Mètode d'operació per a la ressonància PT en una estació de commutació GIS de 500kV
1. Causa de la ressonància
Una estació de commutació GIS de 500kV s'ha dissenyat segons el principi de “intel·ligència de l'equipament primari i xarxa de l'equipament secundari”. El costat d'alta tensió del PT no té un interruptor i es connecta directament al GIS de la barra. A través de l'anàlisi de les gràfiques de registre de fallades, quan el circuit breaker 5021 s'obre, la capacitància de fractura i el PT formen un circuit en sèrie. A més, la tensió de la barra, després de ser paral·lelitzada per l'inductància del PT, mostra característiques inductives. La capacitància es veu pertorbada, provocant ressonància.
La corrent saturada dura més d'1 hora i 40 minuts, causant risc de calentament i deteriorament del PT. El circuit equivalent inclou la tensió de la font (Es), el circuit breaker (CB), la capacitància de fractura (Cs), la capacitància de la barra a terra (Ce), i la resistència i inductància de la bobina primària del PT (Re, Lcu).
Per investigar la causa, la segona línia va ser desenergitzada. La detecció de la resistència d'aïllament del PT, la resistència DC i la pressió del gas SF₆ no van mostrar irregularitats. Com que el PT electromagnètic és un inductor no lineal amb nucli ferromagnètic i els components dels equips GIS tenen capacitància, en escenaris específics, el circuit LC reuneix les condicions de ressonància, causant ressonància contínua.
2. Solucions científiques de supressió
2.1 Proposta de solució
La ressonància del PT és comuna en les estacions de commutació GIS de 500kV. La permeabilitat dels materials ferromagnètics canvia amb el camp magnètic extern: a mesura que el camp magnètic augmenta → la intensitat de la inducció magnètica augmenta. Després de la saturació, la permeabilitat arriba a un valor màxim. Amb un increment addicional, la permeabilitat disminueix. Segons la fórmula d'inducció de la bobina:
(N és el nombre de voltants, μ és la permeabilitat, S és l'àrea transversal equivalent del circuit magnètic, i lm és la longitud equivalent del circuit magnètic), els voltants i els paràmetres del circuit magnètic del PT electromagnètic són constants, i la inductància té una relació lineal amb la permeabilitat; quan el nucli està saturat, la permeabilitat disminueix bruscament, la inductància es redueix, mostrant característiques no lineals. Si apareix una tensió de baixa freqüència al circuit, el nucli del PT satura, la inductància equivalent disminueix, i la corrent d'excitació de la bobina augmenta centenars de vegades, causant calentament per ressonància.
Per a la ressonància, es proposen les següents solucions:
2.2 Gestió d'accidents
El PT d'entrada d'una estació de commutació GIS de 500kV havia tingut ressonàncies repetides durant la desenergització, deteriorant el PT i afectant l'operació de l'equipament. Durant l'operació de desenergització de l'entrada (canvi a reserva càlida → reserva freda, etc.), el PT encara ressonava. Per tant, es van calcular els paràmetres del PT, s'ajustà el nombre de voltants primàris/secundaris per reduir la densitat de flux magnètic i canviar la inductància; s'instal·là una bobina anti-ressonància, i es van substituir el nou PT i el PT d'entrada. Després de l'observació i estadística, no es va produir ressonància a la estació de commutació, i l'equipament va funcionar normalment.
3. Mesura preventiva: Instal·lar equipament d'eliminació automàtica de ressonància
Quan el PT de la barra es connecta directament al bus GIS, no se n'ha en compte la resistència del PT a terra ni la de la barra a terra. Sigui L la inductància del PT i C la capacitància de la barra a terra; els dos són paral·lelitzats per formar una impedància Z, i la fórmula de càlcul és
Instal·lant equipament d'eliminació automàtica de ressonància, es pot suprimir la ressonància basant-se en les característiques d'impedància.
Per reduir l'impacte de la ressonància del PT en els PTs d'entrada de 500kV GIS, s'afegeixen interruptors d'aire i resistors no lineals als voltants residus del PT (amb coordinació amb els fabricants durant les parades completes) per a l'eliminació automàtica de ressonància. Es necessita un pla d'emergència per a la fallada de ressonància de la barra sense càrrega.
Les barras de 500kV GIS utilitzen una instal·lació oberta; altres dispositius estan aïllats amb SF₆ (peu d'ocupació, alta fiabilitat, intervals de manteniment superiors a 20 anys, com a l'ús del projecte de les Tres Gorges). Eliminadors de ressonància automàtica fiables (per exemple, tipus LXQ amb SiC, compacte i fàcil d'instal·lar; WXZ196 microinformàtic, alta integració per a l'eliminació harmònica en temps real) poden prevenir la ressonància.
3.2 Millora de les regulacions operatives
Per a l'operació de 500kV GIS:
4. Resum
Durant el disseny de 500kV GIS, simuleu la ressonància del PT de la barra per seleccionar PTs robusts (evitar la saturació del nucli durant la commutació). Per a la ressonància existent, adopteu accions dirigides (per exemple, substitució de la barra/PT) per assegurar l'operació segura. Aquest sistema de “prevenció-operació-disseny” millora les capacitats anti-ressonància.
