Утилиталық өлшемдегі күн энергиясы ПВ электростанцияларында нейтраль жердеу схемалары үшін есептер және жердеу трансформаторларының өлшемдері
1 Жарық күн энергиясы электр станциялары үшін нейтральды басқытудың әдістерінің түрлері
Аймақтар арасындағы напрямдандық деңгейлері мен түзеткі салдарының құрылымына байланысты, электр энергиясы системасының нейтральды басқыту әдістері негізінен жоғары өндірістік басқыту және тиімді басқыту үшін бөлінеді. Жоғары өндірістік басқыту - бұл дуга жою спиралдары арқылы нейтральды басқыту және нейтраль басқыталмаған системалар, ал тиімді басқыту - нейтралды толық басқыту және нейтралды өмірлер арқылы басқыту. Нейтральды басқыту әдісін таңдау - бұл релейдік қорғау ұстанымының міндеттілігі, жабдықтың диэлектрикалық деңгейлері, қосымша қаржы көлемдері, энергия қамтамасыз ету үздігі, қызмет ету және өңдеу қиындығы, жұқтыру аймағы, және система стабилдігіне тәсілдерін қарастыру қажет.
1.1 Жоғары өндірістік басқыту
1.1.1 Дуга жою спиралдары арқылы нейтральды басқыту
Дуга жою спиралы системаның нейтраль нүктесінде орнатылады. Жұқтыру уақытында индуктивті ағым системаның капацитивті ағымын компенсациялау үшін, ал басқыту нүктесіндегі жұқтыру ағымы - компенсациядан кейін қалдық индуктивті ағым болады. Егер бір фазаның жерге басқытуы пайда болса, спирал капацитивті ағымды компенсациялап, жерге басқыту дугасын тез жоюмен, қатысулы дугаларды және жоғары напрямдандықты жою. Система жұқтырудан кейін бірнеше уақыт ішінде қалып тұра алады, жоғары қамтамасыз ету үшін пайдалы.
Негізгі өзгөшеліктер:
Қорғау және қызмет ету: Кішкентай жерге басқыту ағымы орташа нөлдік ағым қорғауына ұстанымдылық емес, қатысулы дугалар үшін татаң қорғау қажет. Спиралды жоғары компенсация режимінде әрекет етуі керек; операторлар өзара өзгерістерге қарай параметрлерді ұзақ уақыт ішінде өзгертуі керек, өңдеу қиындығын арттырады.
Конфигурация: Бірнеше спиралдарды немесе бір спиралды концентралды түрде орнатуын қолданбау, компенсация қатеуін жеңілдету үшін.
Қолданылу және шектеулер: Кішкентай бір фазаның жерге басқыту капацитивті ағымы бар системаларға қолданылатын, жабдықтың термиялық әсерлерін азайту және краткосрочты қамтамасыз ету үшін қолданылады. Бірақ релейдік қорғау орташа-үлкен PV станцияларында тез жұқтыруларды жою үшін қолданылмайды. Сондықтан MW деңгейіндегі және одан жоғары PV станцияларында және 10 kV/35 kV автобусында аз қолданылады, ал дуга жою спиралдарын қолдану системалары модернизациялануда.
1.1.2 Нейтралды басқыталмаған
Нейтралды басқыталмаған системалар (жоғары өндірістік басқыту) бір фазаның жерге басқытуында линия/жабдық капацитивті байланысты ағымдарды қамтиды, жоғары напрямдандық басқыту үшін қысқартылған цикл жоқ. Бұл қысқа ағымдар және сақталған фазалар арасындағы напрямдандықтар үшін 1-2 сағат жұқтыру қызметін қамтиды, бірақ дуга қайта жарылуына және жоғары напрямдандықтарға қауіп береді, олар үшін жоғары диэлектрикалық қажет. Кішкентай капацитивті ағымдар үшін қолданылады (мысалы, PV инверторларының AC жағы, нейтралды басқыталмаған төмен напрямдандық трансформаторлар).
1.2 Тиімді басқыту
1.2.1 Нейтралды толық басқыту
Жоғары жұқтыру ағымы, ұстанымды релейдік қорғау, төмен жоғары напрямдандық, және диэлектрикалық талаптарды азайту, бірақ чрезмер жерге басқыту ағымдарынан қамтамасыз ету үздігінің азалауы және қатынау қызметіне зиянды әсер. ≥50 MW PV станцияларының ≥110 kV жоғары напрямдандық трансформаторларында кеңінен қолданылады, нейтралды басқыту үшін изоляциясыз басқыту заттары/жарықты ауыршыру заттары қолданылады.
