Uboreshaji wa Usanidi wa Uteuzi na Ulinzi wa Mbinu za Kutuliza za Transformer ya 110kV

Utangulizi

Katika mifumo ya umeme yenye volteji nyingi, mbinu ya kutuliza sehemu isiyo na upande wowote ya transfoma ni jambo muhimu linaloathiri usalama wa mfumo, uaminifu, na uthabiti. Kwa mifumo ya umeme ya 110kV, uchaguzi wa njia ya kutuliza sehemu isiyo na upande wowote huathiri moja kwa moja viwango vya insulation ya vifaa, ulinzi wa overvoltage, usanidi wa ulinzi wa relay, na uaminifu wa usambazaji wa umeme. Nchini China, mifumo ya 110kV kwa kawaida hutumia mbinu ya kutuliza yenye ufanisi kidogo, ambapo baadhi ya sehemu zisizo na upande wowote za transfoma huwekwa moja kwa moja ardhini huku zingine zikibaki bila msingi, kwa lengo la kupunguza mikondo ya mzunguko mfupi wa awamu moja huku ikizuia vitisho vya overvoltage.

Makala haya yanachambua sifa, faida, na mapungufu ya mbinu tofauti za kutuliza za transfoma ya 110kV, yanachunguza mikakati bora ya usanidi wa ulinzi, na yanawasilisha mitindo ya maendeleo ya siku zijazo.

Mbinu 1 Muhimu za Kutuliza Sehemu Isiyo na Upendeleo kwa Transfoma za 110kV

1.1 Kutuliza Moja kwa Moja

Kutuliza moja kwa mojaInarejelea muunganisho wa moja kwa moja wa sehemu ya transfoma isiyo na upande wowote na ardhi. Njia hii hurekebisha kwa ufanisi uwezo wa sehemu isiyo na upande wowote, kuhakikisha kwamba wakati wa hitilafu ya ardhi ya awamu moja, ongezeko la volteji ya awamu isiyo na hitilafu halizidi mara 1.4 ya volteji ya awamu. Hii husaidia kupunguza mahitaji ya insulation ya vifaa na kupunguza gharama.

Hata hivyo, upungufu mkubwa ni mkondo wa hitilafu ya ardhi ya awamu moja yenye kiwango cha juu sana(hadi ampea elfu kadhaa), ambayo inaweza kuathiri uwezo wa kivunja mzunguko na uthabiti wa mfumo. Kwa hivyo, kutuliza moja kwa moja kwa ujumla hutumika katika mifumo ya volteji ya 110kV na volteji ya juu ambapo kuondolewa kwa hitilafu haraka ni muhimu.

1.2 Isiyo na Msingi

Katika mfumo usio na msingi, sehemu ya transfoma isiyo na upande wowote huwekwa kinga kutoka ardhini. Wakati hitilafu ya ardhi ya awamu moja inapotokea, mkondo wa hitilafu ni mdogo sana (hasa mkondo wa capacitive wa mfumo), na kuruhusu mfumo kuendelea kufanya kazi kwa muda mfupi (kawaida hadi saa 2). Hii huongeza sana uaminifu wa usambazaji wa umeme.

Hata hivyo, katika mifumo isiyo na msingi, hitilafu za ardhi za awamu moja zinaweza kusababisha volteji ya awamu isiyo na hitilafu kupanda hadi kiwango cha volteji ya mstari. Ikiwa insulation ni dhaifu, hii inaweza kusababisha kuvunjika, na kuongezeka hadi hitilafu ya awamu hadi awamu. Zaidi ya hayo, kutuliza kwa safu ya kati kunaweza kutoa volteji za arc, kufikia mara 3–3.5 ya volteji ya awamu, na kusababisha tishio kwa insulation ya transfoma.

1.3 Kutuliza kupitia Kizuizi Kidogo

Ili kusawazisha faida na hasara za mifumo ya kutuliza ardhi moja kwa moja na isiyo na msingi, mbinu ya kutuliza ya impedansihutumika mara nyingi. Hii inajumuisha kutuliza kupitia upinzani mdogo au mmenyuko mdogo.

