4 Möglichkeiten, die Kurzschlussfestigkeit von HV-Transformatoren zu verbessern (im Einsatz)
Kurzschlussfestigkeit
Es gibt viele Methoden, um das zu stärkenKurzschlussfestigkeit der Transformatoren: Verbesserung der Werkstoffe, Umgestaltung des Designs und gute Wartung im Betriebsprozess usw.
4 Möglichkeiten, die Kurzschlussfestigkeit von HV-Transformatoren zu verbessern (im Einsatz)
Dieser Artikel befasst sich jedoch mit Methoden für die verwendeten Transformatoren und mit denen, die schwer zu ändern oder teuer zu ändern sind.
Inhalt:
- Installation von Neutralreaktoren
- Installation von Drosseln der Strombegrenzungsreihe
- Installation von schnellen Switches mit hoher Kapazität
- Installation steuerbarer Fehlerstrombegrenzer
- Der Vergleich
- Anmerkungen
1. Installation von Neutralreaktoren
Normalerweise die Wahrscheinlichkeit, dass die Energiesysteme auf einander treffen einphasige Kurzschlussunfälle ist viel höher als die Wahrscheinlichkeit, dass Stromsysteme auf dreiphasige Kurzschlussunfälle treffen.
Der Einphasenkurzschlussstrom wird durch die positive Impedanz und die Nullimpedanz beeinflusst. Eine effektive Möglichkeit, die Nullimpedanz zu ändern, ist die Änderung der Erdungsmethoden der Transformator-Neutralpunkteoder installieren Sie die neutraler Erdungsreaktor.
Abbildung 1 - Neutraler Erdungsreaktor von Hilkar
Es werden neutrale Erdungsreaktoren verwendet. Foder niederohmige Erdung des Sternpunktes von Drehstromnetzen um den Fehlerstrom im Fall eines Kurzschlusses von Phase zu Erde zu begrenzen (der Fehlerstrom wird auf die Höhe des Kurzschlussstroms von Phase zu Phase begrenzt).
Ein Reaktorterminal ist mit dem Neutralleiter des Netzwerks verbunden und das andere Terminal ist geerdet.
Während des normalen Betriebs des Energiesystems ist der Stromfluss durch den Reaktor nahezu Null, da er nur durch das Ungleichgewicht des Dreiphasennetzes angetrieben wird.
Abbildung 2 - Die Neutraldrossel am Transformator mit drei Wicklungen (in roter Ellipse)
Der gewöhnliche Einbauort des Neutralreaktors ist in der Kompensationsanlage genannt HV-Shunt-Reaktor.
In China wird häufig die Sternverbindung für den HV-Shunt-Reaktor verwendet, und am Neutralpunkt der Sternverbindung wird ein Reaktor in Reihe geschaltet.
Die Funktionen der Reaktoren sind hier zu kompensierender Phase-zu-Phase-Kondensator und der Erdungskondensator beschleunigen die Beendigung des sekundären Lichtbogenstroms und erleichtern die Verwendung der Einphasen-Wiederverschließer.
Erdungstransformator - Spannungen während eines Erdschlusses (Bildnachweis: Victoria Catterson via Flickr)
Ein Anwendungsbeispiel fand 2004 stattStadt Ningbo, Provinz Zhejiang, China. Die Ingenieure installierten kleine Reaktoren mit 15 Ω als Neutralerdungsreaktor für einen 500-kV-Transformator in Lanting-Unterstation. Der Kurzschlussstrom nahm ab.
Die Details sind in Tabelle 1 gezeigt:
Tabelle 1 - Der Kurzschlussstrom wird durch neutrale Reaktoren in der Lanting-Unterstation beeinflusst
| Einphasiger Kurzschlussstrom | Dreiphasiger Kurzschlussstrom | |
| Ohne Reaktor (kA) | 48.35 | 55.71 |
| Mit Reaktor (kA) | 43.34 | 41.84 |
Wenn die neutralen Punkte mit Reaktoren verbunden sind, Die Nullimpedanz ändert sich.
Der Erdungskurzschlussstrom von Doppelphasen kann größer sein als der der Einzelphase. Es ist also notwendig sowohl den einphasigen Kurzschluss als auch den zweiphasigen Kurzschluss nach dem Einbau eines Neutralreaktors zu prüfen.
