Возможность выдерживания короткого замыкания
Существует множество методов, применяемых для усиления защиты от короткого замыкания трансформаторов: улучшения материалов, реформирования конструкции и хорошего обслуживания в процессе эксплуатации и т. Д.
4 способа укрепить способность выдерживать короткое замыкание высоковольтных трансформаторов (при использовании)
Однако в этой статье рассматриваются методы используемых трансформаторов и те, которые трудно модифицировать или дорого изменить.
Содержание:
- Установка нейтральных реакторов
- Установка реакторов тока ограничения тока
- Установка быстрых переключателей высокой емкости
- Установка управляемых ограничителей тока неисправности
- Сравнение
- Заметки
1. Установка нейтральных реакторов
Обычно вероятность возникновения силовых систем, связанных с однофазными авариями короткого замыкания, намного выше, чем вероятность того, что энергетические системы столкнутся с трехфазными авариями короткого замыкания.
Усиление способности выдерживать короткое замыкание для трансформаторов может в значительной степени уменьшить потерю короткого замыкания.
На однофазный ток короткого замыкания влияет импеданс положительной последовательности и импеданс нулевой последовательности. Одним из эффективных способов изменения импеданса нулевой последовательности является изменение методов заземления нейтральных точек трансформатора или установка нейтрального заземляющего реактора.
Рисунок 1 - Нейтральный заземляющий реактор фирмы Hilkar
Используются нейтральные заземляющие реакторы f или низкоомное заземление нейтральной точки трехфазных сетей, чтобы ограничить ток повреждения в случае короткого замыкания фазы между землей (ток замыкания будет ограничен уровнем межфазный ток короткого замыкания).
Один терминал реактора соединен с нейтралью сети, а другой терминал заземлен.
При нормальной работе энергосистемы ток, протекающий через реактор, почти равен нулю, поскольку он обусловлен только дисбалансом трехфазной сети.
Рисунок 2 - Нейтральный реактор на трехмоторном трансформаторе (в красном эллипсе)
Обычное место установки нейтрального реактора находится в компенсационном оборудовании, называемом шунтирующим реактором HV.
В Китае люди часто используют звездообразное соединение для шунтирующего реактора высокого напряжения, а затем добавляют реактор последовательно в нейтральной точке соединения звезды.
Это так называемое «высоковольтное заземление реактора через небольшое реактивное сопротивление в нейтральной точке».
Функции реактора здесь состоят в том, чтобы компенсировать конденсатор фазы и фазы и заземляющий конденсатор, ускорить прекращение тока вторичной дуги и облегчить принятие однофазных повторителей.
Трансформатор заземления (заземление) - Напряжения во время замыкания на землю (фото: Виктория Каттерсон через Flickr)
Один пример применения произошел в 2004 году в городе Нинбо, провинция Чжэцзян, Китай. Инженеры устанавливали небольшие реакторы, которые составляют 15 Ом в качестве нейтрального заземляющего реактора для трансформатора мощностью 500 кВ в подстанции Лантин. Ток короткого замыкания уменьшился.
Подробности приведены в таблице 1:
Таблица 1 - Ток короткого замыкания, на который воздействуют нейтральные реакторы на подстанции Lanting
| Однофазный ток короткого замыкания | Трехфазный ток короткого замыкания | |
| Без реактора (kA) | 48, 35 | 55, 71 |
| С реактором (кА) | 43, 34 | 41, 84 |
Когда нейтральные точки соединяются с реакторами, импеданс нулевой последовательности изменится.
Ток короткого замыкания на заземление двухфазных фаз может быть больше, чем ток однофазной цепи. Поэтому после установки нейтрального реактора необходимо проверить как однофазное короткое замыкание, так и короткое замыкание на две фазы.
Вернуться к содержанию ↑
2. Установка реакторов серии ограничения тока
Серийный реактор представляет собой высоковольтное электрическое устройство, предназначенное для ограничения тока короткого замыкания и поддержания достаточного напряжения на шинах распределительного распределительного устройства во время короткого замыкания в сети.
