4 moduri de a susține capacitatea de rezistență la scurtcircuit a transformatoarelor de înaltă tensiune (în uz)

Capacitate de rezistență la scurtcircuit

Există multe metode aplicate pentru susținereacapacitatea de rezistență la scurtcircuit a transformatoarelor: îmbunătățirea materialelor, reformarea designului și o bună întreținere în procesul de operare și așa mai departe.

4 moduri de a susține capacitatea de rezistență la scurtcircuit a transformatoarelor de înaltă tensiune (în uz)

Cu toate acestea, acest articol se referă la metodele pentru transformatoarele care sunt în uz și la cele care sunt greu de modificat sau costisitoare pentru a fi modificate.

Cuprins:

1. Instalarea reactoarelor neutre
2. Instalarea reactoarelor de serie de limitare a curentului
3. Instalarea comutatoarelor rapide cu capacitate mare
4. Instalarea limitatoarelor curente de defect controlate
5. Comparația
6. notițe

1. Instalarea reactoarelor neutre

De obicei, probabilitatea ca sistemele energetice să întâlnească un accidente de scurtcircuit la o singură fază este mult mai mare decât probabilitatea ca sistemele de putere să întâlnească accidentele de scurtcircuit trifazate.

Curentul de scurtcircuit monofazat este afectat de impedanța secvenței pozitive și impedanța secvenței zero. O modalitate eficientă de a schimba impedanța secvenței zero schimbă metodele de impamantare a punctelor neutre din transformator, sau instalarea reactor neutru de împământare.

Figura 1 - Reactor neutru de împământare realizat de Hilkar

Sunt utilizate reactoare neutre de împământare fsau împământare cu impedanță redusă a punctului neutru al rețelelor trifazate pentru a limita curentul de defect în cazul unui scurtcircuit de la fază la masă (curentul de eroare va fi limitat la nivelul curentului de fază-fază la scurtcircuit).

Un terminal al reactorului este conectat la neutrul rețelei, iar celălalt terminal este legat la pământ.

În timpul funcționării normale a sistemului de alimentare, debitul curent prin reactor este aproape zero, deoarece este determinat numai de dezechilibrul rețelei trifazate.

Figura 2 - Reactorul neutru pe transformator cu trei înfășurări (în elipse roșii)

Locul de instalare obișnuit al reactorului neutru este numit în echipamentul de compensare HV reactorul de șunt.

În China, utilizatorii folosesc adesea conexiunea stea pentru reactorul de șuntare HV și apoi adaugă un reactor în serie la punctul neutru al conexiunii stea.

Funcțiile reactoarelor de aici trebuie să compensezecondensatorul de fază la fază și condensatorul de împământare, să accelereze terminarea curentului arc secundar și să faciliteze adoptarea dispozitivelor de reîncărcare monofazate.

Transformator de legare la pământ - tensiuni în timpul unei defecțiuni la sol (creditul fotografiei: Victoria Catterson prin Flickr)

Un exemplu de aplicație a avut loc în 2004, înNingbo City, provincia Zhejiang, China. Inginerii au instalat reactoare mici, care sunt 15 Ω ca reactor de împământare neutru pentru un transformator de 500 kV în substație Lanting. Curentul de scurtcircuit a scăzut.

Detaliile sunt prezentate în Tabelul 1:

tabelul 1 - curentul de scurtcircuit influențat de reactoarele neutre din substațiile Lanting

Atunci când punctele neutre se conectează cu reactoarele, Impedanța secvenței zero se va schimba.

Reveniți la conținutul ↑

2. Instalarea reactoarelor de serie de limitare a curentului

Reactorul de serie este un electric de înaltă tensiuneaparate destinate să limiteze curentul unui scurtcircuit și să mențină o tensiune adecvată pe autobuzele distribuitorului de distribuție în timpul unui scurtcircuit într-o rețea.

Se compune dintr-o bobină de inductanță. Astfel de reactoare sunt utilizate și pentru a compensa puterea reactivă pentru a îmbunătăți capacitatea de transmisie a liniilor electrice.

Utilizarea reactoarelor este o metodă tradițională și frecvent utilizată pentru limitarea curentului de scurtcircuit. Reactoarele sunt instalate de obicei în zonele în care se poate întâmpla defecțiunea de linie scurtă și se conectează în serie în circuitele care necesită o limită a curentului de scurtcircuit.

Dezavantajul este că reactorul va crește pierderile de energie. Poate influența stabilitatea sistemului de alimentare.

Figura 4 - Ansamblu cu miez și bobină al unui reactor din seria 11-MVAr (35 kV) cu comutator de trecere pentru oțelărie (imagine de presă Siemens)

Actualul reactor de serie de limitare este de obicei aplicat la ieșirile din partea LV și poate fi de asemenea aplicat la partea medie de 35 kV în transformatorul de 220 kV.

Această metodă este potrivită pentru atât scurtcircuit trifazat, cât și scurtcircuit monofazat.

Exemplul este proiectul ABB pentru rețeaua Metro. Ei construiesc un reactor de serie care transferă puterea de la Sydney South către substația Haymarket din Australia. Este cel mai mare reactor al firmei ABB.