1.2.2 Нейтралды өмірлер арқылы басқыту
Нейтралды өмірлер арқылы активті ағым > капацитивті ағым енгізіледі, бұл тез жұқтыру үшін ұстанымды нөлдік қорғауға мүмкіндік береді. Адлеттері:
Тұрақты параметрлер: Бастапқы қызмет ету кезінде өзгерту қажет емес.
Диэлектрикалық экономика: Тез жұқтыру үшін төмен диэлектрикалық талаптар.
Қолдану: Узун кабель системалары, үлкен өмірлердің трансформаторлары/моторлары, және жоғары капацитивті ағымдар бар PV станциялары.
Напрямдандық деңгейлері:
≥220 kV: толық басқыту
66–110 kV: көпшілік толық, аз саны толық емес
6–35 kV: көпшілік толық емес, аз саны толық
2 Басқыту трансформаторының өмірін есептеу
MW деңгейіндегі PV станцияларының 10/35 kV автобусында (өмірлер арқылы басқыту) нейтралды басқыталмаған жағдайда әрекет ету үшін арналған басқыту трансформаторлары қажет. Есептеу кадамдары:
Бастапқы напрямдандық: Системаның автобус напрямдандығына сәйкес келуі керек.
Капацитивті ағым: Кабель/ағаш сызықтардың ағымдарын қосу, ал қосымша стансиялық жабдықтарды ескере отырып.
Өмірлердің мәні: Тез нөлдік қорғау қосымшасын қосу үшін.
Трансформатордың өмірі: Басқыту өмірлерінің өмірін ескере отырып; егер стансиялық энергия ретінде қызмет етсе, онда екінші жүйелерді қосу.
3 Басқыту трансформаторының өмірін есептеу мысалы
3.1 Проекттің жалпы ерекшеліктері
1340 м биіктіктегі (жылына орташа 3°C) қойылған 50 MW централды PV энергия станциясы биіктік пен тығыздық үшін қысқартылмайды. 50×1 MW бөліктерден тұратын, DC түрінде инверторленіп, 35 kV-ке дейін жоғарылатын. Он бөліктер 35 kV бір автобус жүйесіне қосылады, содан 110 kV-ге (нейтралды толық басқыталған) жоғарылатын. 35 kV жоғарылату станциясы төмен напрямдандық бастапқы трансформатор, 5 PV жинақ сызығы, басқыту трансформатор, стансиялық трансформатор, реактивті компенсация, және PT цептерін қамтиды, нейтралды өмірлер арқылы басқыталған.
3.2 Басқыту трансформаторының өмірін есептеу
3.2.1 Басқыту әдісі
Басқыту трансформаторының бастапқы өмірі 35 kV жүйе напрямдандығына сәйкес келеді. 35 kV жинақ сызықтары негізінен жерге түсірілген кабельдер (жалпы 34 км), 2 км ағаш сызық.
35 kV ағаш жинақ сызықтарының бір фазаның жерге басқыту капацитивті ағымы:Ic1=3.3×UL×L×10−3=0.231A
35 kV кабель жинақ сызықтарының бір фазаның жерге басқыту капацитивті ағымы:Ic2=0.1×UL×L=119A
( UL): жүйе фазалар арасындағы напрямдандық (kV); L: сызық ұзындығы (км))
35 kV стансиясындағы капацитивті ағым 13% артқан және PV станциясының бір фазаның жерге басқыту капацитивті ағымы 10 A-дан астам. Сондықтан 35 kV автобус нейтрал нүктесінде өмірлер арқылы басқыту қолданылады.
3.2.2 Басқыту трансформаторының өмірі
Басқыту өмірлері үшін бастапқы напрямдандық UR≥21.21kV. Бір фазаның жерге басқытуында жерге басқыту ағымы 150–500 A деп қабылданады, IR=400A, R=50.5Ω，PR≥UR×IR.Төмен өмірлер арқылы басқыту системаларында басқыту трансформаторының өмірі жұқтыру ағымының 1/10 өмірі болады. Егер жеке стансиялық трансформатор болса, екінші жүйелер ескерілмейді. Техникалық-экономикалық факторлар, метеорологиялық шарттар және биіктік ескерілген, өмірі 1000 kVA деп қабылданады.
4.Нәтиже
Фотоэнергетика сияқты жаңартылған энергияның өсуі дүние жүзіндегі өндірістік қалыптасу саясатына сәйкес келеді. Нейтралды басқыту әдісі электр энергиясы системасының құрылымдау және қызмет ету аспекттеріне әсер етеді. Системаның нейтралды басқыту әдісін таңдау кезінде, системаның энергия қамтамасыз ету үздігіне, жабдықтардың диэлектрикалық деңгейлеріне, релейдік қорғау қызметін қолдану қиындығына қарай өзара қарастыру қажет.
