|
|
 |
|
|
|
Energetyka, Automatyka przemysłowa, Elektrotechnika
|
|
|
|
|
|
|
Wymagania instalacji urządzeń do synchronizowanego łączenia biegunów dla projektowanych stacji najwyższych napięć są nowym elementem funkcjonalnym obwodów wtórnych pól w stacjach NN. Dotychczas stosowano te urządzenia w nielicznych przypadkach montaży baterii kondensatorów na napięciu 110 i 220 kV oraz do wyłączania linii 400 kV pomiędzy stacją przekształtnikową DC/AC w SE Słupsk.
W celu prawidłowego (świadomego) zaprojektowania urządzeń do synchronizowanego łączenia biegunów wyłącznika należy zapoznać się zarówno ze zjawiskami zachodzącymi podczas łączenia poszczególnych elementów systemu elektroenergetycznego, jak i z budową oraz możliwościami działania urządzeń stosowanych do tego celu.
Instalacja sterowników do synchronizowanego łączenia biegunów wyłącznika powoduje wiele komplikacji w obwodach sterowania wyłącznikiem, głównie konieczność montażu sterownika w szafie zabezpieczeń, zakupu wyłącznika, którego układ sterowania jest przystosowany do współpracy ze sterownikiem (zastosowany sterownik powinien być dostarczony przez producenta wyłącznika).
Poniżej pokazano kilka przykładów na podstawie przeprowadzonych pomiarów lub symulacji z użyciem programu EMTP.
Załączanie baterii kondensatorów 110 kV, 50 Mvar
Przedstawiono przebiegi zarejestrowane podczas pomiarów wykonanych przez Energopomiar dla baterii 50 Mvar na stacji Mory. Załączenia baterii kondesatorów dokonuje się przez zamykanie poszczególnych biegunów wyłącznika w chwili przechodzenia napięcia każdej fazy przez zero. Pokazano także zarejestrowane przebiegi prądu fazy L1 załączanej bez użycia urządzenia do synchronizowanego łączenia biegunów oraz z użyciem takiego urządzenia.
Jak widać na wykresach wartości chwilowe prądu w pierwszych okresach załączenia baterii przy napięciu przechodzącym przez maksimum osiągają wartość ok. 1,5 kA. Obraz zawartości harmonicznych wykazuje ich wysoką zawartość (głównie 3. i 4.). W efekcie synchronizowanego załączenia chwilowe wartości prądu nie przekraczają 0,8 kA, a zawartość harmonicznych jest wyraźnie niższa.
Rys. 1. Przebiegi napięć na linii kablowej BKS
Rys. 2. Przebieg prądu w fazy L1 w gałęzi BKS
Rys. 3. Zawartość harmonicznych prądu fazy L1 (rys. 2)
Rys. 4. Przebieg prądu w fazy L1 w gałęzi BKS
Załączanie synchronizowane transformatorów na bieg jałowy ma na celu ograniczenie wartości prądu udarowego. Dla dławików i transformatorów (załączanie odbioru o charakterze indukcyjnym) powinno nastąpić przy przejściu napięcia przez maksimum. Dla transformatorów trójrdzeniowych z uziemionym punktem gwiazdowym producent urządzenia RPH3 (Alstom) zaleca następującą sekwencję załączania:
Na następnych rysunkach pokazano przebiegi prądu załączania autotransformatora 400/110 kV przy załączeniu synchronizowanym i niesynchronizowanym, wyliczone na modelu autotransformatora w programie EMTP.
Z porównania przebiegów wynika, że prąd załączania autotransformatora w przypadku załączania synchronizowanego jest około dziesięciokrotnie niższy niż przy załączaniu jednocześnie trzech faz. Inna jest też zawartość harmonicznych. W prądach faz dołączanych (B i C) jest minimalna, w fazie A widoczna jest duża zawartość 23. harmonicznej. Oczywiście jest to symulacja na posiadanym przez nas modelu.
Rys. 5. Zawartość harmonicznych prądu fazy L1 (rys. 4)
Rys. 6. Przebiegi prądu przy jednoczesnym załączeniu 3 faz (ATR)
Rys. 7. Prąd fazy A
Rys. 8. Zawartość harmonicznych prądu fazy A (rys. 7)
Rys. 9. Prąd fazy B
Rys.10. Zawartość harmonicznych prądu fazy B
Rys.11. Prąd fazy C
Rys. 12. Zawartość harmonicznych prądu fazy C
Łączenie synchronizowne linii ma na celu ograniczenie poziomu napięć chwilowych na linii w stanie nieustalonym. Przeprowadzono symulację załączania typowej linii napowietrznej 400 kV o długości 100 km i 200 km.
Z wykresów widać, że wartości chwilowe przy synchronizowanym załączeniu linii w obu przypadkach są bliskie znamionowym, natomiast przy załączeniu w niekorzystnym momencie (Umax) dla linii o długości 200 km napięcie chwilowe na końcu linii osiąga wartośc 700 kV. Jest to jednak wartość znacznie poniżej wymaganej wytrzymałości linii na napięcia udarowe, wynoszącej dla linii 400 kV–1050 kV.
Rys. 13. Przebiegi prądu przy synchronizowanym załączeniu 3 faz
Rys. 14. Prąd fazy A
Rys. 15. Zawartość harmonicznych fazy A
Rys. 16. Prąd fazy B
Rys. 17. Zawartość harmonicznych fazy B
Rys. 18. Prąd fazy C
Rys. 19. Zawartość harmonicznych fazy C
Rys. 20. Napięcia fazy A na początku i na końcu linii
Rys. 21. Napięcia fazy A na początku i na końcu linii
Rys. 22. Napięcia fazy A na początku i na końcu linii
Rys. 23. Napięcia fazy A na początku i na końcu linii
Głównym zadaniem przy wyłączaniu elementów systemu elektroenergetycznego jest ograniczenie przepięć powstających w układzie, które mogą powodować powtórny zapłon w komorze wyłącznika.
Zasada wyłączania synchronizowanego zarówno dla elementów pojemnościowych jak i indukcyjnych jest taka sama. Należy otwierać bieguny poszczególnych faz przy przejściu prądu przez zero.
Wnioski
Z informacji dostępnych w literaturze wynika, że zastosowanie sterowników do synchronizowanego łączenia biegunów wyłącznika jest niezbędne przy załączaniu i wyłączaniu baterii kondensatorów oraz dławików dla ograniczenia przepięć oraz ograniczenia prądów udarowych. Wskazane jest również (jak wynika z załączonego przykładu) przy załączaniu transformatorów. Natomiast przy załączaniu linii napowietrznych nie ma zagrożeń dla izolacji przy załączeniu w sposób klasyczny. W przypadku linii kablowych lub z wstawkami kablowymi przed podjęciem decyzji o zastosowaniu urządzeń do synchronizowanego łączenia należałoby przeprowadzić komputerową symulację na modelu konkretnej linii, aby zbadać poziom występujących przepięć i zagrożeń dla izolacji kabla.
LITERATURA
[1] Alstom. RPH3 User Manual.
[2] Cholewa S. 2012. Synchronizowane sterowanie wyłącznikami wysokiego napięcia.
[3] Siemens. Operating Instructions PSD02 control unit.
| REKLAMA |
|
|
| REKLAMA |
|
|
