110 kV transformator neutralna tačka prekomjerna napona od munje: ATP simulacija i zaštitna rešenja

Postoji obilan literaturski materijal o analizi prenapona na neutralnim tačkama transformatora pod uslovima gremljanskog talasa. Međutim, zbog kompleksnosti i nasumičnosti gremljanskih talasa, tačan teoretski opis još uvek nije dostignut. U inženjerskoj praksi, zaštita se obično određuje na osnovu kodeksa električnih sistema izborom odgovarajućih uređaja za zaštitu od gremlja, sa obilnom dokumentacijom koja to podržava.

Transmisione linije ili pretvorne stanice su osetljive na gremlje. Gremljanski talasi mogu se širiti duž transmisionih linija do pretvornih stanica ili direktno pogoditi opremu u pretvornoj stanicu, indukujući prenapone na neutralnoj tački transformatora, što predstavlja pretnju izolaciji neutralne tačke. Zbog toga, proučavanje karakteristika prenapona na neutralnoj tački pod uslovima gremlja i procena efikasnosti uređaja za ograničavanje napona ima praktičnu važnost [1]. Ovaj rad predstavlja simulaciono proučavanje koristeći program ATP (Alternative Transients Program), najčešće korišćenu verziju programa EMTP (Electromagnetic Transients Program), bazirano na konfiguraciji specifične 110 kV pretvorne stanice. Kombinujući teoriju gremljanskih prenapona sa karakteristikama izolacije neutralnih tačaka 110 kV transformatora, rad simulira prenapone na neutralnoj tački pod različitim uslovima gremljanskih talasa. Rezultati simulacija su poređani, a predložene su mere za smanjenje prenapona na neutralnoj tački.

1. Teoretska analiza

1.1 Gremljan na transmisione linije

Kada nadzemna transmisiona linija bude pogodjena gremljem, talas putovanja širi se duž vodnika [1]. Unutar pretvornih stanica, mnoge kratke spojne linije (npr. spojevi od transformatora do busbarova ili uređaja za zaštitu od gremlja) ponašaju se slično transmisionim linijama pod ekstremno kratkim gremljanskim impulsima. Ove linije pokazuju brzo širenje, refleksiju i refrakciju talasa, često generišući prenapone s vrlo visokim vrhunskim amplitudama koji mogu oštetiti opremu.

1.2 Analiza parametara Y-povezanih transformatorskih vitanja pod uslovima gremljanskog talasa

Vitanja trofaznih transformatora obično su povezana u Y, Yo ili Δ konfiguracije. Tijekom rada, gremljanski talasi mogu uneti kroz jednu, dvije ili čak sve tri faze [1]. Ovaj rad se fokusira na Y-povezana vitanja, jer samo takve konfiguracije imaju pristupačnu neutralnu tačku. Kada je transformator povezan u Yo i zanemareno međusobno spajanje faza, bez obzira da li je pogodjena jedna, dvije ili sve tri faze, sistem se može analizirati kao tri nezavisna vitanja sa zemljenim terminalima.

2. Stanje izolacije neutralnih tačaka 110 kV transformatora

Neutralne tačke 110 kV transformatora koriste gradijentnu izolaciju, kategorizovane kao nivoi od 35 kV, 44 kV ili 60 kV. Trenutno, proizvođači uglavnom proizvuđaju transformatore sa 60 kV izolacijom neutralne tačke. Različiti nivoi izolacije imaju različite dielektrične sposobnosti otpornosti, kao što je prikazano u Tabeli 1. Uzimajući u obzir praktične uslove, staranje izolacije i sigurnosne margine za napone strujne frekvencije, primenjuju se korektne faktore. Koristi se faktor sigurnosne marne za gremljanski impuls od 0.6 i faktor sigurnosne marne za strujnu frekvenciju od 0.85 [1], što dovodi do referentnih vrijednosti otpornosti prikazanih u Tabeli 1.

Tabela 1 Nivoi otpornosti izolacije / Referentne vrijednosti otpornosti za neutralne tačke

3. Simulacija i računanje

Razmotrimo 110 kV pretvornu stanicu sa dva transformatora (Y/Δ) koji rade paralelno, dve 110 kV ulazne linije i četiri 35 kV izlazne linije. Jednoslojni dijagram prikazan je na Slici 1. Da bi se ograničili jednofazni strujni prekid i smanjila komunikacijska interferencija, obično se samo jedan transformator ima zemljen neutralni tačku, dok ostali ostaju nezemljeni. Pod uslovima gremljanskog talasa, na neutralnoj tački nezemljenog transformatora može se indukovati vrlo visoki prenapon, što predstavlja pretnju njegovoj izolaciji. U narednim odeljcima predstavljene su simulacione analize koristeći program ATP pod različitim scenarijima.

Slika 1 Jednoslojni dijagram 110 kV pretvorne stanice

3.1 Gremljanski talas šireći se od transmisionih linija u pretvornu stanicu

3.1.1 Izbor parametara gremljanskog talasa

Glavna uzročna sila prenapona u pretvornim stanicama je gremljanski talas šireći se od transmisionih linija. Maksimalna amplituda napona na liniji ne smije premašiti nivo otpornosti U50% lanca izolatora na liniji; u suprotnom, doći će do iskretanja na liniji prije nego što talas uđe u pretvornu stanicu. Budući da je prvih 1–2 km ulazne linije obično zaštićeno od direktnih gremljanskih pogoda, gremljanski talasi koji uđu u pretvornu stanicu uglavnom potiču iz pogoda izvan ovog zaštićenog osečka. Za gremljanske pogode izvan pretvorne stanice, magnituda gremljanske struje koja uđe u pretvornu stanicu preko linija ≤220 kV je obično ≤5 kA, a ≤10 kA za linije 330–500 kV, sa značajno smanjenom strmošću [15,17]. Na osnovu ovih uslova, gremljanski talas modelira se koristeći tipičnu dvostruko eksponencijalnu funkciju:
u(t) = k(e⁻ᵃᵗ - e⁻ᵇᵗ),
gde su a i b negativne konstante, a k, a, b određeni su amplitudom talasa, vremenom fronta i vremenom repa. Koristi se vrhunska struja od 5 kA i standardni 20/50 μs eksponencijalni talas.

