110 kV Transformator Neytral Nöqtəli Torpaqlama Üsullarının Seçimi və Mühafizəsi Konfiqurasiyasının Optimallaşdırılması

Giriş

Yüksək gərginlikli enerji sistemlərində transformatorun neytral nöqtəli torpaqlama metodu sistemin təhlükəsizliyinə, etibarlılığına və sabitliyinə təsir edən vacib amildir. 110 kV-luq enerji sistemləri üçün neytral nöqtəli torpaqlama metodunun seçimi avadanlıqların izolyasiya səviyyələrinə, həddindən artıq gərginlikdən qorunmaya, rele mühafizəsi konfiqurasiyasına və enerji təchizatının etibarlılığına birbaşa təsir göstərir. Çində 110 kV-luq sistemlər adətən a-nı qəbul edir qismən effektiv torpaqlama metodu, bəzi transformator neytral nöqtələrinin birbaşa torpaqlandığı, digərlərinin isə torpaqlanmadığı yerdə, tək fazalı qısaqapanma cərəyanlarını məhdudlaşdırmaqla yanaşı, həddindən artıq gərginlik təhdidlərinin qarşısını almağı hədəfləyir.

Bu məqalədə müxtəlif 110 kV-luq transformator neytral nöqtəli torpaqlama metodlarının xüsusiyyətləri, üstünlükləri və məhdudiyyətləri təhlil edilir, optimal mühafizə konfiqurasiya strategiyaları araşdırılır və gələcək inkişaf tendensiyaları təqdim olunur.

110 kV Transformatorlar üçün 1 Əsas Neytral Nöqtə Torpaqlama Üsulları

1.1 Birbaşa Torpaqlama

Birbaşa torpaqlamatransformatorun neytral nöqtəsinin yerə birbaşa qoşulmasına aiddir. Bu üsul neytral nöqtə potensialını effektiv şəkildə müəyyən edir və tək fazalı torpaqlama qırıqlığı zamanı nasaz olmayan fazalı gərginliyin artmasının fazalı gərginliyin 1,4 qatını keçməməsini təmin edir. Bu, avadanlıq izolyasiyası tələblərini azaltmağa və xərcləri azaltmağa kömək edir.

Lakin, əhəmiyyətli bir çatışmazlıq odur ki, çox yüksək tək fazalı torpaqlama cərəyanı(bir neçə min amperə qədər), bu da dövrə açarının kəsmə qabiliyyətinə və sistemin sabitliyinə təsir göstərə bilər. Buna görə də, birbaşa torpaqlama ümumiyyətlə nasazlığın tez bir zamanda aradan qaldırılmasının zəruri olduğu 110 kV və daha yüksək gərginlikli sistemlərdə istifadə olunur.

1.2 Torpaqlanmamış Neytral

Birində torpaqlanmamış sistem, transformatorun neytral nöqtəsi torpaqdan izolyasiya olunur. Tək fazalı torpaqlama nasazlığı baş verdikdə, nasazlıq cərəyanı çox azdır (əsasən sistemin tutumlu cərəyanı) və bu da sistemin qısa müddət (adətən 2 saata qədər) işləməsinə imkan verir. Bu, əhəmiyyətli dərəcədə artırır enerji təchizatı etibarlılığı.

Lakin, torpaqlanmamış sistemlərdə tək fazalı torpaqlama nasazlığı nasaz olmayan faz gərginliyinin xətt gərginliyi səviyyəsinə qalxmasına səbəb ola bilər. İzolyasiya zəifdirsə, bu, fazadan fazaya nasazlığa çevrilərək dağılmaya səbəb ola bilər. Bundan əlavə, aralıq qövs torpaqlaması nasazlıq yarada bilər. qövs həddindən artıq gərginliyi, faz gərginliyinin 3-3,5 qatına çatır və transformator izolyasiyasına təhlükə yaradır.

1.3 Kiçik İmpedans Vasitəsilə Torpaqlama

Birbaşa torpaqlama və torpaqlanmamış sistemlərin üstünlüklərini və çatışmazlıqlarını tarazlaşdırmaq üçün impedans topraklama metodutez-tez istifadə olunur. Buraya kiçik bir müqavimət və ya kiçik bir reaktiv müqavimət vasitəsilə torpaqlama daxildir.

