Méthode d'exploitation pour la résonance PT dans la station de commutation GIS 500kV
1. Causes de la résonance
Une station de sectionnement GIS 500kV est conçue selon le principe de “l'intelligence des équipements primaires et du réseau des équipements secondaires”. Le côté haute tension du PT n'a pas de disjoncteur et est directement connecté au GIS de la barre. Par l'analyse des diagrammes d'enregistrement de défauts, lorsque le disjoncteur 5021 s'ouvre, la capacité de fracture et le PT forment un circuit en série. De plus, la tension de la barre, après avoir été parallélisée par l'inductance du PT, présente des caractéristiques inductives. La capacité est perturbée, déclenchant la résonance.
Le courant saturé dure plus de 1 heure et 40 minutes, causant un risque de chauffage et d'endommagement du PT. Le circuit équivalent comprend la tension d'alimentation (Es), le disjoncteur (CB), la capacité de gradation de fracture (Cs), la capacité entre la barre et le sol (Ce), et la résistance et l'inductance de la bobine primaire du PT (Re, Lcu).
Pour enquêter sur la cause, la deuxième ligne a été dé-énergisée. La détection de la résistance d'isolement du PT, de la résistance continue et de la pression du gaz SF₆ n'a montré aucune anomalie. Puisque le PT électromagnétique est un inducteur non linéaire avec un noyau ferromagnétique et que les composants des équipements GIS ont une capacité, dans des scénarios spécifiques, le circuit LC en série remplit les conditions de résonance, provoquant une résonance continue.
2. Solutions scientifiques de suppression
2.1 Proposition de solution
La résonance du PT est courante dans les stations de sectionnement GIS 500kV. La perméabilité des matériaux ferromagnétiques change avec le champ magnétique externe : lorsque le champ magnétique augmente → l'intensité de l'induction magnétique augmente. Après saturation, la perméabilité atteint une valeur maximale. Avec une augmentation supplémentaire, la perméabilité diminue. Selon la formule d'induction de la bobine :
(N est le nombre de spires, μ est la perméabilité, S est la section équivalente du circuit magnétique, et lm est la longueur équivalente du circuit magnétique), les spires et les paramètres du circuit magnétique du PT électromagnétique sont constants, et l'inductance a une relation linéaire avec la perméabilité ; lorsque le noyau est saturé, la perméabilité diminue brusquement, l'inductance devient plus petite, montrant des caractéristiques non linéaires. Si une tension de faible fréquence apparaît dans le circuit, le noyau du PT est saturé, l'inductance équivalente diminue, et le courant d'excitation de la bobine augmente par centaines, provoquant un chauffage par résonance.
Pour la résonance, les solutions suivantes sont proposées :
2.2 Gestion des accidents
Le PT d'entrée d'une station de sectionnement GIS 500kV a connu une résonance répétée lors de la dé-énergisation, endommageant le PT et affectant le fonctionnement de l'équipement. Lors de l'opération de dé-énergisation de l'entrée (passage en réserve chaude → réserve froide, etc.), le PT a encore résonné. Par conséquent, les paramètres du PT ont été calculés, le nombre de spires primaire/secondaire a été ajusté pour réduire la densité du flux magnétique et changer l'inductance ; une bobine anti-résonance a été installée, et le nouveau PT et le PT d'entrée ont été remplacés. Après observation et statistiques, aucune résonance n'est survenue dans la station de sectionnement, et l'équipement a fonctionné normalement.
3. Mesure préventive : Installer un équipement d'élimination automatique de la résonance
Lorsque le PT de la barre est directement connecté au bus GIS, la résistance du PT et la résistance entre la barre et le sol ne sont pas prises en compte. Soit L l'inductance du PT et C la capacité entre la barre et le sol ; les deux sont parallélisés pour former une impédance Z, et la formule de calcul est
En installant un équipement d'élimination automatique de la résonance, la résonance peut être supprimée en fonction des caractéristiques d'impédance.
Pour réduire l'impact de la résonance du PT sur les PT d'entrée 500kV GIS, des interrupteurs à air et des résistances non linéaires sont ajoutés aux bobines de tension résiduelle du PT (via une coordination avec les fabricants pendant les arrêts complets) pour l'élimination automatique de la résonance. Un plan d'urgence pour la panne de résonance de la barre sans charge est nécessaire.
Les barres 500kV GIS utilisent une installation de type ouvert ; les autres dispositifs sont isolés par SF₆ (petite empreinte, haute fiabilité, intervalles de maintenance de plus de 20 ans, comme utilisé dans le projet des Trois Gorges). Des éliminateurs de résonance automatiques fiables (par exemple, de type LXQ avec SiC, compacts et faciles à installer ; WXZ196 basé sur microordinateur, haute intégration pour l'élimination en temps réel des harmoniques) peuvent prévenir la résonance.
3.2 Amélioration des règles d'exploitation
Pour l'exploitation GIS 500kV :
4. Résumé
Lors de la conception du GIS 500kV, simuler la résonance du PT de la barre pour sélectionner des PT robustes (prévenir la saturation du noyau lors du commutateur). Pour les résonances existantes, prendre des actions ciblées (par exemple, remplacement de la barre/PT) pour assurer un fonctionnement sûr. Ce système de “prévention - exploitation - conception” améliore les capacités anti-résonance.
