युटिलिटी-स्केल सोलर पीवी प्लान्टहरूमा न्यूट्रल ग्राउंडिङ स्कीमहरू र ग्राउंडिङ ट्रान्सफर्मरको आकार निर्धारण गर्ने डिझाइन क्याल्कुलेशनहरू
१ सोलर फोटोवोल्टेइक पावर स्टेशनको लागि न्यूट्रल ग्राउंडिङ विधिहरूको वर्गीकरण
क्षेत्र अनुसार वोल्टेज स्तर र ग्रिड संरचनाको भिन्नताका प्रभावमा, पावर सिस्टेमको न्यूट्रल ग्राउंडिङ विधिहरू मुख्यतया अप्रभावी ग्राउंडिङ र प्रभावी ग्राउंडिङ दुई श्रेणीमा विभाजित हुन्छन्। अप्रभावी ग्राउंडिङमा अर्क विलोपन कोइल द्वारा न्यूट्रल ग्राउंडिङ र न्यूट्रल अग्राउंडिङ सिस्टमहरू समावेशित छन्, जबकि प्रभावी ग्राउंडिङमा न्यूट्रल सोलिड ग्राउंडिङ र रेझिस्टर द्वारा न्यूट्रल ग्राउंडिङ समावेशित छन्। न्यूट्रल ग्राउंडिङ विधिको चयन एक समग्र मुद्दा हो, जो रिले प्रोटेक्सन संवेदनशीलता, उपकरण इन्सुलेशन स्तर, निवेश खर्च, पावर सप्लाई निरन्तरता, संचालन र रख-रखावको कठिनाई, दोषको क्षेत्र, र प्रणाली स्थिरतामा प्रभाव आदि विचार गर्नुपर्छ।
१.१ अप्रभावी ग्राउंडिङ
१.१.१ अर्क विलोपन कोइल द्वारा न्यूट्रल ग्राउंडिङ
सिस्टेमको न्यूट्रल बिन्दुमा अर्क विलोपन कोइल स्थापित गरिन्छ। दोष घटना दौराँ, इन्डक्टिव करेन्टले सिस्टेमको कैपेसिटिभ करेन्टलाई ट्रान्सफर गर्छ, र ग्राउंडिङ बिन्दु दोष करेन्ट प्रतिस्थापन पछि अवशिष्ट इन्डक्टिव करेन्ट हुन्छ। जब एक फेज ग्राउंडिङ दोष घटना घटेको छ, कोइलले कैपेसिटिभ करेन्टलाई ट्रान्सफर गर्दै ग्राउंडिङ अर्कलाई झन्झलाई बाँध्ने र अन्तरालीय अर्क र ओवरवोल्टेज नियन्त्रण गर्न सक्छ। दोष पछि पनि सिस्टेम थोरै दिन संचालन गर्न सक्छ, जुन उच्च विश्वसनीयता युक्त पावर सप्लाई दृश्यमा उपयुक्त छ।
मुख्य विशेषताहरू:
प्रोटेक्सन र संचालन: छोटो ग्राउंडिङ करेन्टले सामान्य जीरो-सिक्वेन्स करेन्ट प्रोटेक्सनलाई संवेदनशील बनाउँदैन, जसले जटिल एक फेज ग्राउंडिङ प्रोटेक्सन आवश्यक बनाउँछ। कोइलले ओवर-कम्पेन्सेशन मोडमा काम गर्नुपर्छ; ऑपरेटरहरूले ग्रिड परिवर्तनको साथ तत्काल पैरामिटरहरू थप्नुपर्छ, यसले रख-रखाव जटिल बनाउँछ।
कन्फिगरेशन: बहुल अर्क विलोपन कोइलको सान्द्र इन्स्टॉलेशन वा एकल कोइल सेटअप टोकाउनुपर्छ, जसले कम्पेन्सेशन विफलता रोक्न सक्छ।
उपयोगिता र सीमाहरू: ठूलो एक फेज ग्राउंडिङ कैपेसिटिभ करेन्ट भएका सिस्टेमहरूमा उपयुक्त, जसले उपकरणको थर्मल प्रभाव घटाउँदै र छोटो अवधिको लागि निरन्तर पावर सप्लाई गर्न सक्छ। तर मध्यम-ठूलो PV स्टेशनहरूमा रिले प्रोटेक्सनले दोषलाई झन्झलाई काट्न सक्दैन। यसैले, MW-स्तर र त्यो भन्दा ठूलो PV स्टेशनहरू र 10 kV/35 kV बसबारहरूमा यसको प्रयोग धेरै भएको छैन, र प्रारम्भिक अर्क विलोपन कोइल सिस्टेमहरू रिट्रोफिट गरिएका छन्।