3.1.2 Postavljanje parametara opreme u pretvornoj stanicu

Gremljanski talasi sadrže vrlo visoke frekvencijske harmonike; stoga se parametri linija u pretvornoj stanci modeliraju kao raspodeljeni parametri. Prekidači, sklopovi, transformatori struje (CT) i transformatori napona (VT) unutar pretvorne stanice predstavljaju se ekvivalentnim shunt kapacitetima. Ekvivalentni ulazni kapacitet transformatora dat je sa Cₜ = kS⁰·⁵, gde je S snaga trofaznog transformatora. Za nivoe napona ≤220 kV, n=3, a za 110 kV transformatore, k=540. Gremljanski arrester busbара selektovan je kao YH1OWx-108/290, a gremljanski arrester neutralne tačke kao YH1.5W-72/186.

3.1.3 Računanje i analiza

Generisani prenapon na neutralnoj tački razlikuje se u zavisnosti od toga da li je lokalno zemljen ili nezemljen. Simulacije su izvršene za tri scenarija: jednofazni talas na jednoj liniji, dvofazni talas na jednoj liniji i jednofazni talas na dve linije, uzimajući u obzir prisustvo i odsustvo gremljanskog arrestera na neutralnoj tački. Rezultati su prikazani u Tabeli 2.

Tabela 2 Vrhunska vrijednost prenapona pod uslovima lokalno zemljenih / nezemljenih neutralnih tačaka

Ulazni talas	Status zemljenja neutralne tačke	Vrhunska vrijednost prenapona bez arrestera (kV)	Vrhunska vrijednost prenapona sa arrest Podrška Podrška Dajte nagradu i ohrabrite autora Teme: Transformator Gređa za prekid strujnog vala Prekomerna napona Neutralna tačka ATP Kapacitet strujnog otpuštanja О експертима Felix Spark China Област стручности Failure and maintenance Stručni članak 162 Kontakt Podrška Kontakt Podrška Preporučeno Više Kako prepoznati unutarnje greške u transformatoru Merenje otpora na istoj strujnoj frekvenciji: Koristite most za merenje otpora na istoj strujnoj frekvenciji svake visokonaponske i niskonaponske obmotnice. Proverite da li su vrednosti otpora između faza ravnotežne i u skladu sa originalnim podacima proizvođača. Ako se otpor faze ne može direktno meriti, može se umesto toga meriti linijni otpor. Vrednosti otpora na istoj strujnoj frekvenciji mogu ukazati na to da li su obmotnice integritetne, da li postoje kraće spojeve ili prekid struje, te d Felix Spark 11/04/2025 Koji su zahtevi za inspekciju i održavanje transformatora bez opterećenja? Rukavica za promenu položaja treba da bude opremljena zaštitnim poklopcom. Flanac na rukavicu treba da bude dobro zatvoren bez curenja ulja. Zaključne vijci treba da čvrsto fiksiraju kako rukavicu tako i pogonski mehanizam, a rotacija rukavice treba da bude gladka bez zategnuta. Pokazivač položaja na rukavici treba da bude jasan, tačan i u skladu sa opsegom regulacije napona navoja. Na oba ekstremna položaja treba da budu postavljeni granicni stopovi. Izolacioni cilindar za promenu položaja tre Leon 11/04/2025 Kako preobraziti konzervator transformatora (naftnu jastuku) Pregledni popis za konzervator transformatora:1. Običan tip konzervatora Ukloniti poklopce sa obje strane konzervatora, očistiti od korozije i ulja unutrašnje i spoljašnje površine, zatim nanijeti izolacionu lak na unutrašnju stenu i boju na spoljašnju stenu; Očistiti komponente kao što su skupljač prljavštine, indikator nivoa ulja i čep za ulje; Proveriti da je cev koja spaja uređaj za sprečavanje eksplozija i konzervator proknjižena; Zamijeniti sve sigurnosne gume kako bi se osiguralo dobro za Felix Spark 11/04/2025 Zašto je teško povećati nivo napona? Čvrsto stanje transformator (SST), takođe poznat kao elektronski transformator snage (PET), koristi nivo napona kao ključni indikator svoje tehnološke zrelosti i scenarija primene. Trenutno, SST-ovi su dostigli nivoe napona od 10 kV i 35 kV na srednjem nivou raspodele, dok na strani visokog naponskog prenosa oni ostaju u fazi laboratorijskog istraživanja i provere prototipa. Tabela ispod jasno ilustruje trenutni status nivova napona u različitim scenarijima primene: Scenarij primene Nivo Echo 11/03/2025 О експертима Felix Spark China Област стручности Kvar i održavanje Stručni članak 162 Kontakt Podrška Traženje stručnjaka i partnera za istraživanje mrežnih i energetskih rešenja Pošalji upit Vaše ime Vaš telefon Vaša e-pošta Vaša zemlja Vaša poruka Pošalji sada Преузми Preuzmi IEE Business aplikaciju Koristite IEE-Business aplikaciju za pronalaženje opreme dobijanje rešenja povezivanje sa stručnjacima i učešće u industrijskoj saradnji bilo kada i bilo gde potpuno podržavajući razvoj vaših projekata i poslovanja u energetskom sektoru