• Upinzani Mdogo wa Kutuliza: Hupunguza mkondo wa hitilafu hadi ampea mia kadhaa, na kupunguza athari kwenye mfumo huku bado ikiwezesha uendeshaji wa ulinzi wa haraka. Njia hii hukandamiza volteji nyingi kwa ufanisi na inafaa kwa mitandao ya usambazaji inayotumia kebo nyingi yenye mikondo mikubwa ya capacitive.
• Kutuliza kwa Mmenyuko Mdogo: Inaweza kuzima mkondo wa capacitive wa mfumo kupitia mkondo wa inductive, na kupunguza uwezekano wa kuibuka tena kwa arc. Njia hii mara nyingi huchukuliwa kama mbinu ya kutuliza iliyolipwa.

Kutuliza kupitia kizuizi kidogo huchanganya faida za mifumo ya moja kwa moja na isiyo na msingi, kutoa ukandamizaji wa volteji kupita kiasi na uaminifu mkubwa wa usambazaji wa umeme. Inatumika sana katika mifumo ya 110kV, haswa ile yenye mikondo mikubwa ya capacitive au inayohitaji ubora wa juu wa nguvu.

2 Usanidi wa Ulinzi kwa Pointi Zisizo na Upendeleo za Transfoma ya 110kV

2.1 Vitisho vya Kuzidisha Nguvu

Kiwango cha insulation cha sehemu ya transfoma ya 110kV kwa kawaida huwa nusu-insulation, ikiwa na ukadiriaji wa volteji inayostahimili theluthi moja tu ya mwisho wa mstari. Hii inafanya sehemu isiyo na upande wowote kuwa katika hatari ya uharibifu wa volteji kupita kiasi. Aina kuu za volteji kupita kiasi ni pamoja na:

• Upeo wa Nguvu ya Mara kwa Mara: Hutokana na ubadilishaji wa laini, saketi fupi zisizo na ulinganifu, au upotevu wa mzigo ghafla.
• Upeo wa Resonance: Husababishwa na mitetemo kutokana na mwingiliano kati ya vipengele vya kufata na vya uwezo wakati wa uendeshaji au hitilafu za mfumo.
• Kubadilisha Upeo wa Volti: Hutokana na ubadilishaji wa nishati ya sumaku na umemetuamo wakati wa kufungua au kufunga vivunja mzunguko.
• Umeme Uliokithiri: Husababishwa na mipigo ya radi, inayoonyeshwa na amplitude ya juu na muda mfupi.

2.2 Vifaa vya Ulinzi vya Kawaida

Ili kulinda sehemu isiyo na upande wowote ya transfoma, vifaa vifuatavyo vya ulinzi hutumiwa kwa kawaida:

• Vizuizi vya Kuongezeka: Hizi hupunguza overvoltage ya umeme na overvoltage fulani za kubadili. Hata hivyo, vizuizi vya kawaida vya mawimbi mara nyingi havitoshi kwa kiwango cha chini cha insulation cha sehemu zisizo na upande za transfoma za 110kV, na kufanya uteuzi kuwa mgumu.
• Mapengo ya Kutengwa: Hizi hulinda dhidi ya masafa ya nguvu na volteji za mwangwi. Wakati volteji nyingi inapotokea, pengo huvunjika, na kutuliza sehemu isiyoegemea upande wowote ili kupunguza kupanda kwa volteji. Upungufu ni ugumu wa kurekebisha umbali wa pengo kwa usahihi, ambao unaweza kusababisha uratibu usiofaa wa ulinzi.
• Muunganisho Sambamba wa Kizuizi cha Kuongezeka na Pengo: Hii ni njia ya ulinzi inayotumika sana. Kizuizi cha mawimbi hushughulikia overvoltage ya umeme, huku pengo likishughulikia overvoltage ya masafa ya nguvu na mwangwi. Pengo pia hulinda surge arrester kutokana na overvoltage nyingi za masafa ya nguvu ambazo zinaweza kusababisha kushindwa kwake. Mbinu hii inatoa faida zinazosaidiana.

