V

Printre acestea, RJD este valoarea rezistenței de împământare, ≤1,0.

6 Strategii de operare pentru împământare cu rezistență ridicată

(1)Când apare un defect monofazat la masă în sistem, curentul de scurtcircuit este prea mic pentru a declanșa o alarmă de temperatură a cutiei de rezistență de înaltă tensiune și nu afectează funcționarea generatorului diesel de 10 kW. Patru generatoare diesel de 10 kW sunt conectate la împământare cu rezistență ridicată la punctul neutru.

(2)Când apare o defecțiune monofazată la masă în sistem, curentul de scurtcircuit este mai mare, ceea ce declanșează alarma de temperatură a cutiei de rezistență de înaltă tensiune, iar sistemul de control al generatorului diesel de 10 kW controlează patru contactoare de curent alternativ de înaltă tensiune pentru a întrerupe rezistența ridicată a neutrului la masă, patru generatoare diesel de 10 kW funcționând într-un mod neutru fără împământare.

(3)Patru generatoare diesel de 10 kW funcționează în mod neutru, fără împământare, iar curentul capacitiv al cablului sistemului la împământare I ∑ cL este calculat așa cum se arată în Tabelul 2. După cum se poate observa din tabelul 2, curentul capacitiv de linie al centrului din Shanghai este de aproximativ 4 A.

Tabelul 2 - Calculul curentului capacitiv de împământare I ∑ cL al cablului de sistem

Curentul capacitiv al dulapului de distribuție și al sistemului de formare a cablului la pământ esteI∑c = α(1+β)I∑cL =1,3 × (1 + 15%) × 4 = 6 A

Formula este următoarea: (1,2 ~ 1,8) ca și coeficient de libertate, (15% ~ 20%) ca rată de influență a echipamentului de distribuție a energiei electrice.

(4) sensibilitatea protecției la curent de secvență zero (protecție de rezervă ≥1,5) este

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

(4)Influența modului de funcționare fără împământare la punctul neutru asupra unui generator diesel de 10 kW. Curentul de defect monofazat la masă este de 6 A, modul maxim de funcționare este de 1,5 A pentru generatorul diesel de 410 kW, iar modul minim de funcționare este de 2,0 A pentru generatorul diesel de 310 kW, nu afectează generatorul diesel de 10 kW.

7 Diagrama sistemului de rezistență la împământare a neutrului

Sistemul de rezistență de împământare neutră a generatorului diesel de înaltă tensiune de 10 kW al Centrului Shanghai este prezentat în figura 3.

Fig. 3 Sistem de rezistență de împământare neutră a generatorului diesel de înaltă tensiune de urgență de 10 kW

8. Concluzie

Împământarea neutră a generatoarelor diesel de înaltă tensiune de 10 kW reprezintă o problemă economică foarte largă. Diferite țări și orașe dintr-o țară au metode diferite de împământare a neutrului, care se bazează în principal pe propria experiență și tradiție de operare.