Ontwerp Berekenings vir Neutrale Aardingsskemas en Aardingstransformator Maatstelling in Nutsgrootte Son-PV Anlegge

1 Klassifikasie van Neutrale Grondingmetodes vir Son-PV-Kragstasies

Gedruk deur verskille in spantingsvlakke en roosterstrukture oor die wêreld, word die neutrale grondingmetodes van kragstelsels hoofsaaklik ingedeel in nie-effektiewe gronding en effektiewe gronding. Nie-effektiewe gronding sluit in neutrale gronding deur boogverdwynspule en ongegronde neutrale stelsels, terwyl effektiewe gronding bestaan uit vaste neutrale gronding en neutrale gronding deur weerstande. Die keuse van 'n neutrale grondingmetode is 'n omvattende kwessie wat rekening hou met aspekte soos relaibele beskermingsensitiwiteit, toerustingisolasiestandarde, beleggingskoste, kontinue kragvoorsiening, bedryf en instandhouding, foutomvang, en impak op stelselstabiliteit.

1.1 Nie-effektiewe Gronding
1.1.1 Neutrale Gronding deur Boogverdwynspule

'n Boogverdwynspul word by die neutrale punt van die stelsel geïnstalleer. Tydens foute, kompenseer die induktiewe stroom die stelsel se kapasitiewe stroom, en die grondingspuntfoutstroom is die resinduktiewe stroom na kompensasie. Wanneer 'n enkele-fase grondingsfout voorkom, kompenseer die spul die kapasitiewe stroom om die grondingboog vinnig te doof, onderbreek dit onderbreekende bogen en oorspanning. Die stelsel kan vir 'n tyd na die fout voortgaan, wat dit geskik maak vir hoëbetroubare kragvoorsieningstoepassings.

Kernkenmerke:

• Beskerming & Bedryf: Klein grondingstroom maak dat gewone nulreeksstroombeskerming sensitief tekortkom, wat komplekse enkele-fase grondingsbeskerming benodig. Die spul moet in 'n oorkompensasie-modus werk; bediener moet parameters tydig aanpas met veranderinge in die rooster, wat instandhouding kompliseer.

• Konfigurasie: Vermy geconcentreerde installasie van meerdere spule of enkele-spul opstelling om kompensasiefout te voorkom.

• Toepasbaarheid & Beperkings: Geskik vir stelsels met groot enkele-fase grondingskapasitiewe strome, wat toerustingtermiese effekte verminder en kort-termyn voortgesette kragvoorsiening moontlik maak. Maar relaibele beskerming kan nie vinnig foute afsny in medium-groot PV-stasies nie. Daarom word dit minder gebruik in MW-vlak en hoër PV-stasies en 10 kV/35 kV busbars, met vroeë boogverdwynspulstelsels wat geretrofiteer word.

1.1.2 Ongegronde Neutraal

Ongegronde neutrale stelsels (nie-effektiewe gronding) het foutstrome van lyn/toerusting kapasitiere koppeling tydens enkele-fase foute, sonder 'n kortsluitinglus. Dit laat 1–2 ure foutbedryf toe weens lae strome en behoude fase-tussen-spannings, maar dra risiko vir boogherlewingsoverspanning wat hoë isolering vereis. Geskik vir klein kapasitiewe strome (bv. PV-inwerter AC-kante, ongegronde lagspannings-transformers).

1.2 Effektiewe Gronding
1.2.1 Vaste Neutrale Gronding

Bied hoë foutstroom, sensitiewe beskerming, lae overspanning, en versoepelde isolering, maar dra risiko vir verminderde betroubaarheid weens te hoë grondingstrome en ernstige kommunikasie-verstoring. Algemeen in ≥50 MW PV-stasies' ≥110 kV HV-transformers, met neutrale isolasieswitsels/blydsman om fleksibele gronding te bewerkstellig.

1.2.2 Neutrale Weerstand Gronding

Voer aktiewe stroom > kapasitiewe stroom in via neutrale weerstande, wat hoogsensitive nulreeksbeskerming moontlik maak vir vinnige foutisolering. Voordelige:

• Stabiele parameters: Geen aanpassings nodig tydens beginbedryf nie.

