4 spôsoby, ako posilniť odolnosť VN transformátorov proti skratu (v prevádzke)

Zkratová odolnosť

Existuje mnoho metód používaných na podporuodolnosť transformátorov voči skratu: zlepšenie materiálov, reforma dizajnu a dobrá údržba v procese prevádzky a tak ďalej.

4 spôsoby, ako posilniť odolnosť VN transformátorov proti skratu (v prevádzke)

Tento článok sa však zaoberá metódami pre transformátory, ktoré sa používajú, a tými, ktoré sa ťažko modifikujú alebo sú drahé na ich modifikáciu.

obsah:

1. Inštalácia neutrálnych reaktorov
2. Inštalácia prúdových obmedzení série reaktorov
3. Inštalácia rýchlych prepínačov s vysokou kapacitou
4. Inštalácia ovládateľných obmedzovačov poruchového prúdu
5. Porovnanie
6. Poznámky

1. Inštalácia neutrálnych reaktorov

Pravdepodobnosť stretávania sa energetických systémov jednofázové skratové nehody je oveľa vyššia ako pravdepodobnosť, že energetické systémy sa stretnú s trojfázovými skratovými nehodami.

Jednofázový skratový prúd je ovplyvnený kladnou sekvenčnou impedanciou a impedanciou nulovej sekvencie. Jeden účinný spôsob, ako zmeniť impedanciu nulovej sekvencie, je zmena metódy uzemnenia transformátorových neutrálnych bodovalebo inštaláciou neutrálny uzemňovací reaktor.

Obrázok 1 - Neutrálny uzemňovací reaktor vyrobený firmou Hilkar

Používajú sa neutrálne uzemňovacie reaktory falebo uzemnenie nulového bodu trojfázových sietí s nízkou impedanciou aby sa obmedzil poruchový prúd v prípade skratu medzi uzemnením (poruchový prúd bude obmedzený na úroveň fázového skratového prúdu).

Jeden terminál reaktora je pripojený k neutrálu siete a druhý terminál je uzemnený.

Počas normálnej prevádzky energetického systému je prietok prúdu reaktorom takmer nulový, pretože je poháňaný len nerovnováhou trojfázovej siete.

Obrázok 2 - neutrálny reaktor na transformátore s tromi vinutiami (v červenej elipse)

Bežné inštalačné miesto neutrálneho reaktora sa nachádza v kompenzačnom zariadení HV shunt reaktor.

V Číne ľudia často používajú hviezdicovú prípojku pre HV shunt reaktor a potom pridávajú reaktor v sérii na neutrálnom mieste spojenia hviezd.

Funkcie reaktorov tu majú kompenzovaťkondenzátor fáz a fáz a uzemňovací kondenzátor, urýchliť ukončenie sekundárneho oblúkového prúdu a uľahčiť prijatie jednofázových rekuperátorov.

Uzemňovací transformátor - napätie počas zemného spojenia (foto úver: Victoria Catterson cez Flickr)

Jeden príklad aplikácie sa uskutočnil v roku 2004, v roku 2004. \ TNingbo City, provincia Zhejiang, Čína. Inžinieri nainštalovali malé reaktory, ktoré sú 15 Ω ako neutrálny uzemňovací reaktor pre transformátor 500kV v rozvodni Lanting. Skratový prúd sa znížil.

Podrobnosti sú uvedené v tabuľke 1:

stôl 1 - skratový prúd ovplyvnený neutrálnymi reaktormi v rozvodni Lanting

Keď sa neutrálne body spoja s reaktormi, impedancia nulovej sekvencie sa zmení.

Späť na obsah ↑

2. Inštalácia prúdových obmedzení série reaktorov

Sériový reaktor je vysokonapäťový elektrickýzariadenie určené na obmedzenie prúdu skratu a udržiavanie primeraného napätia na zberniciach rozvádzača počas skratu v sieti.

Pozostáva z indukčnej cievky. Také reaktory sa tiež používajú na kompenzáciu jalového výkonu, aby sa zlepšila prenosová kapacita elektrických vedení.

Použitie reaktorov je tradičnou a bežne používanou metódou pre obmedzenie skratového prúdu, Reaktory sú zvyčajne inštalované v oblastiach, kde sa môže vyskytnúť krátkodobá porucha a zapojiť do sérií v obvodoch, ktoré vyžadujú obmedzenie skratového prúdu.

Nevýhodou je že reaktor zvýši straty energie, Môže ovplyvniť stabilitu energetického systému.

Obrázok 4 - Montáž jadra a cievky reaktora série 11-MVAr (35 kV) s krokovým spínačom pre oceliarne (tlačový obrázok Siemens)

Reaktor s obmedzením prúdu sa obyčajne aplikuje na vývody na strane NN a môže sa aplikovať aj na strednú stranu 35 kV v transformátore 220 kV.

Táto metóda je vhodná pre trojfázový skrat a jednofázový skrat.

Príkladom je projekt ABB pre Metro Grid. Budujú sériový reaktor, ktorý prenáša energiu zo Sydney South na stanicu Haymarket v Austrálii. Je to najväčší reaktor spoločnosti ABB.

