110 kV trafo miðpunktsgeislalitun: ATP hermun & verndarlausnir

Það er mikið af ritum um greiningu á ofanvoltage við transformer neutralspunktum undir ljósaskiptingarstöðu. En vegna flóknleikans og handahófsins í ljósaskiptingum hefur nákvæm þeoretísk lýsingu ekki verið hægt að fá. Í verklegri mennt eru verndaraðgerðir typiskt ákveðnar á grundvelli reglubókar orkuverks með því að velja viðeigandi ljósaverndaraðgerðir, með fjölverðugum stuttundarbókum sem stýra.

Flutningslínum eða sundurliggjandi skipulögum er auðvelt að ljósa. Ljósaskiptingar geta ferðast langs flutningslína inn í sundurliggjandi skipulag eða slágst beint á úrustofnunarefni sundurliggjanda skipulags, sem framkvæmir ofanvoltage við transformer neutralspunkt, sem gerir óhættu fyrir neðrasteinsulykt. Þess vegna er mikilvægt að rannsaka eiginleika neutralspunkts-ofanvoltage undir ljósaskiptingarstöðu og meta virkni skyddaraðgerða til að takmarka spenna [1]. Í þessu ritinu er framkvæmt sjálfbærningarrannsókn notandi Alternative Transients Program (ATP), mest notaða útgáfu af Electromagnetic Transients Program (EMTP), byggð á uppsetningu ákveðinnar 110 kV sundurliggjandi skipulags. Með því að sameina ljósaskiptingarofanvoltage kenningu við úrustofnunarefni 110 kV transformer neutralspunktum, simulerar ritinu neutralspunkts-ofanvoltage undir mismunandi ljósaskiptingarstöðu. Sjálfbærningarniðurstöður eru samanburðsrannsakaðar og aðferðir til að lágmarka neutralspunkts-ofanvoltage komist fram.

1. Theoretical Analysis

1.1 Lightning Strike on Transmission Lines

Þegar skýrslína er slágst af ljósi, fer ferðargólf langs leitarstreng [1]. Innan sundurliggjandi skipulaga, margar sturtar tengingar (til dæmis tengingar frá transformerum til busbars eða ofanvoltage-skyldar) fara eins og skýrslínur undir mjög stuttum ljósaskiptingarimpuls. Þessar línur sýna hratt ferðargolf, endurkast og brottnám, oft mynda sem ef stuttar ofanvoltage með mjög háum toppgildum sem geta skemmt efni.

1.2 Parameter Analysis of Y-Connected Transformer Windings under Lightning Surge

Þriggja-fás transformer vindings eru almennt tengdar í Y, Yo, eða Δ uppsetningar. Á meðan keyrsla, geta ljósaskiptingar komið inn í einn, tvo, eða jafnvel allar þrjár fásir [1]. Þetta rit fokuserar á Y-tengdum vindings, vegna þess að aðeins slíkar uppsetningar hafa aðgengilegan neutralspunkt. Þegar transformer er tengdur í Yo og ömsiskenning milli fása er sleppt, hvort sem einn, tveir, eða þrír fásir eru slágst, má kerfisins greina sem þrjár óháðar vindings með jarðfestu endapunktum.

2. Insulation Condition of 110 kV Transformer Neutral Points

Neutralspunkt 110 kV transformers notast við gráðuð úrustofnun, flokkada sem 35 kV, 44 kV, eða 60 kV stigi. Nú er framleiðendur búa til aðallega transformer með 60 kV neutralspunkt úrustofnun. Misstuð úrustofnun hefur misstuð dielectric withstand capabilities, eins og sýnt er í töflu 1. Með tilliti til verklegar stöðu, úrustofnun aldurs, og öruggisbil fyrir vefra-spennu, eru breytingarföld notuð. Ljósaimpulse withstanding margin factor af 0.6 og vefra-withstanding margin factor af 0.85 eru tekin [1], sem leiðir til viðmiðunar withstanding gildi í töflu 1.

