Raziskave o načinu nevtralne ozemljitve visoke napetosti10 kW dizel Generator

0 Uvod

Električna povezava med nevtralno točko in zemljo distribucijskega omrežja se imenuje način ozemljitve nevtralne točke, imenovan tudi način delovanja nevtralne točke. Vrsta ozemljitvene metode, ki se uporablja za nevtralno točko, je zelo širok tehnični in ekonomski problem. Različni načini ozemljitve neposredno vplivajo na prenapetost, raven izolacije električne opreme, zanesljivost električnega omrežja, selektivnost in občutljivost relejne zaščite ter motnje komunikacijskih vodov.

1 nevtralna točka skupne ozemljitvene poti

V elektroenergetskih sistemih obstajajo štiri vrste običajne ozemljitve sistema:

(1) nevtralna točka je neposredno ozemljena: nevtralna točka visokonapetostnega izmeničnega napajalnega sistema je neposredno ozemljena. Ko v sistemu pride do enofaznega kratkega stika proti ozemljitvi, se bo oblikoval enofazni kratki stik proti ozemljitvi in ​​​​kratkostični tok bo zelo velik, kar je zelo koristno za relejno zaščito, saj se napetost brez napake ne poveča glede na ozemljitev in ne bo povzročila prekinjajoče prenapetosti obloka.

(2) OZEMLJITEV TULJAVE ZA DUŠENJE OBLKA: Ozemljitev nevtralne tuljave za dušenje obloka visokonapetostnega izmeničnega napajalnega sistema med nevtralno točko in ozemljitvijo zaporedno z reaktorjem za izravnavo kapacitivnega toka omejuje kratkostični tok enofazne ozemljitve.

(3)Nevtralna točka je ozemljena z uporom (visoka upornost, nizka upornost): visokonapetostni izmenični napajalni sistem je v nevtralni točki ozemljen z visoko upornostjo, med nevtralno točko in ozemljitveno točko pa je zaporedno priključen visokoimpedančni upor, kratkostični tok enofazne ozemljitvene napake pa je omejen na 5 ~ 20 A, nevtralna točka visokonapetostnega izmeničnega napajalnega sistema je ozemljena z nizko upornostjo, med nevtralno točko in ozemljitveno točko pa je zaporedno priključen nizkoimpedančni upor, kratkostični tok enofazne ozemljitvene napake pa je omejen na 100 ~ 1000 A.

(4)Nevtralni vodnik brez ozemljitve: Nevtralna točka visokonapetostnega izmeničnega napajalnega sistema ni ozemljena. Enofazni ozemljitveni tok je kapacitiven, ko ima sistem enofazno ozemljitveno napako. Ko je enofazni ozemljitveni tok majhen (ne več kot 10 A), lahko sistem deluje 1 ~ 2 uri z napako. Slabost je, da se ob enofazni ozemljitveni napaki obločni lok ne more samodejno ugasniti, ko je ozemljitveni tok velik. To vodi do prenapetosti v reži, ogroža opremo, uniči izolacijo in celo povzroči večfazni kratek stik.

1.1 dejavniki, ki vplivajo na izbiro metode ozemljitve

Dejavniki, ki vplivajo na izbiro načina ozemljitve, so: 1 zanesljivost napajanja; 2 varnost oseb in opreme; 3 faktor prenapetosti; 4 relejna zaščita; 5 naložba.

1.2 celovita primerjava običajnih načinov ozemljitve nevtralnega vodnika

Celovita primerjava običajnih načinov ozemljitve nevtralnega vodnika je prikazana v tabeli 1.

Tabela 1: Celovita primerjava običajnih načinov ozemljitve nevtralnega vodnika

2 visokonapetostna dizelska generatorja z močjo 10 kW

Če nevtralna točka ni ozemljena in se enofazni stik z zemljo nahaja zunaj visokonapetostnega dizelskega generatorja z močjo 10 kW, je kapacitivni tok večji od določene vrednosti, se oblok ne more sam ugasniti. Pogosto ga spremlja občasni oblok. Nakopičena faza povzroči prenapetost, kar povzroči poškodbe izolacije. Višji harmonik, povezan v delta, generator pa tvori zanko segrevanja, zato se na splošno uporablja y-priključek. Standardna vzdržna napetost je 1,5-kratnik nazivne omrežne napetosti, tj. 2,6-kratnik u-faze.

Da bi zagotovili varno delovanje visokonapetostne 10KWdizelski generatorV sistemu je treba zagotoviti, da je prenapetost faze brez okvare manjša od 2,6 u faze v primeru enofaznega stika na zemljo v sistemu in da je prenapetost faze brez okvare manjša od 2,6 u faze v primeru enofaznega stika na zemljo visokonapetostnega 10KW dizelskega generatorja. Če ni napetosti loka v reži, mora biti upornostni tok IR ozemljitvene točke večja od skupnega kapacitivnega toka I∑C, običajno IR ≥ (1,0 ~ 1,5) I∑C, kar lahko dodatno zmanjša večkratnik prenapetosti v fazi, manjši od 2,5 u. Ko je IR ≥ 3,0 I∑C (ali Xc/r ≥ 3,0), je mogoče doseči notranji učinek dušenja prenapetosti, kot je prikazano na sliki 1.

