Wat zijn de neutraalpunt-aardingmodi en beschermingsmethoden van transformatoren in elektriciteitsnetwerken
Neutrale punt-aardingmodi en bescherming van transformatoren in elektriciteitsnetwerken
Voor systemen van 110 kV tot 500 kV dient een effectieve aardingsmethode toegepast te worden. Specifiek, onder alle werkomstandigheden, moet het verhouding van nulreeksreactantie tot positieve-reeksreactantie X0/X1 van het systeem een positieve waarde zijn en niet groter dan 3. Tegelijkertijd moet de verhouding van nulreeksweerstand tot positieve-reeksreactantie R0/X1 ook een positieve waarde zijn en niet groter dan 1.
In 330 kV en 500 kV systemen zijn de neutrale punten van transformatoren direct aangesloten op aarde.
In 110 kV en 220 kV elektriciteitsnetwerken zijn de neutrale punten van de meeste transformatoren direct aangesloten op aarde. Voor sommige transformatoren zijn hun neutrale punten aangesloten via luchtgaten, overvoltagebeveiligingen, of de parallelle combinatie van luchtgaten en overvoltagebeveiligingen.
Om de enefase kortsluitstroom in het elektriciteitsnetwerk te beperken, kan bij transformatoren van 110 kV en hoger een laagreactantieaarding toegepast worden op de neutrale punten.
Bescherming van neutrale punten van 110 kV en 220 kV transformatoren
Om de enefase aarding kortsluitstroom te beperken, communicatieinterferentie te voorkomen, en aan de eisen voor instelling en configuratie van relaisbescherming te voldoen, wordt het neutrale punt van één transformator direct aangesloten op aarde. Voor de overige transformatoren worden hun neutrale punten aangesloten via overvoltagebeveiligingen, beschermingsluchtgaten, of de parallelle verbinding van overvoltagebeveiligingen en beschermingsluchtgaten.
De meeste transformatoren maken gebruik van een beschermingsschema dat overvoltagebeveiligingen combineert met ontladingluchtgaten. Het ontladingluchtgat gebruikt doorgaans een staaf-staafstructuur, en de meeste overvoltagebeveiligingen zijn geconfigureerd als zinkoxide overvoltagebeveiligingen.
Beschermingsverdeling voor parallelle luchtgaten met overvoltagebeveiligingen
Netfrequentie- en schakelovervoltages worden afgehandeld door de luchtgaten, terwijl bliksem- en tijdelijke overvoltages worden gedragen door de overvoltagebeveiligingen. Tegelijkertijd dienen de luchtgaten om te veel hoge amplituden netfrequentie-overvoltages en te hoge restspanningen die zich kunnen voordoen op de overvoltagebeveiligingen te beperken. Deze benadering beschermt niet alleen het neutrale punt van de transformator, maar bereikt ook wederzijdse bescherming.
Bescherming door metaloxide overvoltagebeveiligingen
Bij het optreden van een enefase aarding en verlies van aarding, kan de resulterende overvoltage de overvoltagebeveiliging beschadigen of zelfs laten exploderen.
Bescherming door staaf-staaf luchtgaten
Deze soort bescherming maakt gebruik van een gesplitste installatie. In de praktijk is de afstandsregeling vaak onnauwkeurig, en is de concentriciteit vaak slecht. Na ontlading zal de geproduceerde boog de elektroden eroderen. Onder blikseminpulse worden geknipte golven geproduceerd, wat een bedreiging vormt voor de isolaties veiligheid van apparatuur. De beschermingslucht kan de boog niet zelf doven. In plaats daarvan is relaisbescherming nodig om de boog te onderbreken, wat kan leiden tot foutieve werking van de relaisbescherming.
Parallelle bescherming door overvoltagebeveiligingen en luchtgaten
De coördinatievereisten tussen het beschermingsniveau van de overvoltagebeveiliging, de werkeigenschappen van de staaflucht, en het isolatieniveau van het neutrale punt van de transformator zijn uiterst streng en moeilijk te realiseren in de praktijk.
Bescherming door samengestelde luchtgaten
Samengestelde isolatoren worden gebruikt voor mechanische ondersteuning. De hoogspannings- en laagspanningselectroden zijn vastgezet aan beide einden van de isolator, en de luchtgat-electroden hebben de vorm van geitenhoorns. Zijn ontladelectroden en boogontstekingelectroden zijn gescheiden. Het biedt voordelen zoals goede concentriciteit, nauwkeurige afstandsbeoordeling, gemakkelijke installatie en afstelling, sterke erosieresistentie, en stabiele ontladingspanning. Het overwint de inherente nadelen van gesplitste staafluchtgaten en is beter geschikt voor de bescherming van het neutrale punt van transformatoren.
Beschermingsprincipes
Onder de invloed van bliksemovervoltage, moet het luchtgat breken om de isolatie van het neutrale punt van de transformator te beschermen. De bliksemimpuls ontladingspanning moet gecoördineerd zijn met het bliksemimpuls weerstandsniveau van het neutrale punt van de transformator.
Bij het optreden van een enefase aardingfout in het systeem, moet de neutrale punt-isolatie in staat zijn om de overvoltage veroorzaakt door de fout te weerstaan, en mag het luchtgat niet breken om miswerk van relaisbescherming te voorkomen. Wanneer een enefase aarding in het systeem gepaard gaat met een verlies van aarding, of wanneer het systeem ervaring heeft met niet-volle fase werking, resonantiefouten, etc., die leiden tot netfrequentie-overvoltage die een bepaalde amplitude overschrijdt, moet het luchtgat breken om het neutrale punt van het systeem te klemmen en de overvoltage op het neutrale punt van de transformator te beperken.
Bescherming door bestuurbare luchtgaten
Een bestuurbare luchtgat bestaat voornamelijk uit een vaste luchtgat, een controleluchtgat, en een condensator spanning-verdelingsschakeling. De geitenhoornluchtgat fungeert als de vaste luchtgat, en een vacuüm-schakelaar wordt gebruikt om de automatische doorbraak van de bestuurbare luchtgat te controleren.
De bestuurbare luchtgat wordt in parallel gebruikt met de overvoltagebeveiliging. Bij bliksem- en tijdelijke overvoltages werkt de overvoltagebeveiliging om de overvoltage te beperken, en blijft de bestuurbare luchtgat inactief. Wanneer een enefase aardingfout in het systeem optreedt, vormt deze overvoltage geen bedreiging voor de neutrale punt-isolatie, dus de bestuurbare luchtgat werkt niet.
Wanneer netfrequentie-overvoltage optreedt (zoals enefase aarding en verlies van aarding in een geïsoleerd ongeaard systeem of niet-volle fase werking), activeert de bestuurbare luchtgat om de isolatie van het neutrale punt van de transformator en de overvoltagebeveiliging te beschermen.
De bestuurbare luchtgat lost effectief de problemen op die bestaan in luchtgaten, overvoltagebeveiligingen, en de parallelle bescherming van staafluchtgaten en overvoltagebeveiligingen. De parallelle verbinding van de bestuurbare luchtgat en de overvoltagebeveiliging kan het neutrale punt van de transformator effectief beschermen.
