Operasjonsmetode for PT-resonans i 500kV GIS skruvestasjon

1. Årsaker til resonans

En 500kV GIS switching station er designet etter prinsippet om “primærutstyr intelligens og sekundært utstyr nettverksbasert”. PT høyspenningsiden har ingen skillebryter og er direkte koblet til bus GIS. Gjennom analyse av feilregistreringer, når bryteren 5021 åpnes, dannes en serieforbindelse mellom bruddkapasiteten og PT. I tillegg viser bus spenningen, etter parallellkopling med PT induktans, induktive egenskaper. Kapasitansen blir forstyrret, noe som utløser resonans.

Den mettede strømmen varer i mer enn 1 time og 40 minutter, noe som fører til oppvarming av PT og risiko for skade. Den ekvivalente kretsen inkluderer strømforsyningsspenning (Es), bryter (CB), bruddgradering kapasitor (Cs), bus til jord kapasitor (Ce), samt PT primærspole motstand og induktans (Re, Lcu).

For å undersøke årsaken ble den andre linjen deenergert. Målingen av PT isolasjonmotstand, DC-motstand, og SF₆ gasstrykk viste ingen unormaliteter. Siden den elektromagnetiske PT er en ikke-lineær induktor med en jernkjern, og GIS-utstyrkomponentene har kapasitet, møter LC-seriekretsen under spesielle scenarier resonansbetingelser, noe som fører til vedvarende resonans.

2. Vitenskapelige løsninger for demping
2.1 Løsningsforslag

PT-resonans er vanlig i 500kV GIS switching stations. Permeabiliteten til ferromagnetiske materialer endrer seg med det eksterne magnetfeltet: når feltet øker → stiger magnetinduksjonen. Etter metting, når permeabiliteten når et toppnivå, vil ytterligere økning føre til reduksjon i permeabilitet. Ifølge spoleinduksjonsformelen:

(N er antall vikter, μ er permeabilitet, S er den ekvivalente tverrsnittsarealet av magnetkretsen, og l_m er den ekvivalente lengden av magnetkretsen), er spolevikter og magnetkretsparametre for den elektromagnetiske PT konstant, og induktansen har en lineær relasjon med permeabiliteten; når jernkjernen er mettet, faller permeabiliteten skarpt, induktansen blir mindre, og viser ikke-lineære egenskaper. Hvis en lavfrekvens spenning dukker opp i kretsen, blir PT-jernkjernen mettet, den ekvivalente induktansen reduseres, og vindingsoppstartstrømmen øker flere hundrede ganger, noe som fører til resonanseoppvarming.

For resonans, foreslås følgende løsninger:

• Endre på/av-sekvens: Når busen deenergiseres, slå av PT først, deretter busen; når energisieres, lad busen først, deretter sette PT i drift. Dette kan forstyrre resonansbetingelsene, men krever justering av driftssekvensen, og PT må være utstyrt med en skillebryter.

• Fjerne bryterbruddkapasiteten: Dette kan eliminere resonansbetingelsene, men vil redusere bryterens brytekapasitet.

• Koble dempende motstand: Med tanke på den faktiske situasjonen, koble en dempende motstand til resterende kabelsett for bus PT for å dempe resonanseoverspenning og overstrømning.

2.2 Ulykkesbehandling

Innkommende PT for en 500kV GIS switching station hadde gjentatte resonansegenskaper under deenergiseringsprosessen, noe som skadde PT-en og påvirket utstyrsdriften. Under innkommende deenergiseringsoperasjon (endring til varm beredskap → kald beredskap, etc.), resonerte PT-en fortsatt. Derfor ble PT-parametre beregnet, antallet vikter i primær/sekundær spole justert for å redusere magnetfluks-tettheten og endre induktansen; en anti-resonans spole ble installert, og den nye PT-en og innkommende PT ble byttet ut. Etter observasjon og statistikk, oppsto ingen resonans i switching station, og utstyret fungerte normalt.

3. Forebyggende tiltak: Installere automatiske resonanseelimineringsutstyr

Når bus PT er direkte koblet til GIS-bussen, tas ikke PT-induktans og bus til jord motstand i betraktning. La PT-induktansen være L og bus til jord kapasiteten C; de to er parallellkoblet for å danne impedansen Z, og beregningsformelen er

Ved å installere automatiske resonanseelimineringsutstyr, kan resonans supprimeres basert på impedanskarakteristika.

For å redusere PT-resonansens påvirkning på 500kV GIS innkommende PT-er, legges luftskruer og ikke-lineære motstander til PT-restspenningsspoler (via samarbeid med produsenter under full lukking) for automatiske resonanseeliminering. En nødsituasjonsplan for tom last bus resonansefeil er nødvendig.

500kV GIS busser bruker åpent type montering; andre enheter er SF₆-isolert (lite areal, høy pålitelighet, vedlikehold intervaller på 20+ år, som brukes i Three Gorges-prosjektet). Pålidelige automatiske resonanseelimineringsutstyr (f.eks., LXQ-type med SiC, kompakt og lett å installere; WXZ196 mikrobaseret, høy integrasjon for sanntids harmoni eliminering) kan forebygge resonans.

3.2 Forbedringer av driftsregler

For 500kV GIS-drift:

• Forhåndsanalyse: Identifiser PT-resonansrisiko; klargjør roller for strøm/NCS-operatører.

• Enhetskontroll: Før siste bryter lukkes, skilles bus. Lukk K1/K2 i PT-boksen; ved inngangen til anlegget, aktiver bus resonanseelimineringsutstyr (lukk K3, forbered motstander).

• Sanntidsovervåking: NCS sporer brytere og bus spenninger. Null spenning = ingen resonans; fluktuering spenning = resonans oppdaget.

• Svar: For resonans, lukk K3 for å engasjere motstander. Hvis ineffektivt, åpne bryter skillebrytere for manuell eliminering.

4. Oppsummering

Under 500kV GIS-design simuleres bus PT-resonans for å velge robuste PT-er (forebygge kjernemetting under skifte). For eksisterende resonans, tas målrettet handling (f.eks., bus/PT-bytte) for å sikre trygg drift. Dette “forebygging-drift-design” systemet forbedrer anti-resonanseevnen.