2.3 Usanidi wa Ulinzi wa Reli

Ulinzi wa reli kwa sehemu isiyo na upande ya transfoma ya 110kV unajumuisha vipengele vifuatavyo:

• Ulinzi wa Sasa wa Mfuatano wa Zero: Kwa vibadilishaji vilivyowekwa moja kwa moja, ulinzi wa mkondo usio na mfuatano wowote umeundwa ili kuondoa haraka hitilafu za ardhi. Ulinzi kwa kawaida hugawanywa katika sehemu, huku kukiwa na ucheleweshaji wa muda mfupi kwa ajili ya ujanibishaji wa hitilafu na ucheleweshaji wa muda mrefu kwa ajili ya kukwangua pande zote za kibadilishaji.
• Ulinzi wa Voltage ya Mfuatano wa Zero na Ulinzi wa Sasa wa Pengo: Kwa transfoma zisizo na msingi, ulinzi wa volteji ya mfuatano sifuri na ulinzi wa mkondo wa pengo huwekwa. Wakati hitilafu ya ardhini inaposababisha mfumo kupoteza sehemu yake ya ardhini, na kusababisha kupanda kwa volteji ya sehemu isiyo na upande wowote, pengo huvunjika. Ulinzi wa mkondo wa pengo au ulinzi wa volteji ya mfuatano sifuri hufanya kazi kwa kuchelewesha muda (sekunde 0.3–0.5) ili kuikwamisha transfoma pande zote.
• Uratibu wa Ulinzi wa ChelezoIli kuhakikisha uteuzi, ucheleweshaji wa muda wa ulinzi wa mfuatano sifuri lazima uratibiwe. Kwa mfano, ucheleweshaji wa muda wa ulinzi wa chelezo kwenye transfoma unapaswa kuwa mrefu kuliko ule wa ulinzi wa mstari unaohifadhi nakala rudufu.

3 Mapendekezo ya Uboreshaji na Uchambuzi wa Kesi

3.1 Mapungufu ya Mbinu za Jadi

Wakati matumizi ya vizuizi vya kuongezeka kwa kasi sambamba na mapengoNi kawaida, mbinu hii ina mapungufu kadhaa:

• Ugumu katika Uteuzi wa Vizuizi vya Kuongezeka: Ni changamoto kupata vizuizi vya kawaida vya mawimbi vinavyokidhi mahitaji ya volteji ya juu inayoendelea kufanya kazi na volteji ya chini ya msukumo wa umeme kwa sehemu zisizo na upande za transfoma za 110kV.
• Changamoto katika Kuweka Pengo: Volti ya kuvunjika kwa pengo la hewa inaweza kutawanyika, na kufanya iwe vigumu kuratibu kwa usahihi uendeshaji wa pengo kwa hali ya hitilafu ya "kupotea kwa ardhi" na "na ardhi".
• Ugumu wa Ulinzi wa Relay: Ulinzi dhidi ya "kupotea kwa ardhi" (kama vile overvoltage ya mlolongo sifuri na ulinzi wa pengo overcurrent) unaweza kufanya kazi vibaya, na kuhitaji vigezo vya ziada vya kuzuia, ambavyo huongeza ugumu na kupunguza uaminifu.

3.2 Faida za Kutuliza kupitia Mmenyuko Mdogo

Utafiti na mazoezi yanaonyesha kwamba kutuliza sehemu isiyoegemea upande wowote kupitia mmenyuko mdogohutoa faida kubwa ikilinganishwa na mbinu za kitamaduni za kutuliza sehemu:

• Mahitaji ya Kiwango cha Insulation KilichopunguzwaBaada ya kutumia msingi mdogo wa mmenyuko, kiwango cha insulation cha sehemu isiyo na upande wa transfoma kinaweza kupunguzwa kutoka 35kV hadi 20kV, na hivyo kuondoa hitaji la vizuizi vya mawimbi na mapengo na kurahisisha usanidi wa ulinzi.
• Hali ya Kutuliza IliyounganishwaNjia hii huondoa kutokea kwa mfumo uliotengwa usio na msingi, ikiruhusu kurahisisha au kutokuwepo kwa ulinzi unaohusiana, na hivyo kuongeza uaminifu.
• Uhifadhi wa Manufaa: Inadumisha faida za kutuliza kwa sehemu, kama vile ulinzi rahisi na wa kuaminika wa mfuatano sifuri, huku ikipunguza mikondo ya mzunguko mfupi wa awamu moja.

