طريقة التشغيل للتذبذب في محطة التحويل GIS بـ 500 كيلوفولت

1. أسباب الرنين

تم تصميم محطة التحويل GIS ذات الجهد 500kV وفقًا لمبدأ “ذكاء المعدات الأولية وشبكة المعدات الثانوية”. لا يوجد مفتاح فصل في الجانب العالي من الجهد لـ PT ويتم توصيله مباشرةً بـ GIS الباص. من خلال تحليل مخططات تسجيل الأعطال، عندما يفتح المفتاح الكهربائي 5021، تتكون دائرة متسلسلة بين سعة الفجوة والـ PT. علاوة على ذلك، بعد توازٍ جهد الباص مع الحث للـ PT، يظهر خصائص حثية. يتم اضطراب السعة مما يؤدي إلى حدوث رنين.

تستمر التيار المشبع لأكثر من ساعة وأربعين دقيقة، مما يسبب تسخين الـ PT وخطر التلف. تتضمن الدائرة المكافئة جهد مصدر الطاقة (Es)، والمفتاح الكهربائي (CB)، وسعة التدرج في الفجوة (Cs)، والسعة بين الباص والأرض (Ce)، وممانعة وحث ملف الـ PT الأساسي (Re, Lcu).

لتحقيق التحقيق في السبب، تم إطفاء الخط الثاني. أظهر اختبار مقاومة العزل للـ PT، والمقاومة المباشرة، وضغط غاز SF₆ عدم وجود أي شذوذ. بما أن الـ PT الكهرومغناطيسي هو حث غير خطي ذو نواة حديدية ولديه مكونات معدات GIS سعة، تحت سيناريوهات معينة، تفي دارة LC المتسلسلة بشروط الرنين مما يؤدي إلى حدوث رنين مستمر.

2. حلول علمية للقمع
2.1 اقتراح الحل

الرنين في الـ PT شائع في محطات التحويل GIS ذات الجهد 500kV. تتغير النفاذية المغناطيسية للمواد الحديدية مع المجال المغناطيسي الخارجي: كلما زاد المجال المغناطيسي → زادت كثافة التأثير المغناطيسي. بعد التشبع، تصل النفاذية إلى قيمتها القصوى. مع زيادة أكبر، تنخفض النفاذية. وفقًا لصيغة استقراء الملف:

(N هي عدد اللفات، μ هي النفاذية المغناطيسية، S هي المساحة المقطعية المكافئة للدائرة المغناطيسية، و l_m هي طول الدائرة المغناطيسية المكافئ)، فإن عدد اللفات ومتغيرات الدائرة المغناطيسية للـ PT الكهرومغناطيسي ثابتة، ولدى الحث علاقة خطية بالنفاذية المغناطيسية؛ عندما تشبع النواة الحديدية، تنخفض النفاذية بشكل حاد، ويصبح الحث أصغر، مما يظهر خصائص غير خطية. إذا ظهر جهد منخفض التردد في الدائرة، تشبع نواة الـ PT، وتقل الحث المكافئ، وتزداد التيار المغذٍ للملف بمئات المرات، مما يتسبب في تسخين الرنين.

بالنسبة للرنين، يتم اقتراح الحلول التالية:

• تغيير تسلسل التشغيل والإيقاف: عند إطفاء الباص، يجب إطفاء الـ PT أولاً ثم الباص؛ عند التشغيل، يجب شحن الباص أولاً ثم تشغيل الـ PT. يمكن أن يقوض هذا الشروط اللازمة للرنين ولكنه يتطلب تعديل تسلسل التشغيل ويجب أن يكون الـ PT مجهزًا بمفتاح فصل.

• إزالة سعة الفجوة في المفتاح الكهربائي: يمكن أن يلغي هذا الشروط اللازمة للرنين ولكنه سيقلل من قدرة المفتاح الكهربائي على القطع.

• ربط مقاومة التخميد: بالنظر إلى الوضع الفعلي، يمكن ربط مقاومة تخميد بالمجموعة المتبقية من الكابلات الخاصة بـ PT الباص لتقليل الجهد الزائد والتيار الزائد بسبب الرنين.

