Forskning om neutralt jordningsläge för högspänning10 kW diesel Generator

0 Introduktion

Den elektriska förbindelsen mellan neutralpunkten och jord i distributionsnätet kallas neutralpunktens jordningsläge, även kallat neutralpunktens driftläge. Vilken typ av jordningsmetod som används för neutralpunkten är ett mycket brett tekniskt och ekonomiskt problem. Olika jordningslägen påverkar direkt överspänning, isoleringsnivån hos elektrisk utrustning, elnätets tillförlitlighet, reläskyddets selektivitet och känslighet samt störningar från kommunikationsledningar.

1 neutralpunkt gemensam jordväg

Det finns fyra typer av vanlig systemjordning i kraftsystem:

(1) Nollpunkten är direkt jordad: Nollpunkten i ett högspänningsnät är direkt jordad. När ett enfas-till-jord-fel uppstår i systemet bildas en enfas-till-jord-kortslutning och kortslutningsströmmen blir mycket stor, vilket är mycket fördelaktigt för reläskyddet. Spänningen mot jord ökar inte vid felfri drift och orsakar inte intermittent överspänning i ljusbågen.

(2) JORDNING AV LJUSBÅGSSPOLEN: Jordning av neutralljusbågsspolen i högspänningsnätet, mellan neutralpunkten och jordning i serie med en reaktor för att kompensera den kapacitiva strömmen, begränsar kortslutningsströmmen vid enfasigt jordfel.

(3)Neutralpunkten är jordad med ett motstånd (hög resistans, låg resistans): Högspänningsnätverket är jordat med hög resistans vid neutralpunkten, och ett högimpedansmotstånd är seriekopplat mellan neutralpunkten och jordpunkten. Kortslutningsströmmen vid enfasigt jordfel är begränsad till 5 ~ 20 A. Neutralpunkten i högspänningsnätverket är jordad med låg resistans, och ett lågimpedansmotstånd är seriekopplat mellan neutralpunkten och jordpunkten. Kortslutningsströmmen vid enfasigt jordfel är begränsad till 100 ~ 1000 A.

(4)neutralpunkt ojordad: Neutralpunkten i ett högspänningsnät är ojordad. Enfasjordningsströmmen är kapacitiv ström när systemet har ett enfasjordningsfel. När enfasjordningsströmmen är liten (högst 10A) kan systemet köras i 1–2 timmar utan fel. Nackdelen är att när ett enfasjordningsfel uppstår kan ljusbågen inte släckas själv när jordningsströmmen är stor, vilket leder till överspänning i ljusbågen, äventyrar utrustningen, förstör isoleringen och till och med orsakar flerfaskortslutning.

1.1 faktorer som påverkar valet av jordningsmetod

Faktorerna som påverkar valet av jordningsläge är: 1 Strömförsörjningens tillförlitlighet; 2 Person- och utrustningssäkerhet; 3 överspänningsfaktor; 4 reläskydd; 5 investering.

1.2 omfattande jämförelse av vanliga neutrala jordningslägen

En omfattande jämförelse av vanliga neutrala jordningslägen visas i tabell 1.

Tabell 1 omfattande jämförelse av vanliga neutrala jordningslägen

2 högspännings 10 kW dieselgeneratorer

När neutralpunkten är ojordad, om enfasfelet till jordfelet är beläget utanför högspänningsgeneratorn på 10 kw diesel, och kapacitansströmmen är större än ett visst värde, kan felbågen inte släckas av sig själv. Ofta åtföljs den intermittenta ljusbågen, den uppbyggda fasen producerar överspänning, vilket orsakar isoleringsskador, och generatorns deltakopplade högordningens harmoniska övertoner kommer att bilda en slingauppvärmning, så den allmänna användningen av y-koppling. Standardspänningen är 1,5 gånger nominell nätspänning, dvs. 2,6 u-fas.

För att säkerställa säker drift av högspänningsmotorn på 10 kWdieselgeneratorI systemet är det nödvändigt att säkerställa att överspänningen i den felfria fasen är mindre än 2,6 u-fasen vid enfas-till-jord-fel i systemet, och att överspänningen i den felfria fasen är mindre än 2,6 u-fasen vid enfas-till-jord-fel i ett högspänningsdieselgeneratorsystem på 10 kW. Om det inte finns någon ljusbågsspänning bör resistansströmmen IR för jordpunkten vara större än den totala kapacitansströmmen I ∑ C, generellt IR ≥ (1,0 ~ 1,5) I ∑ C, vilket ytterligare kan undertrycka överspänningen multipelvis mindre än 2,5 u-fasen. När IR ≥3,0 I ∑ C (eller Xc/r ≥3,0) kan den interna överspänningsundertryckningseffekten tillgodoses, såsom visas i figur 1.