• Isoleringsekonomie: Lae isoleringvereistes vanweë vinnige foutverwydering.

• Toepassing: Lange kabelstelsels, hoëkapasiteit transformers/motors, en PV-stasies met hoë kapasitiewe strome.

• Spanningshiërargie:

• ≥220 kV: vaste gronding

• 66–110 kV: meerderheid vaste, minderheid nie-vaste

• 6–35 kV: meerderheid nie-vaste, minderheid vaste

2 Berekening van Grondtransformer Kapasiteit

Vir MW-skaal PV-stasies' 10/35 kV busse (weerstand gronding), is spesifieke grondtransformers nodig indien neutralen nie-uitgelei word. Berekeningstappe:

• Primêre spanning: Stem saam met stelsel busspanning.

• Kapasitiewe stroom: Som van kabel/luglynstrome plus substasietoerustingseffekte.

• Weerstandswaarde: verseker vinnige nulreeksbeskermingaktivering.

• Transformer kapasiteit: Rekening hou met grondweerstandsklasse; insluit sekondêre belasting indien as stasiekrag dien.

3 Voorbeeld van Grondtransformer Kapasiteitsberekening
3.1 Projek Oorsig
'n 50 MW sentraal gevestigde PV-kragstasie met vaste montasies op 1340 m hoogte (jaarlikse gemiddeld 3°C) vereis geen derating vir hoogte of lugvochtigheid nie. Bestaan uit 50×1 MW sub-array's, DC word omgekeerd en gestap tot 35 kV plaaslik. Tien sub-array's vorm 'n kollektorlyn wat in 'n 35 kV enkel-busstelsel vloei, dan gestap tot 110 kV (vast gegrond neutrals). Die 35 kV stap-op stasie sluit in 'n LV-hooftransformer, 5 PV-kollektorlyne, grondtransformer, stasiekragtransformer, reaktiewe kompensasie, en PT-sirkels, met weerstand gronding vir die neutrals.

3.2 Kapasiteitsberekening van Grondtransformer
3.2.1 Gronding Metode

Die primêre bepaalde spanning van die grondtransformer stem saam met die 35 kV stelselspanning. 35 kV kollektorlyne is hoofsaaklik direk-begrawe kable (34 km totaal), met 2 km luglyne.

• Enkele-fase grondingskapasitiewe stroom vir 35 kV lugkollektorlyne:Ic1=3.3×U_L×L×10−3=0.231A

• Enkele-fase grondingskapasitiewe stroom vir 35 kV kabelkollektorlyne:Ic2=0.1×U_L×L=119A

( U_L): roosterspanning (kV); L: lynlengte (km))

Met 'n 13% toename in die 35 kV substasie se kapasitiewe stroom, oorskry die berekende enkele-fase grondingskapasitiewe stroom van die PV-stasie 10 A. Dus, gebruik die 35 kV bus neutrale punt weerstand gronding.

3.2.2 Grondtransformer Kapasiteit

Vir die grondweerstand, is die primêre spanning U_R≥21.21kV. In geval van 'n enkele-fase fout, is die aardfoutstroom ingestel op 150–500 A, dus I_R=400A, en met R=50.5Ω，P_R≥U_R×I_R.In lae-weerstand grondingstelsels, is die grondtransformer kapasiteit 1/10 van die foutstroom - ooreenstemmende kapasiteit. As 'n aparte stasiekragtransformer bestaan, word sekondêre belasting genegeer. Met inagneming van tegniese-ekonomiese faktore, meteorologiese toestande, en hoogte, is die kapasiteit ingestel op 1000 kVA.

4. Konklusie

Die ontwikkeling van hernubare energie soos fotovoltaïk voldoen aan die industriële ontwikkelingsbeleide van lande wêreldwyd. Die neutrale grondingmetode het 'n impak op aspekte soos die ontwerp en bedryf van die kragstelsel. Wanneer die neutrale grondingmetode vir die stelsel gekies word, moet die impak op die betroubaarheid van die kragvoorsiening van die stelsel, die isolasievlak van toerusting, sowel as die moeilikheid van die implementering van relaibele beskerming, omvattend oorweeg word.