१.१.२ न्यूट्रल अग्राउंडिङ
न्यूट्रल अग्राउंडिङ सिस्टेमहरू (अप्रभावी ग्राउंडिङ) एक फेज दोष दौराँ लाइन/उपकरण कैपेसिटिभ कप्लिङ द्वारा दोष करेन्ट उत्पन्न गर्छ, जहाँ को शॉर्ट-सर्किट लूप छैन। यसले ठूलो करेन्ट र बचेको फेज वोल्टेजको कारण १-२ घण्टासम्म दोषित संचालन गर्न सक्छ, तर अर्क रेगेनिशन ओवरवोल्टेज जोखिम छ, जसले उच्च इन्सुलेशन आवश्यक बनाउँछ। छोटो कैपेसिटिभ करेन्ट (जस्तै, PV इन्वर्टर AC साइड, न्यूट्रल निकालिएको LV ट्रान्सफार्मर) लागि उपयुक्त।
१.२ प्रभावी ग्राउंडिङ
१.२.१ न्यूट्रल सोलिड ग्राउंडिङ
उच्च दोष करेन्ट, संवेदनशील प्रोटेक्सन, निम्न ओवरवोल्टेज, र आरामदायक इन्सुलेशन उपलब्ध गर्छ, तर अत्यधिक ग्राउंडिङ करेन्ट र गम्भीर कम्युनिकेशन इन्टरफियरेन्सको खतरा छ। ≥50 MW PV स्टेशनहरूको ≥110 kV HV ट्रान्सफार्मरमा सामान्य, जहाँ न्यूट्रल इसोलेशन स्विच/थंडर आरेस्टर फ्लेक्सिबल ग्राउंडिङको लागि प्रयोग गरिन्छ।
१.२.२ न्यूट्रल रेझिस्टन्स ग्राउंडिङ
न्यूट्रल रेझिस्टर द्वारा कैपेसिटिभ करेन्ट भन्दा अधिक एक्टिव करेन्ट इन्जेक्ट गर्छ, जसले जल्दी दोष अलगावका लागि उच्च-संवेदनशील जीरो-सिक्वेन्स प्रोटेक्सन सक्षम बनाउँछ। फाइदाहरू:
स्थिर पैरामिटर: प्रारम्भिक संचालनमा कुनै परिवर्तन आवश्यक छैन।
इन्सुलेशन अर्थतन्त्र: जल्दी दोष साफ गर्ने रूपमा निम्न इन्सुलेशन आवश्यकता।
प्रयोग: लामो केबल सिस्टेम, ठूलो क्षमताका ट्रान्सफार्मर/मोटर, र उच्च कैपेसिटिभ करेन्ट भएका PV स्टेशनहरू।
वोल्टेज स्तर:
≥220 kV: सोलिड ग्राउंडिङ
66–110 kV: बहुल सोलिड, कुनै असोलिड
6–35 kV: बहुल असोलिड, कुनै सोलिड
२ ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर क्षमता गणना
MW-स्तरका PV स्टेशनहरूको 10/35 kV बस (रेझिस्टन्स ग्राउंडिङ) लाई यदि न्यूट्रल निकालिएको छ भने, विशेष ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर आवश्यक छ। गणना चरणहरू:
प्राथमिक वोल्टेज: सिस्टेम बस वोल्टेजसँग मिलाउनुहोस्।
कैपेसिटिभ करेन्ट: केबल/ओवरहेड लाइन करेन्टहरू र सबस्टेशन उपकरणको प्रभाव जोड्नुहोस्।
रेझिस्टर मान: जल्दी जीरो-सिक्वेन्स प्रोटेक्सन सक्रिय हुनु निश्चित गर्नुहोस्।
ट्रान्सफार्मर क्षमता: ग्राउंडिङ रेझिस्टर रेटिंग लिन्छु, यदि स्टेशन पावर रूपमा सेवा गर्दा द्वितीयक लोडहरू शामिल गर्नुहोस्।
३ ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर क्षमता गणनाको उदाहरण
३.१ परियोजनाको सारांश
