Operacijska metoda za PT resonanco v preklopnici GIS na 500 kV

1. Razlogi za rezonanco

500kV GIS preklopnica je zasnovana po načelu “inteligentne primarne opreme in omrežne sekundarne opreme”. Visokonapetostna stran PT nima ločilnika in je neposredno povezana s GIS busom. S temeljito analizo diagramov zabeleženih napak je bilo ugotovljeno, da ob odpiranju preklopniškega strojišča 5021 tvorijo kapacitancija presika in PT zaporedno vez. Poleg tega, ko se napetost busa, paralelizirana s induktivnostjo PT, kaže induktivne značilnosti, kapacitancija pride v neravnovesje, kar sproži rezonanco.

Nasičeni tok traja več kot 1 ura in 40 minut, kar povzroča segrevanje PT in tveganje za poškodbo. Ekvivalentna vez vključuje napetost viru (Es), preklopniško strojišče (CB), kapacitancijo presika (Cs), kapacitancijo busa do zemlje (Ce) in upornost in induktivnost primarne bobnine PT (Re, Lcu).

Za raziskavo vzrokov je bil drugi vodnik de-energiziran. Merjenje izolacijske upornosti PT, stohastne upornosti in tlaka SF₆ plina ni pokazalo nobenih nepravilnosti. Ker je elektromagnetski PT nelinearna indukcija z železnim jaderjem in komponente GIS opreme imajo kapacitancijo, v določenih scenarijih LC zaporedna vez ustvarja pogoje za rezonanco, kar povzroča trajno rezonanco.

2. Znanstvene rešitve za utiševanje
2.1 Predlog rešitve

Rezonanca PT je pogosta v 500kV GIS preklopnici. Provetnost feromagnetnih materialov se spreminja s spremenjenim zunanjim magnetnim poljem: s povečanjem magnetnega polja → poraste magnetna indukcija. Po nasičenju doseže provetnost vrhunsko vrednost. S nadaljnjo rastjo pa provetnost pada. Glede na formulo indukcije bobnine:

(N je število zavojnic, μ je provetnost, S je ekvivalentna presečna ploskev magnetne ceste, l_m je ekvivalentna dolžina magnetne ceste), število zavojnic in parametri magnetne ceste elektromagnetskega PT so konstantni, in induktivnost ima linearno odvisnost od provetnosti; ko je jader nasičen, provetnost ostro pada, induktivnost postane manjša in prikazuje nelinearne značilnosti. Če v vezu nastane nizkonapetostna napetost, jader PT postane nasičen, ekvivalentna induktivnost pade in tok navijanja narasteta za stočlane, kar povzroča rezonančno segrevanje.

Za rezonanco so predlagane naslednje rešitve:

• Sprememba zaporedja vklopa/izklopa: Ob de-energizaciji busa najprej izklopite PT, nato bus; ob energizaciji najprej nabijate bus, nato PT vključite v delovanje. To lahko moti pogoje za rezonanco, vendar je potrebno prilagoditi zaporedje operacij in PT mora biti opremljen z ločilnikom.

• Odstranitev kapacitance presika preklopniškega strojišča: To lahko odstrani pogoje za rezonanco, vendar bo zmanjšala prekinitveno zmogljivost preklopniškega strojišča.

• Povezava dušilne upornosti: Glede na dejansko stanje povežite dušilno upornost s preostalim kabelskim kompleksom bus PT, da utišite rezonančno pretok in prekomerno tok.

2.2 Ravnateljev poskus

Vstopni PT 500kV GIS preklopnice je med de-energizacijo večkrat izkušal rezonanco, ki je poškodovala PT in vplivala na delovanje opreme. Med de-energizacijo vstopnega vodnika (preklapljanje na topli pripravljenost → hladna pripravljenost itd.) je PT še vedno resoniral. Zato so bile izračunate parametri PT, prilagojen število zavojnic primarne/sekundarne bobnine, da bi zmanjšali gostoto magnetnega toka in spremenili induktivnost; nameščena je bila anti-rezonančna bobnica in star PT zamenjan z novim. Po opazovanju in statistiki ni bilo zabeleženo nobene rezonance v preklopnici in oprema je delovala normalno.

3. Preventivna ukrepa: Namestitev avtomatske opreme za odstranjevanje rezonance

Ko je PT bus neposredno povezan z GIS busom, upornosti PT do zemlje niso upoštevane. Naj bo induktivnost PT-a L in kapacitancija busa do zemlje C; ta dva sta paralelno povezana, da tvorita impedanco Z, in računski izraz je

S namestitvijo avtomatske opreme za odstranjevanje rezonance je mogoče utišati rezonanco glede na lastnosti impedanc.

Da se zmanjša vpliv rezonance PT na 500kV GIS vstopni PT, se dodajo zračni preklopi in nelinearne upornosti na ostanek napetostnih bobnin PT (s sodelovanjem z proizvajalci med popolnim ustavitvijo) za avtomatsko odstranjevanje rezonance. Potreben je nujni načrt za neuspešno rezonanco brez opterečenega busa.

500kV GIS busi uporabljajo odprto namestitev; druge naprave so obdelane s SF₆ (malo prostora, visoka zanesljivost, intervali za vzdrževanje 20 let ali več, kot v projektu Trogirskega projekta). Zanesljivi avtomatski odstranitelji rezonance (npr. LXQ tip s SiC, kompaktni in lahkotno namestitvi; WXZ196 mikro računalniški, visoko integrirani za realno časovno odstranjevanje harmonik) lahko preprečijo rezonanco.

3.2 Izboljšave v operativnih predpisih

Za delovanje 500kV GIS:

• Predhodna analiza: Prepoznajte tveganja rezonance PT; razjasnite vloge za oskrbnike z električno energijo/NCS operaterje.

• Krmiljenje naprav: Pred izklopom zadnjega preklopniškega strojišča ločite bus. Zaprite K1/K2 v skrinji PT; na vhodu stanice aktivirajte odstranilec rezonance busa (zaprite K3, pripravite upornike).

• Trenutno spremljanje: NCS spremlja preklopniška strojišča in napetosti busev. Ničelna napetost = ni rezonance; nestabilna napetost = zaznana rezonanca.

• Odgovor: Za rezonanco zaprite K3, da vključite upornike. Če to ni učinkovito, ročno odstranite preklopniške ločilnike.

4. Povzetek

Med zasnovo 500kV GIS simulirajte rezonanco PT busev, da izberete trdne PT (preprečite nasičenost jedra med preklopanjem). Za obstoječo rezonanco sprejmite ciljne ukrepe (npr. zamenjava busev/PT) za varno delovanje. Ta sistem “preprečevanje - delovanje - zasnova” izboljša zmogljivosti za odpor proti rezonanci.