Он состоит из катушки индуктивности. Такие реакторы также используются для компенсации реактивной мощности с целью улучшения пропускной способности линий электропередач.
Использование реакторов является традиционным и широко используемым методом ограничения тока короткого замыкания. Реакторы обычно устанавливаются в местах, где может произойти короткое замыкание, и последовательно подключаться к цепям, требующим ограничения тока короткого замыкания.
Принцип уменьшает токи короткого замыкания за счет увеличения импеданса цепей. Преимущество заключается в том, что его легче устанавливать и запускать безопасными и надежными способами.
Недостатком является то, что реактор увеличит потери мощности. Это может повлиять на стабильность энергосистемы.
Рисунок 4 - Блок сердечников и катушек реактора серии 11-MVAr (35 кВ) с ступенчатым переключателем для сталелитейного завода (пресс-модель Siemens)
Текущий реактор с ограничением тока обычно применяется на выходах стороны низкого напряжения и может также применяться на средней стороне 35 кВ в трансформаторе 220 кВ.
Этот метод подходит как для трехфазного короткого замыкания, так и для однофазного короткого замыкания.
Например, проект ABB для Metro Grid. Они строят серийный реактор, который передает мощность от Сиднейского юга до подстанции Хеймаркет в Австралии. Это самый большой реактор, производимый ABB.
Вернуться к содержанию ↑
3. Установка быстрых переключателей высокой емкости
Представителями быстрых переключателей с большой емкостью являются Is-ограничитель (изготовленный ABB), Pyristor (изготовленный Ferraz) и C-Lip (изготовленный G & W).
Такие переключатели могут защитить электрические устройства от больших токов короткого замыкания и предотвратить кратковременные красные разряды электроэнергии, вызванные разрушением основного оборудования из-за перегрузки по току.
Он имеет несколько преимуществ в технической области:
- Быстрая отключающая способность (менее 2 мс);
- Быстрое ограничение большого тока короткого замыкания: Is-ограничитель способен обнаруживать и ограничивать ток короткого замыкания при первом повышении, т. Е. Менее чем за 1 мс
- Менее занимаемое пространство
- Простота установки и обслуживания
Это устройство ограничения тока по току, которое использует химические заряды и ограничивающие ток предохранители для прерывания тока повреждения в пределах первой четверти до полупериода (т.е. до первого пика).
В типичной конструкции Is-ограничителя устройство состоит из двух токовых каналов, соединенных параллельно. Один путь - это элемент, рассчитанный на ток полной нагрузки (который может иметь высокие значения постоянного тока, например 3000 A), а другой путь обеспечивает функцию ограничения тока через ограничивающий ток предохранитель (который обычно имеет постоянный номинальный ток < 300 А при 15 кВ).
Принцип работы
Принцип работы может быть описан следующим образом: когда происходит короткое замыкание, модуль трансформатора тока обнаруживает сигнал и передает его в модуль управления. Затем включается модуль управления и включается, чтобы разъединитель включал «переключение» тока короткого замыкания в модуль плавкого предохранителя в данный момент.
Здесь ток отключен.
Интересной особенностью и особенностью является то, что устройство использует взрывчатое вещество, чтобы получить возможность быстрого отсечения. Он может ограничивать ток короткого замыкания однофазного и трехфазного.
Рисунок 5 - АББ-держатель-ограничитель вставки для вставки для 12 кВ, 2000 А
Рабочий процесс можно описать следующим образом:
Рисунок 6 - Процесс Is-limiter
Вернуться к содержанию ↑
4. Установка контролируемых ограничителей тока неисправности
Ограничитель тока неисправности (FCL) также называется ограничителем тока короткого замыкания (SCCL). Существует несколько различных типов: сверхпроводящий ограничитель тока неисправности (SFCL) и контролируемый ограничитель тока неисправности, основанный на электронной технологии и так далее.