2.2 التعامل مع الحوادث

كان هناك رنين متكرر في الـ PT الوارد لمحطة التحويل GIS ذات الجهد 500kV أثناء الإطفاء، مما أدى إلى تلف الـ PT وتضرر تشغيل المعدات. أثناء عملية إطفاء الخط الوارد (التحول إلى وضع الاستعداد الساخن → الوضع البارد وما إلى ذلك)، كان الـ PT لا يزال يرن. لذلك، تم حساب معلمات الـ PT، وتعديل عدد دورات اللف الأساسي/الثانوي لتقليل كثافة التدفق المغناطيسي وتغيير الحث؛ تم تركيب ملف مضاد للرنين، واستبدال الـ PT الجديد والـ PT الوارد. بعد المراقبة والإحصاء، لم يحدث رنين في محطة التحويل، وعملت المعدات بشكل طبيعي.

3. الإجراء الوقائي: تركيب معدات القضاء التلقائي على الرنين

عندما يتم توصيل الـ PT الباص مباشرةً بـ GIS الباص، لا يتم اعتبار مقاومة الـ PT ومقاومة الباص للأرض. لنفترض أن حث الـ PT هو L وسعة الباص للأرض هي C؛ يتم توازيهما لتكوين معاوقة Z، وصيغة الحساب هي

عن طريق تركيب معدات القضاء التلقائي على الرنين، يمكن القضاء على الرنين بناءً على خصائص المعاوقة.

للتقليل من تأثير الرنين على الـ PT الوارد لـ GIS ذات الجهد 500kV، يتم إضافة مفاتيح هوائية ومعاوقة غير خطية إلى ملفات الـ PT المتبقية (عبر التنسيق مع الشركات المصنعة أثناء الإغلاق الكامل) للقضاء التلقائي على الرنين. يتطلب الأمر خطة طوارئ لفشل الرنين في الباص الخالي.

تستخدم حافلات 500kV GIS التركيب المفتوح؛ بينما تكون الأجهزة الأخرى معزلة بـ SF₆ (مساحة صغيرة، موثوقية عالية، فترات صيانة تزيد عن 20 عامًا، كما في مشروع السد الثلاثي). يمكن استخدام معدات القضاء التلقائي على الرنين الموثوقة (مثل نوع LXQ مع SiC، مدمجة وسهلة التركيب؛ WXZ196 المعتمد على الكمبيوتر الدقيق، عالي التكامل للتخلص من التوافقيات في الوقت الحقيقي) للقضاء على الرنين.

3.2 تحسينات في اللوائح التشغيلية

بالنسبة لتشغيل 500kV GIS:

• تحليل مسبق: تحديد مخاطر الرنين في الـ PT؛ توضيح الأدوار للعاملين في مجال الطاقة/NCS.

• تحكم في الجهاز: قبل إطفاء المفتاح الكهربائي الأخير، قم بتقسيم الباص. أغلق K1/K2 في صندوق الـ PT؛ في مدخل المحطة، قم بتشغيل معدات القضاء على الرنين في الباص (أغلق K3، أعد المقاومات).

• مراقبة في الوقت الحقيقي: يقوم NCS بتتبع المفاتيح الكهربائية وجهد الباص. الجهد الصفر = لا رنين؛ الجهد المتقلب = اكتشاف الرنين.

• رد الفعل: في حالة الرنين، أغلق K3 لتشغيل المقاومات. إذا لم يكن فعالًا، فقم بفصل مفاتيح الفصل للمفاتيح الكهربائية لإزالة الرنين يدويًا.

4. الملخص

خلال تصميم 500kV GIS، قم بمحاكاة الرنين في الـ PT الباص لاختيار الـ PT القوي (للوقاية من تشبع النواة أثناء التحويل). بالنسبة للرنين الحالي، اتخذ إجراءات موجهة (مثل استبدال الباص/الـ PT) لضمان التشغيل الآمن. يعزز هذا النظام "الوقاية - التشغيل - التصميم" قدرات مكافحة الرنين.