110 кВ трансформатор нейтрал точка жармандавий ювон: ATP моделирование & химоя решения

Transformatorning nötral nuqtasidagi yuqori voltaj haqidagi tahlil shifokorlar tomonidan keng qo'llanilgan. Biroq, yarmuqlarning murakkabligi va tasodifiy qonuniyatlari sababli, aniq teoretik tavsif berish oson emas. Injinerlik amaliyotida, himoya choralarini tanlash uchun elektr tarmoqlarining qoidalari asosida mos keladigan yarmuq himoyasi vositalari tanlanadi, bu jarayonda ko'plab hujjatlar mavjud.

Elektr uzatish liniyalari yoki substantsiyalar yarmuqlarga og'ir qilishga majbur bo'lishi mumkin. Yarmuq impulsdagi yuqori voltaj elektr uzatish liniyalari orqali substantsiyaga kirishi yoki substantsiya jihozlariga bir necha borog'i bilan og'ir qilishi mumkin, bunda transformatorning nötral nuqtasida yuqori voltaj paydo bo'lib, nötral nuqta izolyatsiyasiga xavf tortadi. Demak, yarmuq sharoitlari ostidagi nötral nuqta yuqori voltaji xususiyatlarni o'rganish va himoya vositalarining voltaj cheklash effektivligini baholash amaliy ahamiyatga ega [1]. Bu maqola, belgilangan 110 kV substantsiya konfiguratsiyasiga asoslangan holda, Elektromagnit transienlar dasturi (EMTP)ning eng keng ishlatiladigan versiyasi bo'lgan Alternativ transienlar dasturi (ATP)ni ishlatgan simulatsiya tahlilini taqdim etadi. Yarmuq yuqori voltaj nazariyasi va 110 kV transformator nötral nuqtasi izolyatsiya xususiyatlari bilan birlashtirilgan holda, turli yarmuq impuls sharoitlari ostidagi nötral nuqta yuqori voltajlarini modellashtiradi. Simulatsiya natijalari solishtiriladi va nötral nuqta yuqori voltajini pasaytirish choralarini taklif etadi.

1. Teoretik tahlil

1.1 Yarmuq elektr uzatish liniyasiga ta'siri

Ko'prikli elektr uzatish liniyasi yarmuqqa tabii bo'lganda, yuruvchi to'g'ri chiziq konduktorda yuradi [1]. Substantsiyalarda, ko'p qisqa ulanish liniyalari (masalan, transformatorlardan shina-ochkanlarga yoki yarmuq arresterlargacha ulanishlar) juda qisqa muddatdagi yarmuq impuls sharoitlari ostida elektr uzatish liniyalari kabi xususiyatlar ko'rsatadi. Bu liniyalarda tez to'g'ri chiziq yurish, aynaltaffuz va refraksiya jarayonlari paydo bo'ladi, bu esa juda yuqori amplitudali doimiy yuqori voltajlar yaratadi, bu yangiliklar jihozlarni buzishi mumkin.

1.2 Yarmuq impuls sharoitlari ostidagi Y-ko'paytirilgan transformator vinchilarining parametrlari tahlili

Uch fazali transformator vinchilari adolatda Y, Yo yoki Δ konfiguratsiyada ulaniladi. Ish rejimida, yarmuq impuls bitta, ikki yoki hatta uch fazadan kirishi mumkin [1]. Bu maqola, faqat shunday konfiguratsiyalarda mavjud bo'lgan nötral nuqtani o'rganishga qaratilgan Y-ko'paytirilgan vinchilarga qaratilgan. Transformator Yo ulanishida va fazalar orasidagi o'zaro ta'sir e'tiborga olinmagan holda, bitta, ikki yoki uch fazaga ta'sir qilish holatlarida, sistemani uchta mustaqil vinchilar bilan yerga ulangan terminali bilan tahlil qilish mumkin.

2. 110 kV transformator nötral nuqtalarining izolyatsiya holati

110 kV transformatorlarning nötral nuqtalari 35 kV, 44 kV yoki 60 kV darajadagi darajaviy izolyatsiyaga ega. Hozirda, ishlab chiqaruvchilar asosan 60 kV nötral nuqta izolyatsiyasiga ega transformatorlarni ishlab chiqarishadi. Turli izolyatsiya darajalarida farqli dielektrik barqarorlik imkoniyatlari mavjud, jadval 1-da ko'rsatilganidek. Amaliy sharoitlarni, izolyatsiya eskalovchiligini va chastota voltaj uchun xavfsizlik marjalini hisobga olgan holda, to'g'rilash ko'rsatkichlari qo'llaniladi. Yarmuq impuls barqarorlik marjali ko'rsatkichi 0.6 va chastota voltaj barqarorlik marjali ko'rsatkichi 0.85 qabul qilinadi [1], bu esa jadval 1-dagi referens barqarorlik qiymatlariga olib keladi.

