Kiire toimega maanduslülitid tuuleparkides: eelised
Kiire toimega maanduslülitite integreerimine kaitselülitidesse ühendab rikete tuvastamise vooluahela maandamisega, paigaldamise, töö ja kaitse koordineerimise sujuvamaks muutmise.
Motivatsioon parandada
Tüüpilises seadmes on madalpinge (LV) toiteallikas (st tuulepark tuuleturbiinide generaatorite N rühmaga) ühendatud kõrgepinge (HV) võrguga, nagu on näidatud joonisel 1. Igal tuuleturbiinil on madalpinge/keskpinge (LV/MV) tõstetrafo ja iga tuuleturbiinigeneraatorite rühm on ühendatud MV kaitselüliti (MV CB) kaudu HV/MV alajaama siiniga.
Enamikus seadmetes on mõlemad HV/MV trafo neutraalsed elemendid kindlalt maandatud. Seetõttu põhineb isolatsiooni koordineerimine ülepinge piduritega tugevalt maandatud neutraalsetel süsteemidele MV-poolele ja võrgu HV-poolele. Kui LV/MV tõstetrafo ja MV kaitselüliti vahel esineb maandusrikke (MV kaitselüliti külg „B” joonisel 1), ühendab selle kaitselüliti avamine vooluringi võrgust lahti.
See eemaldab ka selle vooluahela maapealse viite, kui tuuleturbiinide generaatorid jätkavad tööd nende pöörleva inertsi tõttu. LV/MV astmemrafo mähiste deltaühenduse tõttu MV-poolel tõuseb faasi-maapinge mõjutamata faasides statsionaarsele pingele, mis on 1,73 korda suurem kui algne väärtus. Enne statsionaarse pinge saavutamist võib isoleeritud sööturi mahtuvuse tõttu oodata ka veelgi suurema väärtusega ajutisi ülepingeid.
Väljakutse - ja lahendus
Need ülepinged võivad kahjustada seadme avatud komponente (st ülepingepiirikuid, kaableid jne). Seda tuleb vältida, kuigi vaakumkatkestajate omane TOV ja RRRV võime võib aidata vähendada või kõrvaldada vajadust täiendavate komponentide järele, näiteks suurenenud summutamiseks mõeldud ülepingekondensaatorid, summutuskondensaatorid jne.
Eelistatud lahendus selle tingimuse vältimiseks on kiire maanduslüliti (GS) kasutamine koos MV kaitselülitiga. Maanduslüliti asetatakse vastava kaitselüliti küljele „B”, et sulgeda maanduslüliti vahetult pärast kaitselüliti avatud tööd (joonis 2) vooluringi maandamiseks.
Pärast maanduslüliti sulgemist voolab rikkevool, mida juhib isoleeritud söötur, kuna tuuleturbiin jätkab energia tootmist. Selle rikkevoolu väärtus on aga väiksem kui võrgus saadaolev ühefaasiline rikkevool. Seetõttu võib maanduslüliti väärtus olla madalam kui kaitselüliti nimilühisevool.
Kaks peamist teemat, mida tuleks kaaluda
Kaitselüliti avamise ja maanduslüliti sulgemise vahelise ajavahe määratlemisel tuleb arvestada kahe võtmeelemendiga:
- Ülepinge tõusu tõttu pärast ühefaasilise rikke katkestamist peaks ajavahe olema lühike.
- Maanduslüliti sulgub siis, kui kaitselüliti on tühjendanud ühefaasilise rikkevoolu isegi pikkade kaareaegade jooksul (halvim olukord: asümmeetriline, ühefaasiline rike).
Mõlema olukorra nõuetekohaseks katmiseks tuleks kaitselüliti kontaktide kontaktosa ja maanduslüliti kontaktide kontakti vahelist ajavahe hoida vahemikus 12—16 ms.
