110 kV Oliegedompelde Transformator Neutrale Grondsluitingstelsel

A110 kV oliegedompelde kragtransformator speel ’n kritieke rol in spanningomsetting en grootskaalse kragoordrag. Die transformator kan egter nie afsonderlik beskou word van die grondsluitingreëlings van die elektriese netwerk nie.

Die neutrale grondsluitingstelsel van die transformator beïnvloed:

• Grondfoutstroom
• Tydelike en oorgangsoorverbindings
• Beskermingsgevoeligheid en selektiwiteit
• Transformatorisolasierequisiete
• Sisteemstabiliteit
• Personeel- en toestelveiligheid

Om hierdie rede is neutrale grondsluiting nie bloot ’n toebehorekeuse nie. Dit moet gekoördineer word met die transformatorwindingsverbinding, die stelselgrondsluitingsfilosofie, die isolasieniveau, die beskermingskema en die onderstasie se grondsluitingsrooster.

Hierdie artikel verduidelik die hoof funksies, komponente en ingenieurs-oorwegings van 'n neutrale grondsluitingstelsel vir 'n 110 kV oliegedompelde transformator.

Belangrik: Die toepaslike neutrale grondsluitingsmetode moet deur die stelselbedrywer en gekwalifiseerde kragstelselingenieurs bepaal word. Dit mag nie slegs op grond van die transformator se spanningwaardering gekies word nie.

Wat is die neutrale punt van 'n 110 kV transformator?

Wanneer 'n driefase-transformatorwindings in ster- of Y-vorm verbind is, word die drie windingsuiteindes by 'n gemeenskaplike punt saamgevoeg. Hierdie verbinding word die neutrale punt genoem en word gewoonlik met die letter N.

Die neutrale verskaf 'n verwysingspunt vir die fase-na-aarde-spannings. Dit moet egter nie aanvaar word dat sy potensiaal altyd nul is nie.

Tydens normale gebalanseerde bedryf kan sy spanning relatief tot aarde naby nul wees. Tydens 'n aardfout, skakelgebeurtenis, ferroresonansie of 'n ander ongebalanseerde toestand kan die neutrale spanning beduidend skuif.

Die neutrale terminaal en sy isolasie moet dus ontwerp word volgens:

• Die windingsverbinding
• Die gekose grondsluitingsmetode
• Die transformator se isolasie-ontwerp
• Verwagte tydelike oorspannings
• Bliksem- en skakel-oorspannings
• Beskermingswerkingstyd
• Die stelsel se isolasie-samewerkingsstudie

IEC 60076-3 spesifiseer transformatorisolasiestandaarde, dielektriese toetse en buiteste vry ruimtes vir individuele windings en terminale.

Wat is Transformator Neutrale grondsluiting?

Transformator neutraal grondverbinding is die doelbewuste verbinding van 'n ster-gekoppelde windingsneutraal met die aarde.

Afhanklik van die netwerkontwerp, kan die neutraal wees:

• Vast aan die grond gebring
• Deur 'n weerstand aan die grond gebring
• Deur 'n reaktor aan die grond gebring
• Deur 'n ander impedansie aan die grond gebring
• Deur 'n grondtransformator verbind
• Onder spesifieke toestande ongegrond bedryf
• Onder 'n goedgekeurde bedryfskema tussen ge-grond en ongegrond toestande geskakel

Die grondverbindingmetode bepaal die grootte en gedrag van nulvolgordestrome tydens 'n fase-na-aarde fout. Dit beïnvloed ook tydelike oorspanning, relaisbedryf en die isolasiebelasting wat op die transformator en gekoppelde toerusting toegepas word.

IEEE C62.92 beskryf die basiese oorwegings wat gebruik word om neutrale grondverbindingsparameters te kies vir die beheer van grond-foutstrome en oorspanning in nutsmaatskappy-stelsels. Die riglyne vir sy oordragstelsel behandel ook transformator-neutrale grondverbindings en die spesifikasie van grondverbindingsuitrusting.

Hoekom het ’n 110 kV-transformator ’n gepaste neutrale grondverbindingsreëling nodig?