Späť na obsah ↑

3. Inštalácia rýchlych prepínačov s vysokou kapacitou

Zástupcovia rýchlych prepínačov s vysokou kapacitou sú Je-obmedzovač (vyrobené spoločnosťou ABB), \ t Pyristor (vyrobené Ferrazom) a C-pery (vyrobené G&W).

Má niekoľko výhod v technickej oblasti:

1. Rýchlosť vypnutia (menej ako 2 ms);
2. Rýchle obmedzenie veľkého skratového prúdu: obmedzovač je schopný detegovať a obmedzovať skratový prúd pri prvom vzostupe, tzn.
3. Menej obsadeného priestoru
4. Jednoduchá inštalácia a údržba

Je to zariadenie na obmedzenie poruchového prúdu, ktoré používa chemické náboje a poistky obmedzujúce prúd na prerušenie poruchového prúdu v prvom štvrťroku na polovičný cyklus (t.j. pred prvým píkom).

V typickom dizajne Is-Limiter, zariadenie sa skladá z dvoch prúdových dráh spojených navzájom paralelne, Jedna dráha je prvok určený pre plnú záťažprúd (ktorý môže mať vysoké hodnoty nepretržitého prúdu, napr. 3000 A), a druhá dráha poskytuje funkciu obmedzujúcu prúd prostredníctvom poistky obmedzujúcej prúd (ktorá má obvykle trvalý prúdový prúd <300 A pri 15 kV).

Pracovný princíp

Princíp práce možno opísať takto: keď dôjde k skratu, modul transformátora prúdu deteguje signál a prenesie ho do riadiaceho modulu. Potom sa spúšťa riadiaci modul a zapne odpojovač tak, aby v tomto okamihu „posunul“ skratový prúd do poistkového modulu.

Prúd je prerušený.

Obrázok 5 - ABB Držiak vložky s vložkou pre 12 kV, 2000 A

Pracovný proces možno opísať takto:

Obrázok 6 - Proces obmedzovača Is-Limiter

Späť na obsah ↑

4. Inštalácia ovládateľných obmedzovačov poruchového prúdu

Obmedzovač prúdu prúdu (FCL) sa tiež nazýva Obmedzovač skratového prúdu (SCCL), Existuje niekoľko rôznych typov: Supravodivý poruchový prúdový obmedzovač (SFCL) a riaditeľný obmedzovač poruchového prúdu, ktorý je založený na elektronickej technológii a tak ďalej.

Obrázok 7 - Supravodivý FCL (35 kV / 90 MVA) vyrobený v Číne

Nedostatky obmedzovača supravodivého chybového prúdu sú:

1. Pracovné prostredie je dosť drsné: vysokoteplotný supravodič potrebuje tekutý dusík (N2). Kritická teplota je 77 K (približne -196 ° C). A nízkoteplotné supravodiče potrebujú kvapalné hélium kvapalného dusíka (He), Kritická teplota je 4 K (asi 269,15 ° C). Akonáhle je pracovná teplota nad kritickou teplotou, SFCL nebude schopný udržať charakter supravodiča.
2. Technika nie je dostatočne zrelá. V Číne sú spustené len dva prototypy. Počet SFCL, ktoré fungujú vo Švajčiarsku, Nemecku, Veľkej Británii a USA je menej ako 20%. \ t.

Preto nie je vhodné použiť na modifikáciu prebiehajúcich transformátorov.

Riaditeľný obmedzovač poruchového prúdu založený na elektronickej technológii je však vyspelejší ako SFCL.

Ako príklad si pozrite obrázok nižšie:

Obrázok 7 - Schéma FCL, ktoré možno ovládať

Zobrazené riadené FCL je typ série. Pozostáva z kondenzátora (C), indukčnosti (L) a prepínača bypassu (K).

Prepínač normálne nefunguje a je otvorený. L a C pracujú na podmienke sériovej rezonancie. Impedanciu možno považovať za nulovú v porovnaní s celkovou impedanciou. Takže vplyv FCL by mohol byť prijateľný.

Výhody sú:

1. Žiadny vplyv na použitý ochranný roztok
2. Žiadny vplyv na stabilitu prúdu
3. Menej obsadeného priestoru. Nedostatkami sú vysoké náklady a údržba.

Späť na obsah ↑

5. Porovnanie

Nižšie uvedená tabuľka predstavuje porovnanie 4 metód opísaných vyššie:

Tabuľka 2 - Metódy spevnenia krátkodobej odolnosti transformátorov

Späť na obsah ↑

6. Poznámky

V praktickej práci je riziko trojfázových skratových havárií na VN strana transformátorov 500 kV a 220 kV je dosť málo.

Hlavným rizikom je jednofázová nehoda. Skrátenie skratovej odolnosti jednej fázy alebo obmedzenie skratového prúdu v jednej fáze môže výrazne znížiť počet skratových skratov transformátora.

Najlepší výber je teda inštalácia neutrálneho reaktora. Ak existuje potreba trojfázovej ochrany, môžeme nainštalovať rýchly prepínač alebo FCL.

V prípade nehody na strane ĽK sa ľudia môžu rozhodnúť inštalovať reaktory s obmedzením prúdu alebo rýchle prepínače, ak je priestor obmedzený.

Späť na obsah ↑

Referencie //

1. Transformátor krátkodobý prúdový výpočet a riešenia Ling Song
2. Elektrické rozvodne inžinierstva John D. McDonald