2. Installation von Drosseln der Strombegrenzungsreihe
Die Seriendrossel ist eine elektrische HochspannungGeräte, die dazu ausgelegt sind, den Strom eines Kurzschlusses zu begrenzen und eine angemessene Spannung an den Bussen der Verteilungsschaltanlage während eines Kurzschlusses in einem Netzwerk aufrechtzuerhalten.
Sie besteht aus einer Induktionsspule. Solche Reaktoren werden auch verwendet, um die Blindleistung zu kompensieren, um die Übertragungskapazität von Stromleitungen zu verbessern.
Die Verwendung von Reaktoren ist eine traditionelle und häufig verwendete Methode zur Begrenzung des Kurzschlussstromes. Die Drosseln sind normalerweise in den Bereichen installiert, in denen der Kurzschlussfehler auftreten kann, und sind in den Stromkreisen in Reihe geschaltet, die eine Begrenzung des Kurzschlussstroms erfordern.
Der Nachteil ist dass der Reaktor die Leistungsverluste erhöht. Dies kann die Stabilität des Stromsystems beeinflussen.
Abbildung 4 - Core-and-Coil-Montage eines Reaktors der 11-MVAr-Serie (35 kV) mit Stufenschalter für ein Stahlwerk (Siemens-Pressebild)
Die Drossel der Strombegrenzungsserie wird normalerweise an Ausgängen der LV-Seite eingesetzt und kann auch auf der 35-kV-Mediumseite in einem 220-kV-Transformator angewendet werden.
Diese Methode eignet sich für sowohl dreiphasiger Kurzschluss als auch einphasiger Kurzschluss.
Das Beispiel ist das Projekt von ABB für das Metro Grid. Sie bauen einen Serienreaktor, der die Energie von Sydney South zur Haymarket Substation in Australien überträgt. Es ist der größte Reaktor von ABB.
3. Installation von schnellen Switches mit hoher Kapazität
Die Vertreter von schnellen Switches mit hoher Kapazität sind Ist-Begrenzer (hergestellt von ABB), Pyristor (von Ferraz) und C-Lip (von G & W).
Es hat mehrere Vorteile im technischen Bereich:
- Schnelle Abschaltfähigkeit (weniger als 2 ms);
- Schnelle Begrenzung des großen Kurzschlussstroms: Der Is-Limiter ist in der Lage, einen Kurzschlussstrom beim ersten Anstieg, d.h.
- Weniger belegter Raum
- Einfach zu installieren und zu warten
Es ist eine Fehlerstrombegrenzungsvorrichtung, die chemische Ladungen und Strombegrenzungssicherungen verwendet, um den Fehlerstrom innerhalb des ersten Viertel- bis Halbzyklus (d. H. Vor der ersten Spitze) zu unterbrechen.
In einem typischen Is-Limiter-Design Das Gerät besteht aus zwei parallel geschalteten Strompfaden. Ein Pfad ist ein Element, das für die volle Last ausgelegt istStrom (der hohe Dauerstromwerte aufweisen kann, beispielsweise 3000 A), und der andere Pfad stellt die Strombegrenzungsfunktion über eine Sicherung (die typischerweise einen Dauerstromwert von <300 A bei 15 kV aufweist) bereit.
Arbeitsprinzip
Das Arbeitsprinzip kann wie folgt beschrieben werden: Wenn der Kurzschluss auftritt, erkennt das Stromwandlermodul das Signal und überträgt es an das Steuermodul. Dann wird das Steuermodul ausgelöst und schaltet den Trennschalter ein, um den Kurzschlussstrom im Moment in das Sicherungsmodul zu „bewegen“.
Hier wird der Strom abgeschaltet.
Die interessante Sache und Besonderheit ist, dass das Gerät den Sprengstoff verwendet, um die schnelle Abschaltfähigkeit zu erhalten. Sie kann sowohl die Kurzschlussströme von einphasig als auch dreiphasig begrenzen.