1. Beheer van grond-foutstroom

Wanneer ’n fase-na-aarde-fout voorkom, bepaal die grondverbindingsreëling die terugpad en die grootte van die nulvolgorde-foutstroom.

’n Soliede grondverbinding aan die neutrale punt kan ’n hoë grond-foutstroom toelaat, wat beskermingsapparatuur in staat stel om die fout vinnig op te spoor en te verwyder. Grondverbinding deur middel van impedans beperk die stroom na ’n berekende waarde terwyl dit steeds ’n meetbare sein vir beskerming verskaf.

Die korrekte metode hang af van die netwerk se foutvlak, die ontwerp van die beskerming en bedryfsvereistes.

2. Beperking van tydelike oorspanning

In ’n nie-geaarde of onvoldoende geaarde stelsel kan ’n enkelfase-aardfout veroorsaak dat die gesonde fase-tot-aarde spanning styg. Dit kan transformatorkontakte, kabels, skakeltoerusting en ander toerusting blootstel aan verhoogde insulasiebelasting.

’n Korrek ontwerpte aardingreëling help om neutrale verskuiwing en tydelike oorspanning te beheer.

3. Beskerming van transformatorneutrale insulasie

Sommige transformatore gebruik trapsgewyse insulasie, wat beteken dat die insulasievlak naby die neutrale einde van ’n windingslaag laer is as dié by die lynkontak. So ’n neutraal mag nie aan spanningbelasting bo sy toegekende insulasievlak blootgestel word nie.

Of trapsgewyse insulasie gebruik word, moet uit die transformatorontwerp en naamplaat bevestig word—nie net vanaf die spanninggradering veronderstel nie.

Beskerming van neutrale insulasie kan koördinasie vereis tussen:

• Die aardingskakelaar
• Steekafleier
• Beskermingsopening
• Neutrale stroomtransformator
• Transformatorverskilbeskerming
• Beperkte aardfoutbeskerming
• Nulvolgorde oorstroombeskerming
• Neutrale oorspanningsbeskerming

4. Ondersteuning van selektiewe beskerming

‘n Bekende nulvolgorde stroompad laat beskermingsrelais toe om aardfoutte van normale lasstrome en ander stelseltoestande te onderskei.

Afhanklik van die beskermingsfilosofie, kan neutrale stroom gemeet word vir:

• Aardfout oorstroombeskerming
• Beperkte aardfoutbeskerming
• Transformatorverskilbeskerming
• Neutrale onbalansmonitering
• Beskermingskloofstroomopsporing

Beskermingsinstellings moet gebaseer wees op ‘n kortsluiting- en beskermingskoördinasie-onderhoud.

5. Verbetering van stelselstabiliteit en foutbestuur

Vinnige, selektiewe fout-isolasie verminder termiese en meganiese spanning op die transformator en beperk die risiko dat ’n plaaslike fout ontwikkel na ’n wyer stelselversteuring.

Aarding elimineer nie foute nie. Sy doel is om hul elektriese effekte te beheer en die beskermingsstelsel in staat te stel om soos ontwerp te reageer.

Hoofkomponente van ’n transformator-neutrale aardingsstelsel

’n 110 kV transformator-neutrale aardingsreëling kan verskeie komponente insluit. Die presiese konfigurasie wissel volgens die projek.

1. Neutrale aardingskakelaar

Die neutrale aardingskakelaar verskaf ’n beheerde metalliese verbinding tussen die transformator-neutraal en die onderstasie-aardingsstelsel.

Dit kan handmatig of elektries bedryf word en kan posisie-aanduiding, interlocking- en afstandbeheer-koppelvlakke insluit.

Sy vereiste waardes kan insluit:

• Hoogste Stelselspanning
• Deurlopende stroom, waar van toepassing
• Korttydstandhoudende stroom
• Piekgeweldstroom
• Isolasienvlak
• Meganiese uithouding
• Bedryfsmeganisme
• Omgewingsbeskerming
• Hulpkontakvereistes

Die skakelaarposisie moet deur 'n goedgekeurde bedryfsprosedure beheer word. Operateurs mag nie aanneem dat die neutraal altyd geaard of altyd ontkoppel moet word nie.