Töflu 1 Insulation Withstand Levels / Viðmiðunar withstanding gildi fyrir Neutralspunkt

3. Útfærsla og Reikning

Athugið á 110 kV undirstöðu með tveimur straumskiptum (Y/Δ) sem virka saman, tveimur 110 kV inngangsleiðum, og fjórum 35 kV útflutningsleiðum. Einleitasta skýringarmyndin er sýnd í Mynd 1. Til að takmörkja einfaldlega jafnvægisvilluleiðar og minnka viðskiptasambandi, er venjulega aðeins neðstastöð straumskipta tengd jafnvægi, en hitt er ótengt. Undir ljósaskiptingum getur hæsta yfirspennan verið framkvæmd á neðstastöð ótengs straumskipta, sem hotar spennubekkingu hans. Eftirfarandi kaflar bera fram greiningar með ATP forriti undir mismunandi skilyrðum.

Mynd 1 Einleitasta skýringarmynd 110 kV undirstöðu

3.1 Ljósaskipting sem fer frá flutningsleiðum inn í undirstöðu

3.1.1 Val ljósavísurarskammta

Aðalorsök yfirspenna í undirstöðum er ljósaskipting sem fer frá flutningsleiðum. Hæsta spennustigið á leiðinni má ekki vera hærra en U50% stöðugni strikkisins af spennubekkingu; annars myndi bleskarfall fyrir ofan gerast á leiðinni áður en skipting kemur inn í undirstöðu. Þar sem fyrstu 1-2 km af inngangsleiðinni eru venjulega verndaðar gegn beinum ljósahljóðum, eru ljósavísur sem kemur inn í undirstöðuna meistari frá slögum utan þessara verndara. Fyrir ljósahljóð utan undirstöðunnar, er stærð ljósastræmisins sem kemur inn í undirstöðuna via leiðir ≤220 kV almennlega ≤5 kA, og ≤10 kA fyrir 330-500 kV leiðir, með mjúkri hækkun [15,17]. Byggt á þessu, er ljósavísi lýst með venjulegu tvöfaldri eksponentískri föll:
u(t) = k(e⁻ᵃᵗ - e⁻ᵇᵗ),
þar sem a og b eru neikvæð fastar, og k, a, b eru ákvörðuð af stigum spennuskiftis, forsvarðar tíma, og afturtímabili. Hér er notuð toppstræmi 5 kA og venjuleg 20/50 μs eksponentísk vísa.

3.1.2 Stillingar fyrir undirstöðuutbúnaðarstika

Ljósaskiptingar innihalda hágæða frekvensharmoníur; því eru línuparametrar undirstöðu lýst sem dreifðar parametrar. Skiptingar, skylduþurrar, straumskynjar (CTs), og spennuskynjar (VTs) innan undirstöðunnar eru lýst með jafngildum svipaskynju. Jafngildi innleiðisskynju straumskipta er gefið af Cₜ = kS⁰·⁵, þar sem S er þriggja-fás straumskiptastigi. Fyrir spennustigi ≤220 kV, n=3, og fyrir 110 kV straumskipti, k=540. Spennuskynjuverndarinnar á busbar eru valdar sem YH1OWx-108/290, og neðstastöð skynjuverndar sem YH1.5W-72/186.

3.1.3 Reikningur og Greining

Yfirspennan sem er framkvæmd á neðstastöð mun vera ólík eftir því hvort hún sé staðbundin eða ótengd. Reikningar eru gerðir fyrir þrjár mögulegar tilfelli: einleiðis einfaldlega jafnvægisvilluleiðar, einleiðis tvöfaldlega jafnvægisvilluleiðar, og tvöleiðis einfaldlega jafnvægisvilluleiðar, með tilliti til bæði með og án neðstastöð skynjuverndar. Niðurstöður eru sýndar í Tafla 2.

Tafla 2 Topp yfirspenna undir staðbundið / ótengd neðstastöð skilyrðum

3.1.4 Niðurstöðu greining

Úr töflu 2 er að sjá að í kerfum þar sem miðpunktur umframlýsanda er staðbundið jarðað, takmarkar yfirspennuvörn á mötunni á milli efna hæfilega vel yfirspennu, svo að miðpunktur ójarðaðs umframlýsanda reynir ekki há yfirspennu, og virkar miðpunktsvörn venjulega ekki. Í kerfum þar sem miðpunktur er ójarðaður er yfirspennan við miðpunkti hæk. án yfirspennuvörnars er þetta mikil hættu fyrir skyndilegt (hittuþol líkamsins 110 kV umframlýsanda með stigluðum skyndilegsvörnum, með tryggingarsvæði, er 195 kV). Með úrstillingu miðpunktsyfirspennuvörnarkanns minnkast toppur yfirspennu mjög. Þess vegna geta ljósaskiptingar sem fara frá línunum ekki skapt skyndilegshlutverk með miðpunkti sem hefur yfirspennuvörn.