Abbildung 5 - ABB Is-Limiter-Einsatzhalter mit Einsatz für 12 kV, 2000 A
Der Arbeitsprozess kann wie folgt beschrieben werden:
Abbildung 6 - Der Is-Limiter-Prozess
4. Installation steuerbarer Fehlerstrombegrenzer
Fault Current Limiter (FCL) wird auch aufgerufen Kurzschlussstrombegrenzer (SCCL). Es gibt verschiedene Typen: Supraleitender Fehlerstrombegrenzer (SFCL) und steuerbarer Fehlerstrombegrenzer, der auf elektronischer Technologie basiert und so weiter.
Abbildung 7 - Supraleitender FCL (35 kV / 90 MVA), hergestellt in China
Die Nachteile eines supraleitenden Fehlerstrombegrenzers sind:
- Die Arbeitsumgebung ist ziemlich hart: Der Hochtemperatursupraleiter benötigt flüssigen Stickstoff (N2). Die kritische Temperatur beträgt 77 K (ca. -196 ° C). Und der Tieftemperatursupraleiter braucht flüssiger Stickstoff flüssiges Helium (He). Die kritische Temperatur beträgt 4 K (etwa 269,15 l). Sobald die Arbeitstemperatur über der kritischen Temperatur liegt, kann die SFCL den Supraleiter nicht mehr halten.
- Die Technik ist nicht reif genug. In China laufen nur zwei Prototypen. Die Anzahl der SFCLs, die in der Schweiz, Deutschland, Großbritannien und den USA laufen, beträgt weniger als 20.
Daher ist es nicht geeignet, die aktuell laufenden Transformatoren zu ändern.
Der auf elektronischer Technologie basierende steuerbare Fehlerstrombegrenzer ist jedoch ausgereifter als SFCL.
Als Beispiel sehen Sie die folgende Abbildung:
Abbildung 7 - Seriensteuerbares FCL-Schema
Der dargestellte steuerbare FCL ist der Serientyp. Sie besteht aus dem Kondensator (C), der Induktivität (L) und einem Bypass-Schalter (K).
Normalerweise funktioniert der Switch nicht und er ist geöffnet. L und C arbeiten mit der Serienresonanzbedingung. Die Impedanz könnte im Vergleich zur Gesamtimpedanz als Null betrachtet werden. Der Einfluss von FCL könnte also akzeptabel sein.
Die Vorteile sind:
- Kein Einfluss auf die verwendete Schutzlösung
- Kein Einfluss auf die Stromstabilität
- Weniger belegter Raum Die Schwächen sind hohe Kosten und die Wartung.
5. Der Vergleich
Die folgende Tabelle zeigt den Vergleich von 4 oben beschriebenen Methoden:
Tabelle 2 - Die Verstärkungsmethoden der Kurzschlussfestigkeit der Transformatoren
| Neutrale Reaktoren | Reihenreaktoren | Schnelle Schalter | Steuerbare FCLs | |
| Die Kosten | niedrig | normal | niedrig | hoch |
| Projektzeit | kurz | kurz | kurz | normal |
| Begrenzungsobjekte | nur einphasig | beide | beide | beide |
| Technische Reife | hoch | hoch | normal | niedrig |
| Platz | wenig | wenig | ziemlich wenig | schwer |
| Instandhaltung | einfach | einfach | einfach | groß |
6. Hinweise
In der praktischen Arbeit besteht die Gefahr von dreiphasigen Kurzschlussunfällen am MV-Seite von Transformatoren mit 500 kV und 220 kV ist ziemlich wenig.
Das Hauptrisiko ist der einphasige Unfall. Durch die Unterstützung der Kurzschlussfestigkeit der einzelnen Phase oder durch die Begrenzung des Kurzschlussstroms in der einzelnen Phase kann die Anzahl der Transformator-Kurzschlussunfälle erheblich reduziert werden.
Die beste Wahl ist also die Installation des Neutralreaktors. Wenn ein dreiphasiger Schutz erforderlich ist, können wir den schnellen Schalter oder die FCL installieren.
Für den LV-Seitenunfall können Menschen wählen zur Installation von Drosseln der Strombegrenzungsreihe oder schnellen Schaltern, wenn der Platz begrenzt ist.
Verweise //
- Kurzschlussstromberechnung und -lösungen von Ling Song
- Electric Power Substations Engineering von John D. McDonald