Автор: Shouzhen Zhu, Lin Geng, Jinghong Zheng, Xiaoyu Wang
Автор перевода: Ишутин А. Ю.
Источник: https://www.ieee.org
РГ (распределенная генерация) быстро развивается во всем мире. Но в работе с сетью есть несколько проблем. В документе основное внимание уделяется выбору надлежащих трансформаторов для соответствия требованиям заземления в распределительных сетях. Благодаря теоретическому анализу и моделированию предлагаются оптимальные методы отбора. Y / Δ – соединительный трансформатор подходит для сетей с малым сопротивлением заземления, в то время как Δ /Yg и Δ / Δ соединительные трансформаторы подходят для сетей с малой токовой нейтралью заземления. Выводы полезны для системы распределенной генерации подключенной к энергосистеме.
Распределенная генерация (РГ) обычно относится к оборудованию для производства электроэнергии, которое находится вблизи нагрузки, от нескольких киловатт до десятков мегаватт, экологически безопасно и эффективно. У РГ есть много преимуществ, таких как низкие инвестиции, надежность, гибкость и. т. д. В настоящее время РГ широко применяется во всем мире.
Обычно для работы РГ требуется подключение к энергосистеме, что является важным способом экономии и безопасности. Но при работе в сети возникают некоторые проблемы, такие как координация релейной защиты, феррорезонанс, гармоники, изоляция, оптимальный выбор трансформатора и. т. д.
В документе показано, как выбрать трансформатор я для соответствия требованиям заземления распределительных сетей. РГ обычно взаимосвязаны с распределительными сетями, поэтому, во–первых, перечислены общие режимы нейтрального заземления в распределительных сетях. Во–вторых, методы отбора предлагаются путем анализа. В–третьих, показано, что результаты моделирования объясняют и поддерживают теорию. В конце сделаны выводы.
1. Изолированная нейтраль. Нейтральными режимами заземления распределительных сетей многих городов являются изолированный нейтральный режим и нейтральное заземление через режим катушки подавления дуги в Китае. Преимущество системы с изолированной нейтралью заключается в том, что при возникновении однофазного замыкания на землю линейное напряжение стабильно сохраняется, а фазное напряжение увеличивается примерно в 1,732 раз. Если ток заземляющей сети низкий, распределительная сеть может продолжать работать в течение 1 ~ 2 часов, то есть достаточно времени для ремонта что повышает надежность питания. Тем не менее, в этой ситуации будет перенапряжение, такое как с феррорезонансные перенапряжения и перенапряжение дуги заземления, которое будет проходить по сети
2. Глухозаземленная нейтраль с дугогасительной катушкой. Чтобы исключить перенапряжение сверхрезонанса и перенапряжение заземления дуги, между нейтральной точкой и землей устанавливают дугогасительную катушку. Когда происходит однофазное замыкание на землю, ток однофазной емкости заземления будет компенсироваться катушкой подавления дуги, в то время как линейное напряжение остается постоянным. Если неисправность является временной, ток через заземление будет значительно уменьшен, и дуга автоматически погаснет. Остаточное напряжение точки отказа невелико. При однофазном замыкании на землю перегрев не может быть выше 2,8 раза.
3. Глухозаземленная нейтраль при малом сопротивлении. В этом режиме сопротивление заземления, которое составляет около 10 ~ 20 Ом, устанавливается в нейтральной точке трансформатора заземления. Когда происходят сбои, сопротивление может поглощать энергию дуги до тех пор, пока дуга не погаснет, тогда напряжение нейтральной точки будет низким, поэтому возможность повторного зажигания и уровень перенапряжения будут уменьшены. Этот режим заземления упрощает защиту и работу реле, поэтому он широко используется в городской распределительной сети, особенно в кабельной распределительной сети.
Если РГ работает параллельно с распределительной сетью, необходимо согласовать режимы заземления с обеих сторон, иначе нормальная и стабильная работа электрических сетей будет нарушена. После выбора типа РГ режим заземления фиксирован. Если в режиме нет соединения с сетью, возникают проблемы с безопасностью. Чтобы решить эту проблему, мы можем выбрать правильный межсетевой трансформатор для регулирования режима заземления системы РГ. Как правило, существует четыре типа трансформаторов межсоединений, которые мы можем выбрать: соединение Y/Y, Y/Δ соединение, соединение Δ/Y, соединение Δ/Δ.