3.3 Uchambuzi wa Uchunguzi wa Kesi

Mfano ni mabadiliko ya kituo kidogo cha terminal cha 110kV. Muundo wa awali ulitumia kizuia mawimbi sambamba na pengokwa ajili ya ulinzi wa sehemu isiyo na upande wowote. Hata hivyo, baada ya kutumia msingi mdogo wa mmenyuko, hitaji la kiwango cha insulation cha sehemu isiyo na upande wowote ya transfoma lilipunguzwa, vifaa vya ulinzi vikarahisishwa, na uaminifu wa uendeshaji uliboreshwa. Mahesabu yalionyesha kuwa upinzani wa sehemu ya kutuliza unaweza kupunguza mkondo wa hitilafu hadi ampea mia chache, na ulinzi wa mfuatano wa sifuri unaweza kuratibiwa kwa urahisi.

Kesi nyingine ilihusisha hitilafu katika kituo kidogo cha 110kV ambapo hitilafu ya ardhi ya awamu moja kwenye laini inayoingia ilisababisha kuvunjika kwa pengo la sehemu isiyo na upande wowote na kukwama kwa transfoma. Uchambuzi ulibaini kuwa ingawa hitilafu ya laini ilikuwa ya muda mfupi, maoni kutoka kwa idadi kubwa ya motors zisizo na ulandanishiupande wa mzigo ulitoa nishati kwa ajili ya arc, na hivyo kudumisha hitilafu. Hii inaangazia kwamba kwa transfoma zenye mizigo mikubwa ya mota (vyanzo sawa), ulinzi kamili wa nukta zisizo na upande wowote, ikiwa ni pamoja na mkondo wa juu wa mfuatano sifuri, mkondo wa pengo, na ulinzi wa volteji sifuri, ni muhimu wakati wa awamu ya usanifu.

4 Hitimisho na Mtazamo

Uteuzi wa mbinu ya kutuliza sehemu isiyo na upande wowote ya transfoma ya 110kV na usanidi wake wa ulinzi ni kazi yenye pande nyingi inayohitaji kuzingatia muundo wa mfumo, sifa za mzigo, na mahitaji ya kutegemewa. Ingawa mbinu ya kitamaduni ya kutuliza sehemu pamoja na vizuizi vya mawimbi na mapengo ni ya kawaida, inakabiliwa na changamoto katika uteuzi wa kifaa na uratibu wa mipangilio. mbinu ndogo ya kutuliza athariinatoa njia mbadala inayoahidi, ambayo inaweza kupunguza mahitaji ya insulation, kurahisisha ulinzi, na kuboresha kuegemea.

Mielekeo ya maendeleo ya baadaye itazingatia maeneo yafuatayo:

• Utumiaji wa Vifaa Vipya: Kama vile mapengo mchanganyiko au mapengo yanayoweza kudhibitiwa yanayotumika sambamba na vizuizi vya mawimbi, na kuongeza uaminifu na usahihi wa ulinzi.
• Teknolojia ya Ulinzi wa Kidijitali: Kutumia ulinzi unaotegemea kompyuta ndogo kwa kutumia algoriti za hali ya juu (km, utambuzi wa umbo la mawimbi, uchambuzi wa harmonic) ili kuboresha unyeti na uaminifu wa ulinzi wa hitilafu ya ardhini.
• Usanifishaji na Urekebishaji: Kutengeneza vifaa vya ulinzi wa sehemu zisizo na sehemu vilivyo sanifu na za kawaida ili kurahisisha usanifu na matengenezo.

Kwa muhtasari, kuboresha mbinu ya kutuliza ya transfoma ya 110kV na usanidi wa ulinzi ni muhimu kwa ajili ya kuimarisha usalama, uaminifu, na uendeshaji wa kiuchumi wa mfumo wa umeme. Kwa maendeleo ya kiteknolojia, suluhisho zenye akili na ufanisi zaidi zinatarajiwa kuibuka na kupata matumizi mengi.