Visokouporni ozemljitveni način se uporablja le pri majhnem ozemljitvenem toku, učinek samodejnega gašenja obloka je očiten, na splošno velja za ozemljitveni kapacitivni tok manj kot 10 A visokonapetostnega sistema, kapacitivni tok I ∑ C 10KW dizelskega generatorskega sistema v središču Šanghaja pa je 6 A.

Z analizo mehanizma ozemljitve nevtralne točke generatorja je treba za izpolnitev glavne zahteve glede ozemljitve generatorja pri ozemljitvi električnega generatorja uporabiti ozemljitev z visoko upornostjo.

Prednosti: 1. Zagotavljanje neprekinjenega napajanja, ko je tok enofaznega stika proti zemlji nižji od varnostne tolerance visokonapetostnega dizelskega generatorja z močjo 10 kW, z delovanjem ob okvari (običajno 2 uri). 2. Prenapetost v reži je zadušena, zaradi česar je prenapetost nižja od 2,6 μ faze. 3. Preprosta relejska zaščita.

SLABOSTI: 1. Primeren za manjše visokonapetostne sisteme z ozemljitvenim kapacitivnim tokom (manj kot 10 A), kar omejuje uporabo osciloskopa. Ko je kratkostični tok enofazne ozemljitve velik, bo tok, ki teče skozi upor, povzročil težave s segrevanjem, in če je čas predolg, bo upor pregorel.

Slika 1 Diagram sistemske impedance in večkratnika prehodne prenapetosti

3 Izbira upornosti nevtralne ozemljitve za zasilni visokonapetostni dizelski generator z močjo 10 kW v središču Šanghaja

3.1 izbira upornosti ozemljitve nevtralnega vodnika

Vsako podjetje, ki proizvaja 10KW dizelske generatorje, ima različne metode izbire in krmiljenja upornosti ozemljitve nevtralnega vodnika 10KW dizelskega generatorja, na Kitajskem pa za to ni enotnega predpisa.

(1)Ozemljitveni tok je nadzorovan pri 100 ~ 150 A, 10 ~ 30 A in 10 % nazivnega toka.

(2)več 10KW dizelskih generatorjev + več kontaktorjev + ena shema uporovnega ozemljitvenja in več 10KW dizelskih generatorjev + več kontaktorjev + shema večkratnega uporovnega ozemljitvenja. Prvi ima nizke stroške in majhno površino, vendar je njegova krmilna logika zapletena, drugi pa nasprotno.

(3)Obstaja več 10KW dizelskih generatorjev, pri katerih se en kontaktor zapira za nadzor cirkulacije, in obstaja več kontaktorjev, ki se zapirajo s krmilnikom cirkulacije.

Upornost ozemljitve nevtralnega žice visokonapetostnega dizelskega generatorja z močjo 10 kW v zasilnem centru Shanghai je

Zato so izbrani 4 kompleti 2500 kW (v stanju pripravljenosti)/10,5 KV, 1 komplet visokonapetostne uporovne škatle 303 s temperaturnim alarmom in 4 kompleti visokonapetostnih AC kontaktorjev.

4 izračun kratkostičnega toka enofaznega stika z zemljo z visoko upornostjo

Shematski diagram kratkostičnega toka kabla z enofaznim stikom proti zemlji je prikazan na sliki 2.

Slika 2 Shematski diagram kratkostičnega toka kabla z enofaznim stikom proti zemlji

Kratkostični tok enofazne ozemljitve s popolno kovinsko lastnostjo kabla je

ICX je kapacitivni tok zaščitene linije, kapacitivni tok najkrajšega kabla v središču Šanghaja je 0,15 A, kapacitivni tok najdaljšega kabla pa 0,7 A.

5 Točka stika kabla prehaja skozi prehodno upornost RG = (30 ~ 300), kratkostični tok enofaznega stika proti zemlji pa je

Skupni kratkostični tok znaša 20,7 A, ko pride do enofaznega stika na zemljo v zasilnem visokonapetostnem sistemu dizelskega generatorja z močjo 10 kW. Najvišji način delovanja je

5,2 A za vsak od štirih 10 kW dizelskih generatorjev, minimalni način delovanja je 310 kW dizelski generator, vsaka tokovna obremenitev 6,9 A, ne vpliva na delovanje 10 kW dizelskega generatorja.

5Izračun zaščite pred ničelnim tokom za visokouporno ozemljitveno linijo in zaščite pred ničelnim tokom za visokonapetostno uporovno omarico

5.1 Izračun Idz0x za zaščito daljnovodov pred ničelnim zaporedjem toka

Nastavitev zaščite pred ničelnim zaporedjem toka je Idz0x = KIcx glede na stanje kapacitivnega toka zaščitenega voda.

Pod: K —— Koeficient zanesljivosti, 4 ~ 5.