• Kiçik Müqavimətli Torpaqlama: Qüsur cərəyanını bir neçə yüz amperə qədər məhdudlaşdırır, sistemə təsiri azaldır və eyni zamanda sürətli qoruma əməliyyatını təmin edir. Bu üsul həddindən artıq gərginliyi effektiv şəkildə yatırır və böyük tutumlu cərəyanlara malik kabel intensiv paylama şəbəkələri üçün uyğundur.
• Kiçik Reaksiya Torpağı: Sistemin tutum cərəyanını induktiv cərəyan vasitəsilə kompensasiya edə bilər və qövsün yenidən alovlanma ehtimalını azaldır. Bu metod çox vaxt kompensasiya olunmuş torpaqlama metodu hesab olunur.

Kiçik impedans vasitəsilə torpaqlama həm birbaşa, həm də torpaqlanmamış sistemlərin üstünlüklərini birləşdirir, həddindən artıq gərginliyin qarşısını alır və nisbətən yüksək enerji təchizatı etibarlılığı təmin edir. 110 kV-luq sistemlərdə, xüsusən də əhəmiyyətli tutumlu cərəyanlara malik və ya yüksək enerji keyfiyyəti tələb edən sistemlərdə geniş istifadə olunur.

110 kV Transformator Neytral Nöqtələri üçün 2 Mühafizə Konfiqurasiyası

2.1 Həddindən artıq gərginlik təhdidləri

110 kV-luq transformatorun neytral nöqtəsinin izolyasiya səviyyəsi adətən yarı izolyasiyalı, gərginlik reytinqi xəttin ucunun yalnız üçdə birindədir. Bu, neytral nöqtəni həddindən artıq gərginlik zədələnməsinə qarşı həssas edir. Əsas həddindən artıq gərginlik növlərinə aşağıdakılar daxildir:

• Güc Tezliyinin Aşırı GərginliyiXətt keçidindən, asimmetrik qısaqapanmalardan və ya qəfil yük itkisindən irəli gəlir.
• Rezonans Həddindən Artıq GərginliyiSistem əməliyyatları və ya nasazlıqları zamanı induktiv və tutum elementləri arasındakı qarşılıqlı təsirlərdən qaynaqlanan rəqslər.
• Kommutasiya Həddindən Artıq Gərginlik: Dövrə açarlarının açılması və ya bağlanması zamanı maqnit və elektrostatik enerjinin çevrilməsi nəticəsində yaranır.
• İldırımın həddindən artıq gərginliyiİldırım vurması nəticəsində yaranır, yüksək amplituda və qısa müddətlə xarakterizə olunur.

2.2 Ümumi Qoruyucu Cihazlar

Transformatorun neytral nöqtəsini qorumaq üçün aşağıdakı qoruyucu qurğular geniş istifadə olunur:

• Dalğalanmanı dayandıranlarBunlar ildırım həddindən artıq gərginliyini və müəyyən kommutasiya həddindən artıq gərginliklərini məhdudlaşdırır. Lakin, standart gərginlik qoruyucuları 110 kV-luq transformator neytral nöqtələrinin aşağı izolyasiya səviyyəsi üçün çox vaxt qeyri-kafi olur və bu da seçimi çətinləşdirir.
• İzolyasiya boşluqlarıBunlar güc tezliyi və rezonans həddindən artıq gərginliklərindən qoruyur. Həddindən artıq gərginlik baş verdikdə, boşluq parçalanır və gərginlik artımını məhdudlaşdırmaq üçün neytral nöqtəni torpaqlayır. Çatışmazlıqlardan biri də boşluq məsafəsini dəqiq tənzimləməkdə çətinlik çəkməkdir ki, bu da qorumanın səhv koordinasiyasına səbəb ola bilər.
• Dalğalanma Əleyhinə və Boşluğun Paralel QoşulmasıBu, geniş istifadə olunan qoruma metodudur. Gərginlik tənzimləyicisi ildırım həddindən artıq gərginliyini idarə edir, boşluq isə güc tezliyi və rezonans həddindən artıq gərginliklərini həll edir. Boşluq həmçinin gərginlik tənzimləyicisini onun sıradan çıxmasına səbəb ola biləcək həddindən artıq güc tezliyi həddindən artıq gərginliklərindən qoruyur. Bu yanaşma tamamlayıcı üstünlüklər təklif edir.