Reveniți la conținutul ↑

3. Instalarea comutatoarelor rapide cu capacitate mare

Reprezentanții comutatoarelor rapide cu capacitate mare sunt Este limitatorul (realizată de ABB), Pyristor (realizat de Ferraz) și Clamă (realizat de G & W).

Are câteva avantaje în domeniul tehnic:

1. Capacitate de tăiere rapidă (mai mică de 2 ms);
2. Limitarea rapidă a curentului de scurtcircuit: Is-limiter este capabil să detecteze și să limiteze un curent de scurtcircuit la prima creștere, adică în mai puțin de 1ms
3. Spațiu puțin ocupat
4. Ușor de instalat și de întreținut

Este un dispozitiv de limitare a curentului de eroare care utilizează încărcături chimice și siguranțe de limitare a curentului pentru a întrerupe curentul de defecțiune în primul trimestru până la jumătatea ciclului (adică înainte de primul vârf).

Într-un design tipic limitator Is- dispozitivul este compus din două căi de curent conectate împreună în paralel. O cale este un element evaluat pentru sarcina maximăcurent, care poate avea o frecvență ridicată a curentului continuu, de exemplu, 3000 A), iar cealaltă cale asigură funcția de limitare a curentului prin intermediul unei siguranțe de limitare a curentului (care are de obicei un curent continuu de <300 A la 15 kV).

Principiul de funcționare

Principiul de lucru poate fi descris astfel: la scurtcircuit, modulul transformatorului de curent detectează semnalul și îl transferă către modulul de comandă. Apoi, modulul de comandă este declanșat și pornește separatorul pentru a "mișca" curentul de scurtcircuit în modulul de siguranțe instantaneu.

Aici, curentul este întrerupt.

Figura 5 - suport ABB Is-limiter cu inserție pentru 12 kV, 2000 A

Procesul de lucru poate fi descris după cum urmează:

Figura 6 - Procesul Is-limiter

Reveniți la conținutul ↑

4. Instalarea limitatoarelor curente de eroare controlabile

De asemenea, este apelat limiter de curent de defect (FCL) Circuit limitator de curent scurt (SCCL). Există mai multe tipuri diferite: limitatorul de curenți de defect superconductor (SFCL) și limitatorul de curent de defect controlabil, care se bazează pe tehnologia electronică și așa mai departe.

Figura 7 - FCL supraconductoare (35 kV / 90 MVA) fabricate în China

Deficiențele unui limitator de curent cu defecte superconductoare sunt:

1. Mediul de lucru este destul de aspru: supraconductorul de temperatură înaltă are nevoie de azot lichid (N2). Temperatura critică este de 77 K (aproximativ -196 ℃). Și supraconductorul cu temperatură joasă are nevoie azot lichid heliu lichid (He). Temperatura critică este de 4 K (aproximativ 269,15 ℃). Odată ce temperatura de lucru este peste temperatura critică, SFCL nu va putea păstra caracterul supraconductor.
2. Tehnica nu este destul de matură. În China, există doar două prototipuri care rulează. Numărul de SFCL care se desfășoară în Elveția, Germania, Marea Britanie și SUA este mai puțin de 20.

Deci, nu este potrivit să fie aplicat pentru modificarea transformatoarelor care rulează acum.

Cu toate acestea, limitatorul curentului de defect controlabil bazat pe tehnologia electronică este mai matur decât SFCL.

De exemplu, vedeți figura de mai jos:

Figura 7 - Schema FCL controlabilă în serie

Controlabilul FCL afișat este tipul de serie. Se compune din condensator (C), inductanța (L) și un întrerupător de by-pass (K).

În mod normal, întrerupătorul nu funcționează și este deschis. L și C lucrează la starea de rezonanță în serie. Impedanța ar putea fi considerată zero, în comparație cu impedanța totală. Deci, influența FCL ar putea fi acceptabilă.

Avantajele sunt:

1. Nu influențează soluția de protecție utilizată
2. Nu influențează stabilitatea curentului
3. Spațiu puțin ocupat. Punctele slabe sunt costul ridicat și întreținerea.

Reveniți la conținutul ↑

5. Comparația

Tabelul de mai jos reprezintă compararea celor 4 metode descrise mai sus:

masa 2 - Metodele de armare a capacității de rezistență la scurtcircuit a transformatoarelor

Reveniți la conținutul ↑

6. remarcă

În activitatea practică, riscul de accidente cu scurtcircuit trifazat la Partea MV a transformatoarelor de 500 kV și 220 kV este destul de mică.

Principalul risc este accidentul monofazic. Capacitatea de rezistență la scurtcircuit a fazei unice sau limitarea curentului de scurtcircuit la o singură fază poate reduce semnificativ numărul accidentelor de scurtcircuit ale transformatorului.

Prin urmare, cea mai bună selecție este instalarea reactorului neutru. Dacă nu există nevoie de protecție trifazată, putem instala comutatorul rapid sau FCL.

Pentru accidentul din partea LV, oamenii pot opta pentru a instala reactoare de serie de limitare a curentului sau comutatoare rapide dacă spațiul este limitat.

Reveniți la conținutul ↑

Referințe //

1. Transformator scurt circuit de calcul curent și soluții de Song Ling
2. Instalații electrice substații de putere de John D. McDonald