В соответствии со схемой нулевой последовательности трансформатора мы знаем, что в этом режиме тип заземления РГ зависит от типа заземления генератора. Только если генератор обеспечивает эффективное заземление, режим Y/Y эффективен. Кроме того, этот тип трансформатора не может удалить гармоники кратные 3, поэтому он применяется редко.
С точки зрения распределительной сети режим Y/Δ обеспечивает эффективное заземление, даже если генератор не заземлен. Кроме того, соединительный трансформатор Y/Δ может удалять гармоники кратные 3 заказам и улучшать качество питания. Таким образом, этот режим подходит для системы распределения с небольшим сопротивлением заземления. Когда на линии возникает однофазное замыкание на землю, ситуация перенапряжения не будет происходить на фазе отказа, то есть никакого повреждения с другому электрооборудованию не будет. Однако в результате использования новой точки заземления релейная защита распределительной сети будет затронута, особенно ослабляется чувствительность защиты с нулевой последовательностью или защита не активируется. По этой причине мы должны выбрать правильное полное сопротивление заземления для уменьшения воздействия.
Соединительные трансформаторы Δ/Y и Δ/Δ имеют Δ – обмотку со стороны распределительной сети, поэтому выделяются гармоники кратные 3. Кроме того, защита от нулевой последовательности остается неизменной. Следовательно, эти два вида трансформаторов подходят для системы с изолированной нейтралью или системы с глухозаземленной нейтралью и дугогасительной катушкой. Но если они используются в системе с небольшим сопротивлением заземления, возникает проблема перенапряжения. Например, когда происходит однофазное замыкание на землю, фаза неисправности срабатывает для защиты оборудования. Поскольку системная сторона трансформатора является Δ – обмоткой, линейное напряжение на стороне системы остается неизменным, но фазное напряжение увеличивается до того же уровня, что и линейное напряжение, то есть уровень повышается в √3 раз. Таким образом, необходимо установить защиту от перенапряжения, чтобы отключить РГ от силовой системы, когда происходит перенапряжение.
В документе основное внимание уделяется выбору межсетевого трансформатора для удовлетворения требований к заземлению распределительных сетей. Благодаря теоретическому анализу мы приходим к следующим выводам: Тип заземления системы РГ должен быть согласован с распределительной сетью для обеспечения безопасности и стабильности. Правильный трансформатор может помочь удовлетворить требования. Тип заземления соединительного трансформатора зависит от конфигурации его обмотки.
Для сетей с малым сопротивлением заземления требуется эффективное заземление системы РГ, чтобы избежать перенапряжения. Следовательно, соединительные трансформаторы Δ/Yg и Δ/Δ не подходят. Y/Δ является хорошим выбором, но мы должны отрегулировать настройку полного сопротивления заземления и защиты, чтобы сохранить чувствительность защиты от нулевой последовательности. Для сетей с малой токовой нейтралью заземления необходима изолированная нейтральная система РГ. Соединительные трансформаторы Δ/Y и Δ/Δ имеют Δ перемотку со стороны распределительной сети, поэтому они квалифицированы. Трансформатор Y/Δ не подходит для того, чтобы он приводил к падению тока короткого замыкания, и в этом случае нам нужно рассмотреть полное сопротивление нулевой последовательности для решения этой проблемы.
Impacts of Distributed Generation on Electric Grid and Selecting of Isolation Transformer, in Transmission and Distribution Conference and Exhibition: Asia and Pacific, 2005, pp.1–7.
Operating Conflicts for Distributed Generation on Distribution Systems, in Rural Electric Power Conference , 2001, Page(s):A3/1–A3/6.
Effects of Distributed Generation on Protective Device Coordination in Distribution System, in 2001 Large Engineering Systems Conference on Power Engineering, 2001, pp.115–119.
Analysis and Selection of Neutral Grounding Modes in Cable Distribution Network, Power Engineering, Energy and Electrical Drives, 2007. POWERENG 2007. International Conference, Page(s):518–521.
Integration of Distributed Generation in a Typical USA Distribution System, CIRED2001, June , 2001 (4),pp.13.
Distributed Generation and Its Impaction on Power System, automation of Electric Power Systems, 2001, 25(12), pp.53–56.