2.3 Rele Mühafizəsi Konfiqurasiyası

110 kV-luq transformatorun neytral nöqtəsi üçün rele mühafizəsi əsasən aşağıdakı aspektləri əhatə edir:

• Sıfır Ardıcıllıqla Cərəyandan QorunmaBirbaşa torpaqlanmış transformatorlar üçün sıfır ardıcıllıqla cərəyan mühafizəsi torpaqlama qüsurlarını tez bir zamanda aradan qaldırmaq üçün konfiqurasiya edilir. Mühafizə adətən hissələrə bölünür və qüsurun lokalizasiyası üçün qısa müddətli gecikmələr, transformatorun bütün tərəflərinin sönməsi üçün isə daha uzun müddətli gecikmələr olur.
• Sıfır Ardıcıllıqla Gərginlikdən Qoruma və Boşluq Cərəyanından QorumaTorpaqlanmamış transformatorlar üçün sıfır ardıcıllıqlı gərginlik qorunması və boşluq cərəyanının qorunması qurulur. Torpaqlama nasazlığı sistemin torpaqlama nöqtəsini itirməsinə və neytral nöqtə gərginliyinin artmasına səbəb olduqda, boşluq pozulur. Boşluq cərəyanının qorunması və ya sıfır ardıcıllıqlı gərginlik qorunması transformatoru hər tərəfdən sıradan çıxarmaq üçün vaxt gecikməsi (0,3–0,5 saniyə) ilə təsir göstərir.
• Ehtiyat Qoruma KoordinasiyasıSeçiciliyi təmin etmək üçün sıfır ardıcıllıqla qorunma vaxt gecikmələri əlaqələndirilməlidir. Məsələn, transformatorda ehtiyat mühafizə üçün vaxt gecikməsi, onun ehtiyat mühafizə etdiyi xətt mühafizəsinin vaxt gecikməsindən daha uzun olmalıdır.

3 Optimallaşdırma Tövsiyələri və İş Təhlili

3.1 Ənənəvi Metodların Məhdudiyyətləri

İstifadə edərkən boşluqlara paralel dalğalanma dayandırıcılarıBu yanaşmanın geniş yayılmış bir hissəsi olmasına baxmayaraq, bir sıra çatışmazlıqları var:

• Dalğalanmanı dayandıran cihazın seçilməsində çətinlik110 kV transformatorun neytral nöqtələri üçün həm yüksək davamlı işləmə gərginliyi, həm də aşağı ildırım impulsu qalıq gərginliyinin tələblərinə cavab verən standart gərginlik qoruyucuları tapmaq çətindir.
• Boşluqların Qurulmasında ÇətinliklərHava boşluğunun pozulması gərginliyi dispersiyaya məruz qalır və bu da "torpaq itkisi" və "torpaqla" nasazlıq şəraitində boşluq əməliyyatının dəqiq şəkildə əlaqələndirilməsini çətinləşdirir.
• Rele Mühafizəsinin Mürəkkəbliyi"Torpaq itkisinə" qarşı qorunma (məsələn, sıfır ardıcıllıqla həddindən artıq gərginlik və boşluqdan artıq cərəyan qorunması) nasaz ola bilər və bu da əlavə bloklama meyarlarını tələb edir ki, bu da mürəkkəbliyi artırır və etibarlılığı azaldır.

3.2 Kiçik Reaksiya Vasitəsilə Torpaqlamanın Üstünlükləri

Tədqiqat və təcrübə göstərir ki, neytral nöqtəni kiçik bir reaktiv vasitəsilə torpaqlamaənənəvi qismən torpaqlama metodlarına nisbətən əhəmiyyətli üstünlüklər təklif edir:

• Azaldılmış İzolyasiya Səviyyəsi TələbləriKiçik reaktiv torpaqlama tətbiq edildikdən sonra, transformatorun neytral nöqtəsinin izolyasiya səviyyəsi 35 kV-dan 20 kV-a endirilə bilər ki, bu da gərginlik azaldan və boşluqlara ehtiyacı aradan qaldırır və mühafizə konfiqurasiyasını sadələşdirir.
• Vahid Torpaqlama RejimiBu metod təcrid olunmuş əsassız sistemin yaranmasını aradan qaldırır, əlaqəli qorunmanın sadələşdirilməsinə və ya buraxılmasına imkan verir və bununla da etibarlılığı artırır.
• Üstünlüklərin Saxlanılması: Tək fazalı qısaqapanma cərəyanlarını məhdudlaşdırarkən, sadə və etibarlı sıfır ardıcıllıqla qorunma kimi qismən torpaqlamanın üstünlüklərini qoruyur.