Рисунок 7 - Сверхпроводящий FCL (35 кВ / 90 МВА), изготовленный в Китае
Недостатками сверхпроводящего ограничителя тока токов являются:
- Рабочая среда довольно жесткая: высокотемпературному сверхпроводнику нужен жидкий азот (N2). Критическая температура составляет 77 К (около -196 ° С). А низкотемпературному сверхпроводнику нужен жидкий жидкий гелий (He). Критическая температура составляет 4 К (около 269, 15 ℃). Когда рабочая температура превышает критическую температуру, SFCL не сможет сохранить характер сверхпроводника.
- Техника недостаточно зрелая. В Китае работает только два прототипа. Количество SFCL, которые работают в Швейцарии, Германии, Великобритании и США, составляет менее 20.
Таким образом, это неприменимо для применения в настоящее время для трансформации трансформаторов.
Тем не менее, управляемый ограничитель тока неисправности на основе электронной технологии более зрелый, чем SFCL.
Существует два типа: серия и параллель. Принцип работы: использовать электронные устройства для разрыва или подключения схемы с высокой скоростью. Затем конденсатор, сопротивление или индуктивность последовательно или параллельно в байпасе немедленно работают, чтобы увеличить импеданс схемы, чтобы ограничить ток короткого замыкания.
В качестве примера см. Рисунок ниже:
Рисунок 7 - Серийная управляемая схема FCL
Контролируемый FCL показан тип серии. Он состоит из конденсатора (C), индуктивности (L) и байпасного переключателя (K).
Обычно переключатель не работает, и он открыт. L и C работают на резонансном состоянии серии. Сопротивление можно считать равным нулю по сравнению с полным импедансом. Таким образом, влияние FCL может быть приемлемым.
Когда обнаружены аварийные ситуации, K получает команду и закрывается, чтобы немедленно убрать C. Индуктивность (L) начинает ограничивать ток в настоящий момент, так что ток повреждения ограничен.
Преимущества:
- Никакое влияние на используемое защитное решение
- Никакое влияние на стабильность тока
- Менее занимаемое пространство. Слабые стороны - высокая стоимость и обслуживание.
Вернуться к содержанию ↑
5. Сравнение
В приведенной ниже таблице представлено сравнение четырех методов, описанных выше:
Таблица 2 - Методы арматуры для защиты от короткого замыкания трансформаторов
| Нейтральные реакторы | Серийные реакторы | Быстрый переход | Контролируемые FCL | |
| Цена | низкий | нормальный | низкий | высокая |
| Время проекта | короткая | короткая | короткая | нормальный |
| Объекты ограничения | только однофазный | и то и другое | и то и другое | и то и другое |
| Техническая зрелость | высокая | высокая | нормальный | низкий |
| Космос | немного | немного | довольно мало | жесткий |
| Обслуживание | легко | легко | легко | большой |
Вернуться к содержанию ↑
6. Примечания
В практической работе риск трехфазных аварий на короткое замыкание на стороне МВ трансформаторов 500 кВ и 220 кВ довольно мало.
Основным риском является однофазная авария. Возможность выдерживания короткого замыкания в одиночной фазе или ограничение тока короткого замыкания на одной фазе может значительно сократить количество аварий короткого замыкания трансформатора.
В Таблице 2 выше мы можем обнаружить, что новые устройства работают более эффективно и реагируют намного быстрее, но они побеждены традиционными способами в экономике, надежностью, зрелостью и опытом обслуживания.
Поэтому лучшим выбором является установка нейтрального реактора. Если существует необходимость в трехфазной защите, мы можем установить быстрый переключатель или FCL.
Для аварии на стороне низкого напряжения люди могут выбрать установку реакторов с ограничениями по току или быстрые переключатели, если пространство ограничено.
Вернуться к содержанию ↑
Рекомендации //
- Расчет тока и решения трансформатора короткого замыкания с помощью Ling Song
- Разработка электрических подстанций Джона Д. Макдональда