Högresistivt jordningsläge används endast när jordströmmen är liten. Effekten av automatisk ljusbågssläckning är uppenbar. Generellt tillämplig på jordkapacitansströmmar mindre än 10A i högspänningssystem. Kapacitansströmmen I∑C för 10KW dieselgeneratorsystem i Shanghais centrum är 6A.

Genom att analysera mekanismen för generatorns neutralpunktsmotståndsjordning, för att uppfylla principkravet för generatorns jordningstyp, bör högmotståndsjordning användas för elgeneratorns jordningstyp.

Fördelar: 1. För att säkerställa kontinuitet i strömförsörjningen, när enfas-till-jord-felströmmen är lägre än säkerhetstoleransen för högspännings 10 kw dieselgenerator, med feldrift (vanligtvis 2 timmar). 2. Överspänningen i mellanrummet mellan bågen undertrycks, vilket gör överspänningen lägre än 2,6 u-fas. 3. Enkelt reläskydd.

NACKDELAR: 1. Lämplig för småskaliga högspänningssystem med jordkapacitansström (mindre än 10A), begränsad användning av oscilloskopet. När kortslutningsströmmen från enfas-till-jordfel är stor, kommer strömmen som flyter genom resistansen att orsaka uppvärmningsproblem, och resistansen kommer att brännas ut om tiden är för lång.

Fig. 1 Diagram över systemimpedans och transient överspänningsmultipel

3 Val av neutral jordningsmotstånd för nödhögspänningsdieselgenerator på 10 kW i Shanghais centrum

3.1 val av neutral jordningsmotstånd

Varje företag som tillverkar 10 kW dieselgeneratorer har olika metoder för att välja och kontrollera 10 kW dieselgeneratorns neutrala jordningsmotstånd, och det finns ingen enhetlig reglering för detta i Kina.

(1)Jordningsströmmen styrs till 100 ~ 150A, 10 ~ 30A och 10% av märkströmmen.

(2)flera 10 kW dieselgeneratorer + flera kontaktorer + ett jordningsschema med motstånd, och flera 10 kW dieselgeneratorer + flera kontaktorer + jordningsschema med flera motstånd. Den förra har låg kostnad och liten area, men dess styrlogik är komplicerad, den senare tvärtom.

(3)Det finns flera 10 kW dieselgeneratorer som körs med en kontaktor som stänger för att styra cirkulationen, och det finns flera kontaktorer som stänger med cirkulationsregulator.

Shanghai Center Emergency High Voltage 10 kw dieselgeneratorns neutrala jordningsmotstånd är

Därför väljs 4 uppsättningar på 2500 kW (standby-effekt)/10,5 KV, 1 uppsättning 303 högspänningsmotståndsbox med temperaturlarm och 4 uppsättningar högspännings-AC-kontaktorer.

4 beräkning av kortslutningsström vid enfas-till-jord-fel med hög resistans

Det schematiska diagrammet över kortslutningsströmmen för kabeln med enfas-till-jord-fel visas i figur 2.

Fig. 2 schematiskt diagram över kortslutningsström för kabel med enfas-till-jord-fel

Kortslutningsströmmen för enfas-till-jord-fel med fullständig metallisk egenskap hos kabeln är

ICX är kapacitansströmmen för den skyddade linjen, kapacitansströmmen för den kortaste kabeln i Shanghai Center är 0,15 A, och kapacitansströmmen för den längsta kabeln är 0,7 a.

5 Kabelns felpunkt passerar genom övergångsresistansen RG = (30 ~ 300), och kortslutningsströmmen för enfas-till-jord-felet är

Den totala kortslutningsströmmen är 20,7 A när ett enfas-till-jord-fel uppstår i ett nödhögspännings-dieselgeneratorsystem på 10 kW. Det maximala driftläget är

5,2 A för var och en av de fyra 10 kW dieselgeneratorerna, det lägsta driftsläget är 310 kW dieselgenerator, varje strömbelastning 6,9 A, vilket inte påverkar 10 kW dieselgeneratorns drift.

5Beräkning av nollföljdsströmsskydd för högresistansjordledning och nollföljdsströmsskydd för högspänningsresistansbox

5.1 Idz0x-beräkning av transmissionsledningar med nollföljdsströmsskydd

Inställningen för nollföljdsströmsskyddet är Idz0x = KIcx beroende på den skyddade linjens kapacitansströmtillstånd.