१३४० मिटर ऊँचाईमा (वार्षिक औसत ३°C) फिक्स्ड माउंटिङ भएको ५० MW सेन्ट्रलाइज्ड PV पावर स्टेशन जसमा उचाई वा आर्द्रताको कारण डेरेटिङ आवश्यक छैन। ५०×१ MW उप-सरेजहरू समावेशित, DC लाई लोकलमा इन्वर्ट गरिएको र ३५ kV मा उच्च गरिएको छ। दस उप-सरेजहरूले एक संकलन लाइन बनाउँदै ३५ kV एकल-बस सिस्टेममा फेड गरिन्छ, त्यसपछि ११० kV (सोलिडल्य ग्राउंडिड न्यूट्रल) मा उच्च गरिन्छ। ३५ kV उच्च गर्ने स्टेशनमा लोकल वोल्टेज ट्रान्सफार्मर, ५ PV संकलन लाइनहरू, ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर, स्टेशन सेवा ट्रान्सफार्मर, रिएक्टिभ कम्पेन्सेशन, र PT सर्किटहरू समावेशित छन्, जहाँ न्यूट्रलको लागि रेझिस्टन्स ग्राउंडिङ छ।
३.२ ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मरको क्षमता गणना
३.२.१ ग्राउंडिङ विधि
ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मरको प्राथमिक रेटेड वोल्टेज ३५ kV सिस्टेम वोल्टेजसँग मिलाउनुहोस्। ३५ kV संकलन लाइनहरू मुख्यतया डायरेक्ट-बरिएको केबलहरू (कुल ३४ km), र २ km ओवरहेड लाइनहरू छन्।
३५ kV ओवरहेड संकलन लाइनको लागि एक फेज ग्राउंडिङ कैपेसिटिभ करेन्ट: Ic1=3.3×UL×L×10−3=0.231A
३५ kV केबल संकलन लाइनको लागि एक फेज ग्राउंडिङ कैपेसिटिभ करेन्ट: Ic2=0.1×UL×L=119A
( UL): ग्रिड लाइन-टो-लाइन वोल्टेज (kV); L: लाइन लामो (km))
३५ kV सबस्टेशनको कैपेसिटिभ करेन्टमा १३% वृद्धि भएको छ, जसले गणना गरिएको PV स्टेशनको एक फेज ग्राउंडिङ कैपेसिटिभ करेन्ट १० A भन्दा बढी गर्छ। यसैले, ३५ kV बस न्यूट्रल बिन्दुमा रेझिस्टन्स ग्राउंडिङ प्रयोग गरिन्छ।
३.२.२ ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर क्षमता
ग्राउंडिङ रेझिस्टरको लागि, प्राथमिक वोल्टेज UR≥21.21kV। एक फेज दोष दौराँ, अर्थ-फाउल्ट करेन्ट १५०–५०० A र IR=400A, र R=50.5Ω गरी PR≥UR×IR। निम्न-रेझिस्टन्स ग्राउंडिङ सिस्टेममा, ग्राउंडिङ ट्रान्सफार्मर क्षमता दोष करेन्ट-संगत क्षमताको १/१० छ। अलग स्टेशन सेवा ट्रान्सफार्मर अस्तित्वमा द्वितीयक लोडहरू अनदेखिएको छन्। तकनीकी-आर्थिक फाइदाहरू, मौसमी क्षेत्र, र ऊँचाईको विचार गर्दा, क्षमता १००० kVA निर्धारण गरिएको छ।
४.निष्कर्ष
सोलर फोटोवोल्टेइक जस्ता अनविलुप्त ऊर्जाको विकास विश्वभरका देशहरूको उद्योग विकास नीतिहरूसँग अनुकूल छ। न्यूट्रल ग्राउंडिङ विधिले पावर सिस्टेमको डिजाइन र संचालनमा प्रभाव राख्छ। सिस्टेमको लागि न्यूट्रल ग्राउंडिङ विधि चयन गर्दा, सिस्टेमको पावर सप्लाई विश्वसनीयता, उपकरणको इन्सुलेशन स्तर, र रिले प्रोटेक्सन लागू गर्ने कठिनाईहरू जस्ता पक्षहरूको विचार गर्नुपर्छ।