Die skakeling van 'n transformator-neutraal verander die netwerk se nulvolgorde-impedansie en kan die volgende beïnvloed:

• Aardfoutstroom
• Relaisgevoeligheid
• Tydelike oorspanning
• Parallelle-transformatorbedryf
• Beskermingkoördinasie

Dit moet dus as 'n stelselbedryf behandel word, nie as 'n geïsoleerde meganiese aksie nie.

2. Neutrale Aardinggeleier

Die aardinggeleier verbind die neutrale terminaal, aardingskakelaar en onderstasie se aardingrooster.

Dit moet vir die berekende foutstroom en uitskakeltyd ontwerp word. Die ontwerp moet ook rekening hou met:

• Termiese weerstand
• Elektrodinamiese kragte
• Meganiese Beskerming
• Korrosie
• Verbindingsbetroubaarheid
• Routering en ruimtes
• Inspeksie- en onderhoudstoegang

Waar redondante grondingsgeleiers vereis word, moet hulle aan toepaslik geskeide punte op die grondingsnetwerk verbind word volgens die goedgekeurde substasie-ontwerp.

Die aantal, materiaal en dwarsdoorsnee-oppervlakte van die geleiers moet volg die projekspesifikasie en plaaslike standaarde.

3. Substasie-grondingsnetwerk

Die grondingsnetwerk versprei foutstroom na die aarde en skep 'n ekwipotensiële verwysing vir die substasie.

Sy ontwerp moet meer as net een aardweerstandwaarde in ag neem. Belangrike faktore sluit in:

• Maksimum aardfoutstroom
• Foutduur
• Grondweerstand
• Roostermeetkunde
• Geleier se termiese waardering
• Stapspanning
• Aanraakspanning
• Oorgedra potensiaal
• Oppervlaklaag-eienskappe
• Korrosietoeslag
• Verbindings na toestelstrukture en heinings

'n Universele vereiste soos "aardingweerstand moet altyd onder 4 Ω wees" moet nie op elke 110 kV-substasie toegepas word nie. Die aanvaarbare ontwerp moet deur die aardingstudie en toepaslike nasionale of nutsverskaffersvereistes vasgestel word.

4. Neutrale Roofoorlasbeskerming

'n Metaaloksied-roofoorlasbeskerming mag tussen die transformatorneutraal en aarde geïnstalleer word om gespesifiseerde oorskommende oorspannings te beperk.

Tydens normale bedryf vertoon die weerstandskomponent ’n hoë impedansie. Wanneer ’n oorspanning sy beskermende eienskap oorskry, lei dit ’n skokstroom en beperk die spanning wat op die neutrale isolasie toegepas word.

Die keuse van ’n weerstandskomponent vereis koördinasie van:

• Aanhoudende bedryfspanning
• Gegradeerde spanning
• Tydelike-oorspanningsvermoë
• Nominaal Ontlaaistroom
• Energievermoë
• Residuele spanning
• Transformator-neutrale isolasievlak
• Stelselgrondtoestand

IEC 60099-4 is van toepassing op openinglose metaaloksied-skokweerstandskomponente wat gebruik word om skokke in wisselstroomstelsels bo 1 kV te beperk. IEC 60099-4

’n Skokweerstandskomponent moet nie slegs op grond van die transformator se nominale stelselspanning gekies word nie. Die neutrale kan ’n ander spanningsbelasting as die lynkontakte ondervind.

5. Neutrale beskermingsopening

'n Beskermende lugspeling kan tussen die transformatorneutraal en aarde gekoppel word. Onder normale toestande bly dit nie-geleidend nie. Indien die neutraal-spanning die vonkvryvlak van die speling bereik, breek die lugspeling deur en verskaf 'n ontlaaiingspad.

'n Stroomtransformator kan in die spelingstroomkring geïnstalleer word sodat die spelingstroom 'n alarm- of uitskakelsignaal aktiveer.

