Operativ metod för PT-resonans i 500kV GIS-omkopplingsstation

1. Resonansorsakerna

En 500kV GIS-brygga är utformad enligt principen om “primärutrustnings intelligens och sekundärutrustnings nätverkskapacitet”. PT:s högspännings-sida har ingen kopplare och är direkt ansluten till bus GIS. Genom analys av felregistreringsdiagram observeras att när strömbrytaren 5021 öppnas, bildar bristningskapaciteten och PT en seriekrets. Dessutom visar bus spänningen induktiva egenskaper efter parallellkoppling med PT-induktivitet. Kapaciteten störs, vilket leder till resonans.

Den mättade strömmen varar mer än 1 timme och 40 minuter, vilket orsakar uppvärmning av PT och risk för skada. Den ekvivalenta kretsen inkluderar nätspänning (Es), strömbrytare (CB), bristningsgraderingskapacitets (Cs), bus-jordkapacitets (Ce) och PT primärspole motstånd och induktivitet (Re, Lcu).

För att undersöka orsaken avstängdes den andra linjen. Mätning av PT-isolationsmotstånd, likström-motstånd och SF₆-gastryck visade inga avvikelser. Eftersom den elektromagnetiska PT är en icke-linjär induktor med järnkärna och GIS-utrustningskomponenter har kapacitetsförmåga, uppfyller LC-seriekretsen resonansvillkoren under specifika scenarier, vilket leder till kontinuerlig resonans.

2. Vetenskapliga lösningar för att undertrycka resonans
2.1 Förslag på lösning

PT-resonans är vanligt förekommande i 500kV GIS-bryggor. Permeabiliteten hos ferromagnetiska material ändras beroende på det externa magnetfältet: när magnetfältet ökar → stiger magnetinduktionsintensiteten. Efter mättnad når permeabiliteten sitt toppvärde. Vid ytterligare ökning minskar permeabiliteten. Enligt spoleinduktionsformeln:

(N är antalet vikter, μ är permeabilitet, S är den ekvivalenta tvärsnittsområdet för magnetkretsen, och l_m är den ekvivalenta längden på magnetkretsen), är spolevikter och magnetkretsparametrarna för den elektromagnetiska PT konstanta, och induktansen har en linjär relation med permeabiliteten; när järnkärnan är mättad, sjunker permeabiliteten drastiskt, induktansen blir mindre, vilket visar icke-linjära egenskaper. Om ett lågfrekvensspänning dyker upp i kretsen, mättas PT-järnkärnan, den ekvivalenta induktansen minskar, och vindingsanläggningströmmen ökar hundra gånger, vilket leder till resonansuppvärmning.

För resonans föreslås följande lösningar:

• Ändra energi-till/slut-sekvens: När bus avstängs, stäng av PT först, sedan bus; när energi återställs, ladda bus först, sedan sätt in PT. Detta kan bryta resonansvillkoren men kräver justering av driftsekvensen och PT behöver vara utrustat med en kopplare.

• Ta bort strömbrytarens bristningskapacitets: Det kan eliminera resonansvillkor men kommer att minska strömbrytarens avbrottskapacitet.

• Anslut dämpningsmotstånd: Med hänsyn tagen till den faktiska situationen, anslut ett dämpningsmotstånd till den återstående kabeluppsättningen av bus PT för att undertrycka resonansöverspänning och överströmning.

2.2 Olycksbehandling

Inkommande PT i en 500kV GIS-brygga hade upprepade resonanser under avstängning, vilket skadade PT och påverkade utrustningsdrift. Under inkommande avstängning (växling till varmberedskap → kallberedskap, etc.), resonanserade PT fortfarande. Därför beräknades PT-parametrar, antalet vikter i primär/secundär spole justerades för att minska magnetflödestätheten och ändra induktansen; en anti-resonansspole installerades, och den nya PT och inkommande PT ersattes. Efter observation och statistik inträffade ingen resonans i bryggan, och utrustningen fungerade normalt.

3. Preventiv åtgärd: Installera automatisk resonanselimineringsutrustning

När bus PT är direkt ansluten till GIS-bus, tas inte PT och bus-jordmotstånd i beaktning. Låt PT-induktansen vara L och bus-jordkapacitansen C; de två parallellkopplas för att bilda impedans Z, och beräkningsformeln är

Genom installation av automatisk resonanselimineringsutrustning kan resonans undertryckas baserat på impedanskaraktäristika.

För att minska PT-resonansens påverkan på 500kV GIS-inkommande PT, läggs luftkopplingar och icke-linjära motstånd till PT-residualspole (genom samarbete med tillverkare under fullständig avstängning) för automatisk resonanseliminering. Ett nödläge för tom bus resonansfel krävs.

500kV GIS-bussar använder öppen typ av installation; andra enheter är SF₆-isolerade (smal fotavtryck, hög tillförlitlighet, underhållsintervaller på 20+ år, som används i Three Gorges Project). Tillförlitliga automatiska resonanseliminatorer (t.ex. LXQ-typ med SiC, kompakt och enkel att installera; WXZ196 mikrodatorbaserad, hög integration för realtids-harmonieliminering) kan förhindra resonans.

3.2 Förbättringar av driftregler

För 500kV GIS-drift:

• Förhandsanalys: Identifiera PT-resonansrisker; klargör roller för energi/NCS-operatörer.

• Enhetskontroll: Innan den sista strömbrytaren stängs av, separera bussen. Stäng K1/K2 i PT-lådan; vid stationens ingång, aktivera bus resonanseliminator (stäng K3, förbered motstånd).

• Realtidsövervakning: NCS spårar strömbrytare och bus spänning. Nollspänning = ingen resonans; fluktuerande spänning = resonans upptäckt.

• Svar: För resonans, stäng K3 för att engagera motstånd. Om ineffektivt, öppna strömbrytarkopplingar för manuell eliminering.

4. Sammanfattning

Under 500kV GIS-design simuleras bus PT-resonans för att välja robusta PT (förhindra kärnmättnad under växling). För existerande resonans, vidtas målinriktade åtgärder (t.ex. bus/PT-byten) för att säkerställa säker drift. Detta “prevention-drift-design” system förbättrar resonanstrottkraften.