Under: K —— Tillförlitlighetskoefficient, 4 ~ 5.

Känsligheten är: Km = ID/IDZ0X ≥2

Km ≥2 för huvudskydd och Km ≥1,5 för reservskydd.

LINJENS NOLL-SEKVENS CT-omvandlingsförhållande är 100/1, inställningen för nollström 1-strömskydd (sekundärsidan) ärIdz0x=5×0,53/100=0,0265 A

Vid 0,06 a/0,8 s är känslighetenKm=20,7/(0,06×100)≈3,4≥2

Inställningsvärdet för nollströmsskydd 2 ströms (sekundärsidan) ärIdz0x= 4×0,53/100=0,0212 A

Vid 0,03/1,6 s är känslighetenKm=11,3/(0,03×100)≈3,8≥2

Idz0R-beräkning av nollföljdsströmsskydd för 5,2 högspänningsresistansbox

Det är 1,1 ~ 1,2 gånger större än det inställda värdet för det nedre nollföljdsskyddet, och tidsgränsen är 0,3 s.

Nollföljds-CT-förhållandet för högspänningsresistansboxen är 50/5, och värdet för nollström 1 strömskydd (sekundärsidan) ärIdz0R= 1,1×0,06×100/10=0,66 A

Vid 0,7 a/1,1 s är känslighetenKm=20,7/(0,7×10)≈2,9≥2

Inställningsvärdet för nollströmsskydd 2 strömsskydd (sekundärsida) ärIdz0R= 1,1×0,03×100/10=0,33 A

Vid 0,4 a/1,9 s är känslighetenKm = 11,3/(0,410)≈2,8≥2 För att säkerställa personlig säkerhet bör kontaktspänningen uppfylla den nationella standarden: När skyddets driftstid är mer än 1 sekund är kontaktspänningsvärdet 50 V.

Felpunkten till jordspänningen ärUgz= IdRjd=20,7×1=20,7 V<50 V

Bland dem är RJD värdet på jordningsmotståndet, ≤1,0.

6 Strategi för drift av högresistansjordning

(1)När ett enfas-till-jord-fel uppstår i systemet är kortslutningsströmmen för liten för att larma temperaturen i högspänningsresistansboxen, och det påverkar inte driften av 10 kW dieselgeneratorn. Fyra 10 kW dieselgeneratorer är anslutna till högresistansjorden vid neutralpunkten.

(2)När ett enfas-till-jord-fel uppstår i systemet är kortslutningsströmmen större, vilket utlöser temperaturlarmet i högspänningsresistansboxen, och 10 kW dieselgeneratorns styrsystem styr fyra högspännings-AC-kontaktorer för att avbryta det höga resistanset i neutraljordningen, fyra 10 kW dieselgeneratorer arbetar i ett neutralt, ojordat läge.

(3)Fyra 10 kW dieselgeneratorer drivs i ett ojordat neutralpunktsläge, och kapacitansströmmen från systemkabeln till jorden I ∑ cL beräknas enligt tabell 2. Som framgår av tabell 2 är nätkapacitansströmmen för Shanghai centrum cirka 4 A.

Tabell 2 beräkning av jordkapacitansströmmen I ∑ cL för systemkabeln

Kapacitansströmmen för fördelningsskåpet och kabel-till-jord-formningssystemet ärI∑c = α(1+β)I∑cL =1,3×(1+15%)×4=6 A

Formeln är följande: (1,2 ~ 1,8) som frihetskoefficient, (15 % ~ 20 %) som påverkansgraden för kraftdistributionsutrustning.

(4) känsligheten för nollföljdsströmsskyddet (backupskydd ≥1,5) är

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

(4)Inverkan av driftläge utan jordning i neutralpunkten på en 10 kW dieselgenerator. Felströmmen från enfas till jord är 6 A, det maximala driftläget är 1,5 A för en 410 kW dieselgenerator och det lägsta driftläget är 2,0 A för en 310 kW dieselgenerator, vilket inte påverkar 10 kW dieselgeneratorn.

7 Systemdiagram över neutral jordningsmotstånd

Shanghai Centers nödhögspänningsgenerator på 10 kW diesel visas i figur 3.

Fig. 3 Nödhögspänningssystem för dieselgenerator på 10 kW med neutralt jordningsmotstånd

8. Slutsats

Neutraljordning av högspänningsdieselgeneratorer på 10 kW är ett mycket brett spektrum av ekonomiska problem. Olika länder och städer i ett land har olika neutraljordningsmetoder, vilka huvudsakligen baseras på deras egen driftserfarenhet och tradition.