Jadval 1 Nötral nuqtalar uchun izolyatsiya barqarorlik darajalari / Referens barqarorlik qiymatlari

3. Modellashtirish va hisoblash

110 kV poytaxt stantsiyasini ikkita transformator (Y/Δ) parallelda ishlaydigan, ikki 110 kV kirish chiziqli va to'rtta 35 kV chiqish chiziqlisi bilan ega bo'lgan holatni o'ylab ko'ring. Bitta-chiziqli diagramma Rasm 1-da ko'rsatilgan. Bir qadamli qoplash muammo va aloqa interferentsiyasini cheklash uchun, adolatli nuqtani faqat bitta transformator qopadi, boshqasi esa qopilmaydi. Yarmoq shok sharoitlari tufayli, qopilmagan transformatorning adolatli nuqtasida juda yuqori overvoltage paydo bo'lishi mumkin, bu esa uning izolyatsiyasiga hujum qiladi. Quyidagi bo'limlar ATP dasturidan foydalanib turli holatlarda modellashtirish tahlillarini taqdim etadi.

Rasm 1 110 kV poytaxt stantsiyasining bitta-chiziqli diagrammasi

3.1 Chiziqli liniyalardan poytaxt stantsiyasiga yarmoq shokning tarqalishi

3.1.1 Yarmoq toki parametrlarining tanlanishi

Poytaxt stantsiyalardagi overvoltage asosiy sababi chiziqli liniyalardan yarmoq shokning tarqalishi. Chiziqli liniya bo'lgan eng yuqori voltaj amplitudasini liniyaning izolyator zanjiri U50% qarshilik darajasini oshirmasligi kerak; aks holda, shok poytaxt stantsiyasiga kirishdan oldin liniyada flashover paydo bo'ladi. Kirish liniyaning birinchi 1–2 km qismi adolatli ravishda to'g'ri yarmoq urushlaridan himoya qilinadi, shuning uchun poytaxt stantsiyasiga kiradigan yarmoq toki asosan bu himoya qismidan tashqari joylashuvdagi urushlardan keladi. Poytaxt stantsiyasidan tashqari joylashuvdagi yarmoq urushlari uchun, ≤220 kV liniyalardan poytaxt stantsiyasiga kiradigan yarmoq tokining miqdori umumiy holda ≤5 kA, va 330–500 kV liniyalarda ≤10 kA, bu yerda toqmoq aniqroq [15,17]. Bu shartlar asosida, yarmoq toki tipik ikki eksponentlik funksiya orqali model qilinadi:
u(t) = k(e⁻ᵃᵗ - e⁻ᵇᵗ),
bu yerda a va b salbiy doimiy sonlar, va k, a, b shok amplitudasiga, old tomoni va pastki tomoni vaqtiga bog'liq. 5 kA qiymatli peak current va standart 20/50 μs eksponentlik toki ishlatiladi.

3.1.2 Poytaxt stantsiya jihozlarining parametrlari sozlamalari

Yarmoq shoklari juda yuqori frekvendlik harmonikalarini o'z ichiga oladi; shuning uchun, poytaxt stantsiya liniya parametrlari distributsiya parametrlari sifatida model qilinadi. Poytaxt stantsiyadagi switchlar, circuit breakers, current transformers (CTs) va voltage transformers (VTs) ekvivalent parallel kapasitanslar orqali ifodalangan. Transformatorning ekvivalent kirish kapasitansi Cₜ = kS⁰·⁵ formulasi orqali beriladi, bu yerda S uch phazalik transformator quvvati. ≤220 kV voltaj darajalari uchun, n=3, va 110 kV transformatorlari uchun, k=540. Busbar surge arrester tanlanadi YH1OWx-108/290, va neutral-point surge arrester tanlanadi YH1.5W-72/186.

3.1.3 Hisoblash va tahlil

Neutral nuqtada generatsiya qilingan overvoltage, uni qopish holatiga qarab farq qiladi. Uch holat uchun modellashtirishlar amalga oshiriladi: bitta liniya bitta phaza shok, bitta liniya ikki phaza shok va ikki liniya bitta phaza shok, neutral-point surge arrester bor va yo'q holatlarini hisobga olgan holda. Natijalar Jadvallar 2-da ko'rsatilgan.

Jadval 2 Qoplangan / qopilmagan neutral shartlari ostidagi peak overvoltage

3.1.4 Natija tahlili

Jadval 2 dan, transformator neutrali mahalliy ravishda qoplangan tizimlarda, otobus orqali yuritiladigan fayz arresteri samarali ravishda ovoltani cheklaydi, shuning uchun qoplanmagan transformator neutral nuqtasi oshib boruvchi ovoltadan kamroq ehtiyoj qiladi va neutral nuqta arresteri adolatli ravishda ishlamaydi. Neutral nuqta mahalliy ravishda qoplanmagan tizimlarda, neutral nuqta ovoltasi juda yuqori bo'lib, fayz arresteri yo'q bo'lgan holda bu izolyatsiya uchun katta hujum (xavfsizlik marjini hisobga olgan holda, 110 kV graduslangan izolyatsiyaga ega bo'lgan transformatorning ra'mat darajasi 195 kV). Neutral nuqta fayz arresterini o'rnatish ovoltaning maksimal qiymatini aniq ravishda pasaytiradi. Shunday qilib, liniyalardan paydo bo'lgan ra'matlar neutral nuqta fayz arresteriga ega bo'lgan tizimning izolyatsiyasini hujum qilishi mumkin emas.