Mehaaniline lüli
Vaakumkaitselüliti koosneb ilmastikukindlasse korpusesse paigaldatud operaatorimoodulist, mille peal on primaarvooluringi ühenduste katusepuksid ja klemmipadi maandusühenduse jaoks põhjas. Operaatori vooluahela klemmid on ühendatud puksidega vasksiini püstikutega, samal ajal kui maandusklemmid on ühendatud koos lühikese vasksiiniribaga, mis on ühendatud ka maandusklemmipadjaga.
Operaatorimoodulil on kolm poolust, millest igaühel on vaakumkatkestajad ja primaarsed isolaatorid, mis on paigaldatud ühisele töömehhanismi korpusele. Iga pool on kinnitatud postile kinnituskanali külge nelja valatud vaigu isolaatori abil. Isolaatorid ühendatakse ka operaatori ja maanduslüliti fikseeritud otsaga postipeadega ning liikuva otsaga pistikukarbiga, mis omakorda toetab vaakumkatkestajat.
Töömehhanism ning kõik juhtimis- ja käivitusseadmed on paigaldatud mehhanismi korpusesse. Mehhanism on vedru salvestatud energiatüüpi ja on nii mehaaniliselt kui ka elektriliselt liikumisvaba. Kaitselüliti vaakumkatkestaja fikseeritud kontaktid kinnitatakse ülemise fikseeritud otsaga postipeade külge, samal ajal kui vaakumkatkestajate liikuvad kontaktotsad on kinnitatud pistikukarbi külge.
Sama pistikukarp on kinnitatud maanduslüliti vaakumkatkestaja külge, liikuvate kontaktide otstega, mis on ühendatud katkestajate fikseeritud kontaktiotstega. See paigutus stabiliseerib katkestajad külgmiste jõudude vastu pistikukarbi tsentreerimisrõngaste kaudu.
Valideerimine projekteerimistestimise teel vastavalt tööstusstandarditele
Lahenduse kinnitamiseks viidi läbi mitte ainult vajalike põhielementide kvalifikatsioonitestid (st kaitselüliti ja maanduslüliti testid), vaid ka täiendavaid katseid, mis keskendusid kahe elemendi kombinatsioonile.
Katkestamise võime
Lahuse kaitselüliti osa katkestamisvõimet testiti vastavalt IEC 62271-100 ja IEEE Std C37.09 temperatuuril 50 Hz võimsusteguriga 2,6 võimsusteguriga, et hinnata jõudlust halvimates tingimustes pikema kaareaja tõttu. Vahetult enne voolu nulli ja katkestust on voolu tõusnurgas marginaalne erinevus. Vaakumkatkestajate katkestamiseks on see efekt siiski ebaoluline.
Muud tulemuslikkuse aspektid
Halvimad parameetrid kaitselüliti jõudluse muude aspektide demonstreerimiseks, nagu kaabli laadimine, pidev vool, dielektrik ning nii elektriline kui ka mehaaniline vastupidavus, valiti sarnaselt mõlema standardi hulgast.
Lahuse maanduslüliti osa testiti vastavalt nii IEC 62271-102 kui ka IEEE Std C37.20.4 nõuetele sarnaselt, kus kasutati halvimaid parameetreid. Kuna kaitselüliti ja maanduslüliti on otseselt ühendatud, viidi maanduslüliti mehaaniline vastupidavuse test läbi 10 000 tsükliga, et see vastaks kaitselüliti M2 reitingule. Maanduslüliti puhul ületab see kohustus tavalise nõude viis korda.
Temperatuuri testimine
Lisaks tehti maanduslülitile sama madala temperatuuriga test, et näidata jõudlust kuni miinus 50° C (miinus 58° F).
Kombineeritud testid
Pärast asjaomastele tööstusstandarditele vastavate projekteerimiskatsete lõpetamist viidi läbi täiendavad katsed kombinatsiooni toimivuse tõendamiseks. Kõige kriitilisem test kinnitas kaitselüliti avamise ja maanduslüliti sulgemise vahelise ajastuse.