Občutljivost je: Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 za glavno zaščito in Km ≥1,5 za rezervno zaščito.

Pretvorniško razmerje CT NIČELNEGA ZAPOREDJA VODILA je 100/1, nastavitev tokovne zaščite ničelnega toka 1 (sekundarna stran) jeIdz0x=5×0,53/100=0,0265 A

Pri 0,06 Å/0,8 s je občutljivostKm=20,7/(0,06×100)≈3,4≥2

Nastavljena vrednost zaščite pred ničelnim tokom 2 (sekundarna stran) jeIdz0x = 4 × 0,53 / 100 = 0,0212 A

Pri 0,03/1,6 s je občutljivostKm=11,3/(0,03×100)≈3,8≥2

Izračun Idz0R zaščite pred ničelnim zaporedjem toka za visokonapetostno uporovno omarico 5.2

To je 1,1 ~ 1,2-krat večja od nastavljene vrednosti spodnje ničelne zaporedne zaščite, časovna omejitev pa je 0,3 s.

Razmerje ničelnega zaporedja tokovnega transformatorja visokonapetostne uporovne škatle je 50/5, vrednost zaščite toka ničelnega toka 1 (sekundarna stran) pa jeIdz0R = 1,1 × 0,06 × 100 / 10 = 0,66 A

Pri 0,7 a/1,1 s je občutljivostKm=20,7/(0,7×10)≈2,9≥2

Nastavljena vrednost zaščite pred ničelnim tokom 2 (sekundarna stran) jeIdz0R = 1,1 × 0,03 × 100 / 10 = 0,33 A

Pri 0,4 a/1,9 s je občutljivostKm = 11,3/(0,410)≈2,8≥2 Za zagotovitev osebne varnosti mora kontaktna napetost ustrezati nacionalnemu standardu: Ko je čas delovanja zaščite daljši od 1 s, je vrednost kontaktne napetosti 50 V.

Napetost na ozemljitveni točki jeUgz= IdRjd=20.7×1=20.7 V<50 V

Med njimi je RJD vrednost ozemljitvene upornosti, ≤1,0.

6 Strategija delovanja ozemljitve z visoko upornostjo

(1)Ko v sistemu pride do enofaznega kratkostičnega stika z zemljo, je kratkostični tok premajhen, da bi sprožil alarm zaradi temperature visokonapetostne uporovne omarice, in ne vpliva na delovanje 10-kilovatovega dizelskega generatorja. Štirje 10-kilovatni dizelski generatorji so priključeni na visokouporno ozemljitev v nevtralni točki.

(2)Ko v sistemu pride do enofaznega stika med zemljo, je kratkostični tok večji, zaradi česar se sproži alarm za temperaturo visokonapetostne uporovne škatle, krmilni sistem 10 kW dizelskega generatorja pa krmili štiri visokonapetostne AC kontaktorje, da prekine visoko upornost nevtralne ozemljitve, štirje 10 kW dizelski generatorji pa delujejo v nevtralnem neozemljenem načinu.

(3)Štirje 10KW dizelski generatorji delujejo v neozemljenem načinu nevtralne točke, kapacitivni tok sistemskega kabla do zemlje I ∑ cL pa se izračuna, kot je prikazano v tabeli 2. Kot je razvidno iz tabele 2, je kapacitivni tok vodnika centrale v Šanghaju približno 4A.

Tabela 2 Izračun zemeljskega kapacitivnega toka I ∑ cL sistemskega kabla

Kapacitivni tok razdelilne omare in sistema za oblikovanje kabla proti ozemljitvi jeI∑c= α(1+β)I∑cL=1,3 × (1 + 15 %) × 4 = 6 A

Formula je naslednja: (1,2 ~ 1,8) kot koeficient svobode, (15 % ~ 20 %) kot stopnja vpliva opreme za distribucijo električne energije.

(4) občutljivost zaščite pred ničelnim zaporedjem toka (zaščita pred rezervnim delovanjem ≥1,5) je

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

(4)Vpliv načina delovanja z neozemljeno nevtralno točko na 10 kW dizelski generator. Tok enofaznega stika proti ozemljitvi je 6 A, največji način delovanja je 1,5 A za 410 kW dizelski generator, najmanjši način delovanja pa 2,0 A za 310 kW dizelski generator, kar ne vpliva na 10 kW dizelski generator.

7 Sistemski diagram upornosti ozemljitve nevtralnega vodnika

Sistem nevtralnega ozemljitvenega upora za visokonapetostni dizelski generator z močjo 10 kW v zasilnem centru Shanghai Center je prikazan na sliki 3.

Slika 3 sistem ozemljitvenega upora za zasilno visokonapetostni dizelski generator z močjo 10 kW

8. Zaključek

Ozemljitev nevtralnega vodnika visokonapetostnega dizelskega generatorja z močjo 10 kW je zelo širok spekter ekonomskih vprašanj. Različne države in mesta v državi imajo različne metode ozemljitve nevtralnega vodnika, ki temeljijo predvsem na njihovih lastnih obratovalnih izkušnjah in tradiciji.