Die speling vereis noukeurige samestemming omdat sy gedrag beïnvloed word deur:

• Elektrodevorm
• Spelingafstand
• Lugdigtheid
• Hoogte
• Vogtigheid en besoedeling
• Installasiegeometrie
• Kragfrekwensiespanning
• Impuls spanning
• Isolasieniveau van die neutraal

Beskermende spasies kan groter vonk-oorskrydingsverspreiding toon as metaaloksied-afleiers. Hul werking kan ook afgesnyde impulsse en volgstroming by kragfrekwensie produseer.

Die spasie-instelling moet dus deur die isolasie-samewerkings- en beskermingsstudies bepaal word, nie deur ’n standaard fisiese afstand van ’n ander projek te kopieer nie.

6. Neutrale stroomtransformator

’n Stroomtransformator in die neutrale verbinding kan meetseine vir transformator- en aardfoutbeskerming verskaf.

Moenlik toepassings sluit in:

• Neutrale oorstroombeskerming
• Beperkte aardfoutbeskerming
• Transformatorverskilbeskerming
• Beskermingskloofstroomopsporing
• Gebeurtenisopname

Sy verhouding, klas, kniepuntspanning, las en korttydsstroomwaardering moet met die relais-skema en berekende foutbelasting ooreenstem.

7. Rooftelapparaat en lekkastroommonitor

’n Rooftelapparaat tel ontlaaiingsgebeurtenisse deur die roofoorleier. Sommige toestelle verskaf ook lekkastroomaanwysing.

'n Toename in tellerbedrywighede bewys nie outomaties dat die weerligbeskermingstoestel defektief is nie. Dit dui op ontlaai-gebeurtenisse wat saam met die volgende geëvalueer moet word:

• Stelselversteuring-records
• Weerligaktiwiteit
• Skakelgebeurtenisse
• Lekkasie-stroom-tendense
• Weerligbeskermingstoestel-temperatuur
• Fisieke toestand
• Vervaardiger se inspeksiekriteria

Die tellerverbinding moet kort, direk en behoorlik geaard bly, aangesien onnodige leidingslengte die beskermingsprestasie kan verminder.

Hoe werk die weerligbeskermingstoestel en beskermingsgaping saam?

Wanneer albei geïnstalleer is, verskaf die neutrale weerligbeskermingstoestel en beskermingsgapping gewoonlik komplementêre beskerming.

Steekafleier

Die afleier word hoofsaaklik gekies om oorgangsoorverbindings te beperk terwyl 'n voorspelbare beskermingsvlak gehandhaaf word.

Beskermingsopening

Die gaping kan agterup-beskerming verskaf of reageer onder gespesifiseerde tydelike of kragfrekwensie-oorverbindingsvoorwaardes, afhangende van die skema.

Hul samestelling moet verseker dat:

• Die afleier die transformator binne sy energievermoë beskerm.
• Die gaping nie onnodig vir gewone oorgange werk nie.
• Die gaping werk voor die neutrale isolasie oorbelas word onder die voorwaardes waarvoor dit ontwerp is.
• Relaisbeskerming verwyder enige kragfrekwensie-volgstroom.
• Die afleier word nie aan 'n onaanvaarbare tydelike oorverbinding blootgestel nie.

Dit is onakkuraat om te beweer dat die afleier en gaping altyd in 'n vasgeleë volgorde sal optree. Hul reaksie hang af van die spanninggolfvorm, duur, beskermende eienskappe en stelselkonfigurasie.

Isolasiesamestemming moet die beginsels van IEC 60071-1 volg, wat die keuse van nominaal weerstandspannings vir fase-naar-aarde-, fase-naar-fase- en longitudinale isolasie in wisselstroomstelsels bo 1 kV behandel. IEC 60071-1

Gemeenskaplike neutrale grondverbindingsmetodes

Vaste grondings

Die neutraal word aan aarde verbind deur ’n baie lae-impedanspad.

Tipiese eienskappe:

• Hoë aardfoutstroom
• Duidelike nulvolgorde-verwysing
• Vinnige foutopsporing
• Laer tydelike oorspanning
• Hoër foutbelastingvereistes

Weerstandsgrondverbinding

`n Neutrale aardingsweerstand beperk die aardfoutstroom na `n berekende vlak.

