500kV GIS kapcsolóállomás PT rezgésmódjának működtetési módja

1. Részecske rezgés okai

Egy 500 kV GIS kapcsolóállomást az “elsődleges berendezések intelligenssé tétele és másodlagos berendezések hálózatba rendezése” elv alapján terveztek. A PT magas feszültségű oldalán nincs szektorralánc, hanem közvetlenül csatlakozik a bus GIS-hez. A hibajelrögzítő diagramok elemzésével, amikor a 5021 áramkörnyíló lekapcsolódik, a törésponti kapacitás és a PT soros áramkört alkotnak. Továbbá a buszfeszültség, a PT induktív jellemzőkkel párhuzamosan, induktív jellemiségűvé válik. A kapacitás zavarodik, ami rezgést vált ki.

A telített áramerősség több mint 1 óra 40 percig tart, ami melegedést és sérülési kockázatot jelent a PT-nek. Az ekvivalens áramkör tartalmazza a tápegység feszültségét (Es), az áramkörnyílót (CB), a törésponti osztályozó kapacitást (Cs), a busz-földkapacitást (Ce) és a PT elsődleges ciklus ellenállását és induktivitását (Re, Lcu).

Az okok feltárására a második vonalból kiveszik az áramot. A PT izolációs ellenállásának, DC-ellenállásának és SF₆ gázn nyomásának ellenőrzése nem mutatott rendellenességet. Mivel az elektromágneses PT egy nemlineáris induktor, vasújjal, és a GIS-berendezések komponensei kapacitást tartalmaznak, adott esetekben az LC-soros áramkör megfelel a rezgési feltételeknek, ami folyamatos rezgést eredményez.

2. Tudományos enyhítő megoldások
2.1 Megoldás javaslata

A PT rezgései gyakoriak a 500 kV GIS kapcsolóállomásokban. A ferromágneses anyagok áthatványossága változik a külső mágneses mezővel: ahogy a mágneses mező nő → a mágneses indukció emelkedik. A telítés után az áthatványosság csúcsertékre ér. További növekedés esetén az áthatványosság csökken. A ciklus indukció képletének megfelelően:

(N a tekerőszám, μ az áthatványosság, S a mágneses körvonalszakasz ekvivalens kerülete, és l_m a mágneses körvonalszakasz ekvivalens hossza), az elektromágneses PT ciklusainak tekerőszáma és a mágneses körvonalszakasz paraméterei állandók, és az induktivitás lineáris viszonyban áll az áthatványossággal; amikor a vasúj telített, az áthatványosság drasztikusan csökken, az induktivitás kisebbé válik, és nemlineáris jellemzőket mutat. Ha a körben alacsonyfrekvenciás feszültség jelenik meg, a PT vasúja telített, az ekvivalens induktivitás csökken, és a tekercs indítóárama százszorosan emelkedik, ami rezgést és melegedést okoz.

A rezgések enyhítésére a következő megoldásokat javasoljuk:

• Váltási sorrend módosítása: Amikor a buszot kiveszik az áramból, először kikapcsolják a PT-t, majd a buszt; amikor behajtják, először felteszik a buszt, majd bekapcsolják a PT-t. Ez megszakíthatja a rezgési feltételeket, de a működési sorrendet kell módosítani, és a PT-nak szektorraláncot kell rendelkeznie.

• Áramkörnyíló törésponti kapacitás eltávolítása: Ez kivírhatja a rezgési feltételeket, de csökkenteni fogja az áramkörnyíló átmeneti kapacitását.

• Dempfő ellenállás csatlakoztatása: A valós helyzet figyelembevételével, dempfő ellenállást csatlakoztatnak a busz PT maradék kábelyhalmazához, hogy enyhítsék a rezgési túlfeszültséget és túlmelegedést.

2.2 Balesetkezelés

Egy 500 kV GIS kapcsolóállomás bejövő PT-jében ismétlődő rezgések voltak, amikor kiveszték az áramot, ami károsította a PT-t és befolyásolta a berendezések működését. A bejövő vonal kikapcsolása közben (forró váróállapot → hideg váróállapot, stb.), a PT továbbra is rezgést mutatott. Így a PT paramétereit kiszámolták, az elsődleges/másodlagos ciklus tekerőszámát módosították, hogy csökkentsék a mágneses fluxussűrűséget és változtassák az induktivitást; rezgésenyhítő ciklust telepítettek, és a régi PT-t és a bejövő PT-t cseréltek. Megfigyelés és statisztika alapján a kapcsolóállomásban nem fordultak rezgések, és a berendezések normálisan működtek.

3. Elősegítő intézkedés: Automatikus rezgésenyhító berendezés telepítése

Amikor a busz PT közvetlenül csatlakozik a GIS buszhoz, a PT és a busz-föld ellenállásokat nem veszik figyelembe. Legyen a PT induktivitása L, a busz-föld kapacitása C; a kettő párhuzamosan egy Z impedanciát alkot, és a számítási képlet:

Az automatikus rezgésenyhító berendezés telepítésével a rezgések enyhíthetők az impedanciák jellemzői alapján.

A 500 kV GIS bejövő PT-k rezgéseinak csökkentéséhez levegőkapcsolókat és nemlineáris ellenállásokat adnak a PT maradék feszültség ciklusaihoz (a gyártóval koordinálva, teljes leállás közben) automatikus rezgésenyhításra. Szükséges egy üres busz rezgéshibára vonatkozó vészhelyzeti terv.

A 500 kV GIS buszok nyílt típusú telepítést használnak; a többi berendezés SF₆-izolált (kompakt, megbízható, 20 év feletti karbantartási időköz, mint például a Szentegyház-projektben). Megbízható automatikus rezgésenyhítók (pl. SiC-al ellátott LXQ-típus, kompakt és könnyen telepíthető; WXZ196 mikroszámítógéppel, nagy integrációval valós idejű harmonikus enyhítésre) megelőzhetik a rezgéseket.

3.2 Működési szabályzat javításai

A 500 kV GIS működéséhez:

• Előzetes elemzés: Azonosítsa a PT rezgési kockázatokat; tisztázza a szerepköröket a tápegység/NCS operátorok számára.

• Berendezés-irányítás: A legutolsó áramkörnyíló kikapcsolása előtt szeparálja a buszt. Zárja a K1/K2 kapcsolókat a PT dobozban; az állomás bejáratán aktiválja a busz rezgésenyhítóját (zárja a K3 kapcsolót, készítsen fel ellenállásokat).

• Valós idejű monitorozás: Az NCS követi az áramkörnyílókat és a busz feszültségeit. Nulla feszültség = nincs rezgés; ingadozó feszültség = rezgés észlelhető.

• Reagálás: Rezgések esetén zárja a K3 kapcsolót, hogy bekapcsolja az ellenállásokat. Ha hatástalan, nyissa meg az áramkörnyíló szektorraláncokat manuális rezgésenyhításra.

4. Összefoglalás

A 500 kV GIS tervezése során szimulálják a busz PT rezgéseit, hogy kiválaszthassák a megfelelő PT-t (megelőzi a vasúj telítését a kapcsoláskor). Az összehangolt rezgések esetén célszerű lépésekkel (pl. busz/PT cseréje) biztosítják a biztonságos működést. Ez a “megelőzés-működés-tervezés” rendszer javítja a rezgésenyhító képességeket.