3.2 Bein ljóshitt á undirstöðu

Þrátt fyrir að undirstöður hafa venjulega almennt ljósskydd, geta bein ljóshitt, þó sjaldgæfar vegna flóknleikans og handahófsins hjá ljósi, ennþá komist [2] og valdi skemmun á tæki. Þess vegna er nauðsynlegt að rannsaka yfirspennu við miðpunkti sem orsakad af beinum ljóshittum og viðeigandi verndarmærin.

3.2.1 Val ljósa- og undirstöðuparametra

Undirstöðuparamerturnar eru eins og áður skilgreindar. Reikningarnir eru framkvæmdir með staðlaðum ljósaparametrum (1,2/50 μs) með stefnu 50, 100, 200 og 250 kA. Vav-impedans ljósganga er tekið sem 400 Ω.

3.2.2 Reikningur og greining

Niðurstöður fyrir bein ljóshitt á einfella mötun (ljóshitt á tvöfella eru sjaldgæf) við lokaliðarlega jarðaða og ójarðaða miðpunkta eru sýndar í töflu 3 (I og II tákna tilvik án og með miðpunktsyfirspennuvörn, á sama tíma).

Töflu 3 Hæsta yfirspenna við lokaliðarlega jarðaða / ójarðaða miðpunkta (bein ljóshitt)

3.2.3 Niðurstöðu greining

Svo sem sýnt er í töflu 3, þá stækkar toppur á ofanvoltage við miðpunktinn mjög með auknum straumstyrk blikasins, og svifningar verða merkari. Jafnvel með skyttafjölga stækkar eftirraði spenna yfir fjölguna. Í rafbúðum með lokalausum miðpunkti er ofanvoltage við miðpunktinn vegna blikasins sérstaklega erfitt. Jafnvel með skyttafjölgu verður ofanvoltage hætt. Til dæmis, bein smell af 250 kA gerir ofanvoltage við miðpunktinn 224,1 kV. Í þessu tilfelli, jafnvel ef miðpunktsfjölgin virkar, gæti transformatorn ennþá orðið skemmt.

3.2.4 Umræða um bættar aðgerðir

(1) Settu upp skyttafjölgu við transformatorhliðina (til dæmis, bætti YH10Wx-108/290 fyrir lokalausa transformatora) til að takmarka ofanvoltage vegna blikasmiðs.
(2) Aukið dreifistofsugni skyttafjölgu við miðpunktinn. Núverandi fjölga hefur dreifistofsugni 1,5 kA við eftirraði spennu 186 kV. Er mælt með að auka þessa stigsugni til 15 kA.

Endurframlagning var gerð fyrir bein smell á straumleið í lokalausri miðpunktskerfi, og niðurstöður eru sýndar í töflu 4.

Töflu 4 Toppur á ofanvoltage við miðpunktinn með skyttafjölgu (bættar aðgerðir)

Vegna samanburðar milli Tafla 3 og 4, er uppsetning varnaraðila við straumskiptastöðu ekki áhrifsrík við að minnka yfirspennu á miðpunkti. Hins vegar bætir stærkt útflutningsfjöldi varnaraðils mikið við að takmarka yfirspennu. Þess vegna er þessi aðferð mælt með. Tillögulegt er að framleiðendur varnaraðila fokusi á teknologískum bættingum til að auka útflutningsfjölda.

4. Samþykkt

a) Uppsetning varnaraðila á bússtraumi og miðpunkti straumskiptastöðu takmarkar á milli efni yfirspennu á miðpunkti sem orsakað er af geislalitun frá flutningarskemmtum.
b) Þegar dýrastöð er beint hliðstefnt af ljósmynd, getur mikil yfirspenna orðið á miðpunkti ógötvaðrar straumskiptastöðu. Þetta áhrif er mun merkilegra í kerfum með hlutlega ógötvaðra miðpunkta, og eftir stöðugum yfirspennuverndarstofnunum, gæti miðpunktsgeislan ennþá verið skemmt.
c) Uppsetning varnaraðila við straumskiptastöðu hefur ekki áhrif á að minnka yfirspennu á miðpunkti; auka útflutningsfjölda miðpunktsvarnaraðils er árangursrík aðferð til að takmarka yfirspennu.