Tipiese eienskappe:

• Verminderde toestelbeskadiging tydens aardfoute
• Beheerde beskermingsstroom
• Gedefinieerde termiese las vir die weerstand
• Behoefte aan temperatuur- en kontinuïteits toesig van die weerstand

Reaktor-aarding

`n Aardingsreaktor beperk die stroom deur induktiewe impedansie.

Tipiese eienskappe:

• Verminderde aardfoutstroom
• Stelsel-spesifieke nulvolgorde gedrag
• Behoefte aan noukeurige oorgangstoestand- en beskermingsstudies

Resonante grondsluiting

'n Reaktor word afgestem om die netwerk se aardfoutkapasitansie te kompenseer.

Hierdie skikking word meer algemeen met sekere mediumspanningsnetwerke geassosieer en moet nie aanvaar word dat dit op 'n 110 kV-winding van toepassing is sonder 'n spesifieke stelselstudie nie.

Selektiewe neutrale grondsluiting

By onderstasies met transformators wat parallel bedryf word, kan die stelseloperateur geselekteerde transformatorneutrale grondsluit om nulvolgorde-stroom en beskermingsprestasie te beheer.

Die oopmaak of toemaak van een neutrale skakelaar verander die grondsluitingstoestand van die hele gekoppelde stelsel. Interlocking- en bedryfsprosedures is dus noodsaaklik.

Hoekom is neutrale grondsluiting belangrik tydens inskakeling en uitskakeling?

Transformatorinskakeling kan oorgangse en tydelike oorspanning genereer. Die neutrale toestand tydens inskakeling of uitskakeling kan die spanningbelasting wat op 'n graad-insuleringwindings toegepas word, beïnvloed.

Sommige nuttige prosedures vereis dat die neutrale grondsluitingskakelaar toegemaak moet word voordat 'n transformator aangeskakel of afgeskakel word. Dit mag egter nie as 'n universele reël aangegee word nie.

Die korrekte skakelvolgorde hang af van:

• Transformatorisolasie-ontwerp
• Stroomonderbreker-skikking
• Aantal transformators wat parallel bedryf word
• Stelselgrondskikking
• Beskermingsinstellings
• Oorbelastingafleiers se waardes
• Nuttigheidsbedryfsreëls
• Uitslae van skakel- en isolasiestudies

Operateurs moet die goedgekeurde skakelinstruksies vir die spesifieke onderstasie volg.

Inspeksie- en onderhoudslys

Onderhoud moet deur outoriseerde personeel volgens die werf se elektriese veiligheidsprosedures uitgevoer word.

Neutrale grondskakelaar

Kontroleer:

• Aanduiding van oop- en toe-posisie
• Meganiese uitlyning
• Kontaktoestand
• Bedryfsmeganisme
• Motor- en beheerskrediete
• Bykomende kontakte
• Inmekaarpasgend
• Isolator skoonheid en integriteit
• Tekens van oorverhitting of ontlaaiing

Aardingsgeleiers

Trek in vir:

• Los of beskadigde verbindings
• Gebreekte drade of gekraakte geleiers
• Korrosie
• Abnormale verhitting
• Onvoldoende ruimtes
• Meganiese skade
• Nie-outeuriseerde wysigings

Steekafleier

Kontroleer:

• Toestand van porselein- of polimeerhuisvesel
• Besoedeling en ontlaaiingsmerke
• Klem styfheid
• Aarding-afvoer-uitsetting
• Skok-telresultate
• Lekkasie-stroomaanwysing, waar beskikbaar
• Vervaardiger-voorgeskryfde diagnostiese resultate

Beskermingsopening

Bevestig:

• Elektrode-toestand
• Korrekte spasie-afstand
• Uitlijning
• Oppervlakbesmetting
• Bewys van vorige ontlaaiing
• Stroomtransformer-verbindinge
• Vry ruimtes vanaf aangrensende toerusting

Aardingrooster

Voer inspeksies en toetse uit volgens die onderstasie-onderhoudsplan, insluitend:

• Verbindingskontinuïteit
• Aardingweerstand- of impedansmetings
• Grondtoestandbeoordeling
• Tred- en aanraakspanningsoordrag na groot wysigings
• Korrosie-evaluasie
• Verifikasie van nuut-gekoppelde toerusting

Gemeenskaplike probleme en hul gevolge

Verkeerde grondskakelaarposisie

'n Verkeerde skakelaarposisie kan aardfoutstroom verander en relaiskoördinasie ongeldig maak.