Aja parameetrite mõõtmine
Kaitselüliti kontaktide kontaktosa ja maanduslüliti kontaktide kontakti puudutuse vaheline aeg on kombinatsiooni nõuetekohaseks toimimiseks ülioluline. Kui aeg on kavandatud liiga väikeseks, ei pruugi rikkevoolu katkestada enne maanduslüliti sulgemist ja kuigi maanduslüliti sulgub vastavalt vajadusele, ei pruugi see kontakti keevitamise tõttu uuesti avaneda.
Teise võimalusena, kui aeg on liiga pikk, võib katkestusjärgne ülepinge tekkida kauem, kui ülepingepiirikud taluvad, mis põhjustab pidurite kahjustamist. Erilist tähelepanu pöörati selle ajameetri mõõtmisele kogu lubatud tootmistulude vahemikus ja mitmesugustes keskkonnatingimustes.
Maanduslüliti töökohustus
Teine näidatud võime oli see, et kaitselüliti ei mõjutanud maksimaalse nimivoolu katkestamisel maanduslüliti tööülesannet. Teatud tingimustel ei pruugi vaakumkatkestaja pärast suurt silmust esimese voolu nulli korral viga kõrvaldada, kuid katkestab pärast järgmist väiksemat silmust. Katsetamine näitas, et maanduslüliti täidab seda ülesannet ilma kontaktkeevituseta.
Tuuleparkide eelised
Kui keskpinge kaitselüliti avaneb, kaotab süsteem maandusühenduse avatud kaitselüliti ja LV/MV trafo keskpinge külje vahel.
Nagu varem kirjeldatud, suureneb tervetes faasides pinge koguni 1,73 PU-ni, kuna tuuleturbiinid jätkavad süsteemi toiteallikat. See kõrgepinge toimib nagu püsiv hi-pot test, mis on eriti raske ülepingepidurite jaoks. Pikad perioodid selle liigse pinge juures võivad lühendada eluiga või isegi kahjustada ülepingepõletikke. Kuna maapealse viite kadumine põhjustab neid probleeme, võib maapealse ühenduse taastamine need kõrvaldada.
Tavapärane alternatiiv maanduslüliti kasutamisele, nagu on kirjeldatud selles artiklis, oleks selle asemel kasutada maandustrafo. See trafo ühendataks MV-kaitselüliti B-küljele ja seadistataks nii, et normaalse töö ajal oleks maapinnale kõrge takistus, kuid liini-maapinna rikke ajal tagaks rikkevoolule madala takistusega tee.
Maandustrafo kasutamise puuduseks on seadmete paigaldus- ja hoolduskulud ning lekkega seotud keskkonnariskid. Kuigi maandustrafo peab olema ainult ligikaudu 5% ühendatud koormuse suurusest, võib see siiski nõuda trafot MVA-vahemikus. Lisaks lisavad maandustrafoga ühendatud kaablid märkimisväärseid kulusid. Lõpuks võivad trafo hoolduse kulud, eriti õliisolatsiooniga trafode puhul, olla tuulepargi eluea jooksul märkimisväärsed.
Võrdluseks - integreeritud maanduslülitiga kaitselüliti on suhteliselt lihtne seade, mis on disaini ja ehituse poolest väga sarnane tavalise kaitselülitiga. Maanduslüliti integreerimine kaitselülitisse ühendab rikete tuvastamise võimalused vooluahela maandamisega, mis lihtsustab süsteemi paigaldamist ja kasutamist.
Lisateave meie keskpinge kaitselülitite kohta
SDV7 tüüpi kaitselülitite perekonna disain vähendab oluliselt korpuse suurust võrreldes varasemate mudelitega ja sellest tulenevalt ka üldist jalajälge. SDV7 tüüpi tootesari hõlmab pingegruppe 15,5 kV, 17,5 kV, 27,6 kV ja 38,0 kV. Iga rühm on spetsiaalselt loodud pingeklassi jaoks ruumi ja materjali optimeerimiseks, säilitades samal ajal kogu tootesarja ühised omadused.