3.2 Substantsiyaga to'g'ri ra'mat

Substantsiyalarga umumiy holda to'liq ra'mat himoyasi mavjud, lekin ra'matning murakkabligi va tasodifiy xususiyatlari sababli, to'g'ri ra'matlar nisbatan sekin sodir bo'lishi mumkin [2] va ushbu jarayonlar jihozni buzishi mumkin. Shuning uchun, to'g'ri ra'matlardan kelib chiqqan neutral nuqta ovoltasi va moslashuvchan himoya choralarini o'rganish zarur.

3.2.1 Ra'mat va substantsiya parametrlarining tanlanishi

Substantsiya parametrlari oldindan belgilangan deb qabul qilinadi. Standart ra'mat parametrlari (1.2/50 μs) asosida, amplitudasi 50, 100, 200 va 250 kA bo'lgan holda hisob-kitoblar amalga oshiriladi. Ra'mat kanalining signal zaryadi 400 Ω deb olinadi.

3.2.2 Hisob-kitob va tahlil

Mahalliy ravishda qoplangan va qoplanmagan neutral sharoitlarda bitta fazada to'g'ri ra'mat sodir bo'lganda (ikki fazada sodir bo'lgan ra'matlar sekin) natijalar Jadvall 3 da ko'rsatilgan (I va II mos ravishda neutral nuqta fayz arresteri bilan va bezan holda holatlar).

Jadval 3 Mahalliy qoplangan / Qoplanmagan neutral sharoitlarda (to'g'ri ra'mat) maksimal ovoltasi

3.2.3 Natija tahlili

Jadval 3-da ko'rsatilgandek, tortish oqimi amplitudasining o'sishi bilan neytral nuqtadagi maksimal yuqori voltaj nihoyatda o'sadi va nutqalar oshadi. Yoki qoplashga ham, arrester orqali qoldiq qoplash voltajida o'sish bo'ladi. Neytral nuqtasini joyda qoplamagan substantsiyalarda, tortish oqimidan kelib chiqqan neytral nuqtadagi yuqori voltaj xususan kuchli bo'ladi. Arrester bor holatda ham, yuqori voltaj o'sib qoladi. Masalan, 250 kA to'g'ri tortishdan 224.1 kV neytral nuqtadagi yuqori voltaj hosil bo'ladi. Bu holatda, neytral nuqtadagi arrester ishlashi ham, transformator zarar olishi mumkin.

3.2.4 Yaxshilash choralarini muhokama qilish

(1) Transformator uchlariga (masalan, qoplanmagan transformatorlarga YH10Wx-108/290 qo'shilishi) tortish qoplash voltajini cheklash uchun arrester o'rnatish.
(2) Neytral nuqtadagi arrester qoplash oqimi quvvatini oshirish. Hozirda mavjud arrester 186 kV qoplash voltajida 1.5 kA qoplash quvvatiga ega. Ushbu quvvatni 15 kA gacha oshirish taklif etiladi.

Joyda qoplanmagan neytral tizimda avtobuska to'g'ri tortish oqimi uchun qayta modellashtirish bajarildi, natijalar Jadval 4-da ko'rsatilgan.

Jadval 4 Arrester bilan (yaxshilangan choralar) neytral nuqtadagi maksimal yuqori voltaj

Jadval 3 va 4 ni solishtirganda, transformatorning terminalida arrester o'rnatish neutral nuqtadagi raqimga tushgan yarmolni kamaytirishda nafoyda emas. Ammo surge arresterining chiqarilishi quvvatini oshirish overvoltage cheklashda o'zroq yaxshilaydi. Shuning uchun, ushbu usul tavsiya etiladi. Surge arrester ishlab chiqaruvchilari texnologik rivojlanishga e'tibor qaratish orqali chiqarilishi quvvatini oshirishni maslahat beriladi.

4. Xulosa

a) Shinalar va transformatorning neutral nuqtasiga surge arrester o'rnatish, uzlovchi liniyalardan kelib chiqqan yarmoldan sababli neutral nuqtadagi overvoltage cheklashda samarali.
b) Agar substation to'g'ri yarmolga tushsa, grounding qilingan bo'lmagan transformatorning neutral nuqtasida yuqori overvoltage yuzaga kela oladi. Bu effekt qisman grounding qilingan bo'lmagan sistemalarda ko'proq ifoda topadi, va mavjud overvoltage himoyasi shemalarida, neutral nuqtaning izolyatsiyasi hali ham zarar boldi.
c) Transformatorning terminalida surge arrester o'rnatish, neutral nuqtadagi overvoltage cheklashda muhim ta'sir ko'rsatmaydi; neutral nuqtadagi surge arresterning chiqarilishi quvvatini oshirish, overvoltage cheklash uchun samarali usul hisoblanadi.