Los neutrale verbinding

'n Hoogweerstand- of onderbrekende verbinding kan verhitting, vonkeling en onvoorspelbare neutrale spanning veroorsaak.

Te klein grondgeleier

'n Geleier met onvoldoende termiese of meganiese vermoë kan tydens 'n hoëstroom-aardfout faal.

Verkeerde weerligbeskermingsapparaatwaardering

’n Werker met ontoereikende tydelike-oorskakelspanningsvermoë kan oorverhit of faal. ’n Oormatige beskermingsvlak kan veroorsaak dat die transformatorneutraal nie doeltreffend beskerm word nie.

Besmette of verkeerd ingestelde beskermingsgaping

Besoedeling, hoogte bo seevlak of verkeerde spasieëring kan die vonkvryspanning verander en vroegtydige werking of nie-werking veroorsaak.

Nie-gekoördineerde beskermingsinstellings

Selfs ’n korrek geïnstalleerde grondsluitstelsel kan nie doeltreffende beskerming bied as die verwante relaisfunksies verkeerd gekies of ingestel is nie.

Ingenieursinligting benodig vir ’n aangepaste ontwerp

Voordat ’n 110 kV-transformator en neutrale grondsluitpakket gespesifiseer word, moet die vervaardiger die volgende ontvang:

• Stelsel se nominale spanning en hoogste spanning vir toerusting
• Stelsel se frekwensie
• Transformator se nominaalvermoë
• Winding-spanning en -verbinding
• Vektor groep
• Neutrale isolasievlak
• Volledige of trapsgewyse isolasievereiste
• Maksimum- en minimum aardfoutstroom
• Foutuitskakeltyd
• Grondsluitingsfilosofie
• Transformator-parallelbedryfsvoorwaardes
• Beskerming eenlyn-diagram
• Bliksemafleierbelasting
• Werfhoogte en besoedelingsvlak
• Omgewingstemperatuur
• Seismiese en klimaatvereistes
• Van toepassing is IEC-, IEEE-, nasionale of nutsbedryfsstandaarde

Hierdie parameters bepaal die toepaslike toerustingwaardes en koppelontwerp.

Gepersonaliseerde 110 kV-transformeroplossings van Dingxin Electric

Dingxin Electric vervaardig gepersonaliseerde oliegedompelde kragtransformers en saamgestelde transformertoebehoortjies vir nutsbedryf-, industriële, hernubare-energie- en infrastruktuurprojekte.

Ons ingenieurspan kan konfigureer:

• Nominaalvermoë en spanningverhouding
• Transformatorimpedansie
• Vektor groep
• Tappreef en OLTC-skikking
• Volledige of trapsgewyse isolasie
• Neutrale terminaal en aardingkoppeling
• Aarding-skermskakelaar-interfaces
• Neutrale stroomtransformators
• Oorbelastingafleiers en beskermende spasie-opstellinge
• Moniterings- en beskermingsbykomstes
• Verkoelingstelsel
• Busse en kabel-interfaces
• Toepaslike IEC-, IEEE- of projekspesifieke vereistes

Bespreek u 110 kV-transformerprojek

Soek u ’n aangepaste 110 kV oliegedrenkte transformer of ’n gekoördineerde neutrale aardingsoplossing?

Stuur Dingxin Electric u enkellyn-diagram, transformerrating, spanningverhouding, stelsel-aardingsmetode, neutrale isolasievlak, foutstroom, werfvoorwaardes en toepaslike standaarde.

Neem kontak met Dingxin Electric op vir ’n projekspesifieke transformervoorstel en tegniese hersiening.