3.3 Hadisə Tədqiqatının Təhlili

Buna misal olaraq 110 kV-luq terminal yarımstansiyasının transformasiyasını göstərmək olar. Orijinal dizaynda istifadə edilmişdir boşluğa paralel dalğalanma əleyhinə cihazneytral nöqtə qorunması üçün. Lakin, kiçik reaktiv torpaqlama tətbiq edildikdən sonra, transformatorun neytral nöqtəsinin izolyasiya səviyyəsi tələbi azaldıldı, mühafizə cihazları sadələşdirildi və əməliyyat etibarlılığı artırıldı. Hesablamalar göstərdi ki, torpaqlama müqaviməti nasazlıq cərəyanını bir neçə yüz amperlə məhdudlaşdıra bilər və sıfır ardıcıllıqla qorunma asanlıqla əlaqələndirilə bilər.

Başqa bir iş 110 kV-luq yarımstansiyada baş vermiş nasazlıqla bağlı idi. Bu nasazlıqda giriş xəttindəki müvəqqəti tək fazalı torpaqlama nasazlığı neytral nöqtə boşluğunun qırılmasına və transformatorun sıradan çıxmasına səbəb olmuşdu. Təhlil göstərdi ki, xətt nasazlığı müvəqqəti olsa da, çox sayda asinxron mühərrikdən gələn rəyyük tərəfində qövs üçün enerji təmin edir və nasazlığı saxlayır. Bu, əhəmiyyətli mühərrik yüklərinə (ekvivalent mənbələrə) malik transformatorlar üçün dizayn mərhələsində sıfır ardıcıllıqla həddindən artıq cərəyan, boşluq cərəyanı və sıfır ardıcıllıqla gərginlikdən qorunma da daxil olmaqla tam neytral nöqtə qorunmasının vacib olduğunu vurğulayır.

4 Nəticə və Perspektiv

110 kV-luq transformatorun neytral nöqtəli torpaqlama metodunun və onun mühafizə konfiqurasiyasının seçilməsi sistem strukturunun, yük xüsusiyyətlərinin və etibarlılıq tələblərinin nəzərə alınmasını tələb edən çoxşaxəli bir işdir. Ənənəvi qismən torpaqlama metodunun gərginlik azaldıcıları və boşluqlarla birləşdirilməsi geniş yayılmış olsa da, cihaz seçimində və parametrlərin koordinasiyasında çətinliklərlə üzləşir. kiçik reaktiv topraklama metodupotensial olaraq izolyasiya tələblərini azaltmaq, qorumanı sadələşdirmək və etibarlılığı artırmaqla perspektivli bir alternativ təklif edir.

Gələcək inkişaf tendensiyaları aşağıdakı sahələrə yönələcək:

• Yeni Cihazların Tətbiqi: Məsələn, gərginlik azaldıcıları ilə paralel istifadə edilən kompozit boşluqlar və ya idarə olunan boşluqlar, qorumanın etibarlılığını və dəqiqliyini artırır.
• Rəqəmsal Qoruma TexnologiyasıTorpaqlama qırıqlarından qorunmanın həssaslığını və etibarlılığını artırmaq üçün qabaqcıl alqoritmlərlə (məsələn, dalğa formasının identifikasiyası, harmonik analiz) mikrokompüter əsaslı qorunmadan istifadə.
• Standartlaşdırma və ModullaşdırmaDizayn və texniki xidməti sadələşdirmək üçün standartlaşdırılmış və modulyar neytral nöqtə mühafizə avadanlığının hazırlanması.

Xülasə, 110 kV-luq transformatorun neytral nöqtəli torpaqlama metodunun və mühafizə konfiqurasiyasının optimallaşdırılması enerji sisteminin təhlükəsizliyini, etibarlılığını və iqtisadi istismarını artırmaq üçün çox vacibdir. Texnoloji irəliləyişlərlə daha ağıllı və səmərəli həllərin ortaya çıxması və geniş tətbiq tapması gözlənilir.