Метод на операция за резонанс PT в 500кВ GIS преходна станция

1. Причини за резонанс

500кВ GIS преходна станция е проектирана в спазване на принципа „интелигентно първично оборудване и мрежови вторични устройства“. Високото напрежение на PT няма изключителен ключ и е директно свързано с шината GIS. Чрез анализ на диаграмите на аварийната запис, когато контактът 5021 се отваря, кондензаторът на пречупването и PT формират сериен контур. Освен това, напрежението на шината, след паралелно свързване с индуктивността на PT, показва индуктивни характеристики. Кондензаторът е разстроен, което предизвиква резонанс.

Наситеният ток продължава повече от 1 час и 40 минути, причинявайки загряване и риск от повреда на PT. Еквивалентният контур включва напрежението на източника (Es), контакта (CB), кондензатора на пречупването (Cs), кондензатора между шината и земята (Ce) и съпротивлението и индуктивността на первичната обмотка на PT (Re, Lcu).

За да се изследва причината, втората линия беше деенергирана. Проверката на изолационното съпротивление, DC съпротивление и налягането на газ SF₆ не показаха аномалии. Тъй като електромагнитният PT е нелинеен индуктор с желязна ядро и компонентите на GIS оборудването имат капацитет, при конкретни сценарии LC сериен контур отговаря на условията за резонанс, причинявайки непрекъснат резонанс.

2. Научни решения за потушаване
2.1 Предложение за решение

Резонансът на PT е често срещан в 500кВ GIS преходни станции. Проникновението на феромагнитни материали се изменя с външното магнитно поле: когато магнитното поле нараства → магнитната индукционна интензивност се увеличава. След наситеност, проникновението достига максимална стойност. При допълнително увеличаване, проникновението намалява. Според формулата за индукция на обмотката：

(N е броят на витките, μ е проникновението, S е еквивалентната поперечна площ на магнитния контур, и l_m е еквивалентната дължина на магнитния контур), броят на витките и параметрите на магнитния контур на електромагнитния PT са постоянни, и индуктивността има линейна връзка с проникновението; когато желязното ядро е наситено, проникновението рязко намалява, индуктивността става по-малка, показвайки нелинейни характеристики. Ако в контура се появи ниско-честотно напрежение, желязното ядро на PT се наситява, еквивалентната индуктивност намалява, и токът на възбуждане на обмотката се увеличава със стотици пъти, причинявайки резонансно загряване.

За резонанс се предлагат следните решения:

• Промяна на последователността на включване/изключване: При деенергиране на шината, първо изключете PT, после шината; при енергиране, първо заредете шината, после включете PT. Това може да наруши условията за резонанс, но изисква коригиране на операционната последователност и PT трябва да бъде осъществено с изключителен ключ.

• Премахване на кондензатора на пречупването на контакта: Може да се устрани условието за резонанс, но ще намали капацитета за прекъсване на контакта.

• Свързване на демпфиращо съпротивление: С оглед на реалната ситуация, свържете демпфиращо съпротивление към останалата кабелна система на PT на шината, за да потушите резонансното наднапрежжение и надток.

2.2 Обработка на аварии

PT на входящата линия на 500кВ GIS преходна станция имаше повторен резонанс при деенергиране, повредявайки PT и влияйки на работата на оборудването. По време на деенергиране на входящата линия (преход към горещ резерв → студен резерв и т.н.), PT все още резонираше. Затова бяха изчислени параметрите на PT, броят на витките на первичната/вторичната обмотка беше коригиран, за да се намали плътността на магнитния поток и да се промени индуктивността; беше инсталирана антирезонансна обмотка и новият PT и входящият PT бяха заменени. След наблюдение и статистика, не се наблюдава резонанс в преходната станция, и оборудването работи нормално.

3. Профилактична мярка: Инсталиране на автоматично устройство за елиминиране на резонанс

Когато PT на шината е директно свързан с шината GIS, съпротивленията на PT и шината към земята не се вземат под внимание. Нека индуктивността на PT бъде L, а кондензаторът на шината към земята бъде C; двата са паралелно свързани, за да образуват импеданс Z, и формулата за изчисление е

Чрез инсталирането на автоматично устройство за елиминиране на резонанс, резонансът може да бъде потушен на основата на импедансните характеристики.

За да се намали влиянието на резонанса на PT на 500кВ GIS входящата линия, се добавят въздушни ключове и нелинейни съпротивления към остатъчните обмотки на PT (чрез координация с производителите по време на пълна изключена работа) за автоматично елиминиране на резонанс. Изисква се план за действие при авария на безнагласна шина с резонанс.

Шините на 500кВ GIS използват отворен тип на инсталация; другите устройства са изолирани с SF₆ (малко занимаемо пространство, висока надеждност, интервали за поддръжка над 20 години, както в проекта Три Долини). Надеждни автоматични устройства за елиминиране на резонанс (например LXQ-тип с SiC, компактни и лесни за инсталиране; WXZ196 микропроцесорни, с висока интеграция за реално време елиминиране на хармоники) могат да предотвратят резонанс.

3.2 Подобрения на регламента за управление

За управление на 500кВ GIS:

• Предварителен анализ: Идентифицирайте рисковете от резонанс на PT; определете роли за електроенергийни/NCS оператори.

• Управление на устройствата: Преди изключването на последния контакт, разделете шината. Затворете K1/K2 в кутията на PT; на входа на станцията, активирайте устройството за елиминиране на резонанс на шината (затворете K3, подгответе съпротивления).

• Реално време наблюдение: NCS следи контакти и напрежения на шината. Нулево напрежение = без резонанс; колебащо се напрежение = резонанс е открит.

• Отговор: За резонанс, затворете K3, за да активирате съпротивленията. Ако не е ефективно, отворете изключителните ключове на контакта за ръчно елиминиране.

4. Резюме

По време на проектирането на 500кВ GIS, моделирайте резонанс на PT на шината, за да изберете робустни PT (за предотвратяване на наситеност на ядрото по време на комутация). За наличните резонанси, предприемете целенасочени действия (например замяна на шината/PT) за осигуряване на безопасна работа. Тази система „предотвратяване-управление-проектиране“ подобрява способностите за противодействие на резонанс.