Bewerkingsmethode voor PT-resonantie in 500kV GIS schakelstation

1. Oorzaken van Resonantie

Een 500kV GIS schakelstation is ontworpen volgens het principe van "primaire apparatuur intelligent en secundaire apparatuur netwerkend". De hoogspanningskant van de PT heeft geen afbreker en is direct verbonden met de bus GIS. Door de analyse van storingopnames blijkt dat wanneer de 5021 schakelaar opent, de breukcapaciteit en de PT een seriecircuit vormen. Bovendien toont de busspanning, na parallelle koppeling met de inductie van de PT, inductieve eigenschappen. De capaciteit wordt verstoord, wat resonantie veroorzaakt.

De verzadigde stroom duurt langer dan 1 uur en 40 minuten, waardoor de PT verhit raakt en er risico op schade bestaat. Het equivalente circuit omvat netspanning (Es), schakelaar (CB), breukgradatiecondensator (Cs), bus-aarde condensator (Ce) en weerstand en inductie van de primaire spoel van de PT (Re, Lcu).

Om de oorzaak te onderzoeken, werd de tweede lijn gedemagnetiseerd. De meting van de isolatieweerstand, gelijkstroomweerstand en SF₆-gasdruk van de PT wees geen afwijkingen uit. Aangezien de elektromagnetische PT een niet-lineaire inductor met ijzerkern is en de GIS-apparatuurcomponenten capaciteit hebben, voldoet het LC-reekschircuit onder specifieke omstandigheden aan de resonantievoorwaarden, waardoor continue resonantie optreedt.

2. Wetenschappelijke Beheersingsoplossingen
2.1 Oplossingsvoorstel

PT-resonantie komt vaak voor in 500kV GIS-schakelstations. De doorlaatbaarheid van ferromagnetische materialen verandert met het externe magnetisch veld: als het magnetisch veld toeneemt → neemt de magnetische inductie toe. Na verzadiging bereikt de doorlaatbaarheid een piekwaarde. Bij verdere toename daalt de doorlaatbaarheid. Volgens de spoolinductieformule：

(N is het aantal windingen, μ is de doorlaatbaarheid, S is de equivalente doorsnede van het magnetische circuit, en l_m is de equivalente lengte van het magnetische circuit), zijn de spoelwindingen en magnetische circuitparameters van de elektromagnetische PT constant, en de inductie heeft een lineair verband met de doorlaatbaarheid; wanneer de ijzerkern verzadigd is, daalt de doorlaatbaarheid sterk, de inductie wordt kleiner en vertoont niet-lineaire eigenschappen. Als er een laagfrequente spanning in het circuit verschijnt, wordt de ijzerkern van de PT verzadigd, de equivalente inductie neemt af, en de spanningsopwekkende stroom neemt honderdvoudig toe, wat resonantieverhitting veroorzaakt.

Voor resonantie worden de volgende oplossingen voorgesteld:

• Verander de inschakel- en uitschakevolgorde: Bij demagnetisatie van de bus, sluit eerst de PT af, dan de bus; bij inschakelen, laad eerst de bus op, dan breng de PT in werking. Dit kan de resonantievoorwaarden verstoren, maar vereist aanpassing van de bedrijfsvolgorde en de PT moet een afbreker hebben.

• Verwijder de breukcapaciteit van de schakelaar: Dit kan de resonantievoorwaarden elimineren, maar zal de onderbrekingscapaciteit van de schakelaar verminderen.

• Sluit dempende weerstand aan: Overweeg, gezien de feitelijke situatie, een dempende weerstand aan de resterende kabelset van de bus PT aan te sluiten om resonantie-overspanning en -overspanning te onderdrukken.

2.2 Ongevalbehandeling

De ingangslijn-PT van een 500kV GIS-schakelstation had herhaalde resonantie tijdens demagnetisatie, wat de PT beschadigde en de werking van de apparatuur beïnvloedde. Tijdens de demagnetisatie-operatie van de ingangslijn (overschakelen naar warm stand-by → koud stand-by, etc.), bleef de PT resonereren. Daarom werden de PT-parameters berekend, het aantal primaire/secundaire windingen aangepast om de fluxdichtheid te verlagen en de inductie te veranderen; een anti-resonantiespoel werd geïnstalleerd, en de nieuwe PT en ingangslijn-PT werden vervangen. Na observatie en statistiek trad er geen resonantie meer op in het schakelstation, en functioneerde de apparatuur normaal.

3. Preventieve Maatregel: Installeer Automatische Resonantie-eliminatieapparatuur

Wanneer de bus-PT direct met de GIS-bus verbonden is, worden de PT- en bus-aarde weerstanden niet meegenomen. Laat de inductie van de PT L zijn en de bus-aarde capacitance C; de twee zijn parallel geschakeld om een impedantie Z te vormen, en de berekeningsformule is

Door automatische resonantie-eliminatieapparatuur te installeren, kan resonantie worden onderdrukt op basis van impedantie-eigenschappen.

Om de impact van PT-resonantie op 500kV GIS-ingangslijn-PT's te verkleinen, worden luchtcontactors en niet-lineaire weerstanden toegevoegd aan de overblijvende spanningwindingen van de PT (via coördinatie met fabrikanten tijdens volledige stilleggingen) voor automatische resonantie-eliminatie. Een noodplan voor lege bus resonantiestoring is vereist.

500kV GIS-moeders gebruiken open-type installatie; andere apparaten zijn SF₆-geïsoleerd (kleine voetafdruk, hoge betrouwbaarheid, onderhoudsintervallen van 20 jaar of langer, zoals gebruikt in het Driekoningenproject). Betrouwbare automatische resonantie-eliminatoren (bijv. LXQ-type met SiC, compact en gemakkelijk te installeren; WXZ196 microprocessor gebaseerd, hoog geïntegreerd voor real-time harmonische eliminatie) kunnen resonantie voorkomen.

3.2 Verbeteringen in Bedrijfsvoorschriften

Voor 500kV GIS-bedrijf:

• Voorspelanalyse: Identificeer PT-resonantierisico's; maak rollen duidelijk voor energie/NCS-operator.

• Apparaatcontrole: Voordat de laatste schakelaar wordt uitgeschakeld, scheiden de bus. Sluit K1/K2 in de PT-doos; bij de stationsingang, activeer de busresonantie-eliminator (sluit K3, bereid weerstanden voor).

• Real-time monitoring: NCS volgt schakelaars en busspanningen. Nulspanning = geen resonantie; fluctuerende spanning = resonantie gedetecteerd.

• Reactie: Bij resonantie, sluit K3 om weerstanden in te schakelen. Indien ondoeltreffend, open schakelaarafbrekers voor handmatige eliminatie.

4. Samenvatting

Tijdens de ontwikkeling van 500kV GIS, simuleer bus-PT-resonantie om robuuste PT's te selecteren (voorkom kernverzadiging tijdens schakeling). Neem gerichte acties voor bestaande resonantie (bijv. bus/PT-vervanging) om veilig bedrijf te waarborgen. Dit "preventie-operatie-ontwerp"-systeem verhoogt de anti-resonantiecapaciteiten.