Влияние расстояния между разрядником и трансформатором на подстанциях

На каком расстоянии от трансформатора могут быть расположены разрядники, обеспечивающие при этом достаточный запас защиты?Как объяснил Джонатан Вудворт в этой отредактированной статье для INMR, ответ редко бывает простым.Одно эмпирическое правило: располагайте разрядник как можно ближе к вводу трансформатора.Действительно, это то, что обычно рекомендуется, хотя это не всегда возможно, особенно при более высоких напряжениях системы.

Рис. 1: Примеры конфигурации разрядник-трансформатор на подстанциях.

При напряжении 400 кВ и выше разрядники могут стать слишком большими, чтобы их можно было легко поддерживать корпусом трансформатора, и их необходимо монтировать на отдельных конструкциях и опорах.Такое «увеличенное» расстояние необходимо также в тех случаях, когда трансформаторы необходимо легко перемещать для ремонта.Например, подъездные пути для этой цели иногда могут привести к удалению ОПН от трансформатора до 30 м.

К сожалению, разделительное расстояние (или защитная зона) такой величины может привести к снижению защиты, когда быстро нарастающий импульс поступает на станцию ​​от воздушной линии со скоростью, близкой к скорости света.Когда импульс попадает на разрядник, напряжение действительно снижается – но не до нуля, а в лучшем случае до напряжения разряда разрядника.Результирующий выброс, проходящий мимо разрядника, отражается на трансформаторе, что может привести к удвоению напряжения, если расстояние достаточно велико.Хотя в большинстве случаев отраженное напряжение увеличивает входящий импульс только на несколько процентов, именно это явление бегущей волны и связанный с ним коэффициент отражения подчеркивают важность разделительного расстояния.

Помощь была предложена в Руководстве IEEE по применению разрядников C62.22, а также в IEC 60099-5.В C62.22 формула определяет максимальное расстояние, на котором может быть установлен разрядник, но при этом обеспечивается запас защиты 15 %.Чтобы проиллюстрировать, как эта формула работает в графическом виде с использованием программы переходных процессов (ATP), ниже приведены результаты моделирования для подстанции с разрядниками, расположенными на расстоянии 1 м (рис. 2), 15 м (рис. 3) и 30 м (рис. 4) от 500 кВ. втулки трансформатора.Все остальные параметры остаются прежними, и эти числа были выбраны только для демонстрации простой координации изоляции на подстанции.Разрядники установлены на постаменте, в результате чего расстояние от земли до основания составляет 5 м, а их вершины расположены на расстоянии 1 м от вводной линии.

Как показано на рис. 2, напряжения на разряднике и трансформаторе, как и ожидалось, идентичны и имеют пиковое значение 1326 кВ.Это оставляет запас защиты 16% для трансформатора BIL на 1550 кВ, что является минимумом, рекомендованным в соответствии с IEC и IEEE.Моделирование на рис. 3 с расстоянием 15 м между разрядником и вводом трансформатора показывает, что запас защиты снижается всего до 8%, что меньше рекомендуемого, но все же не превышает НПБ трансформатора 1550 кВ.

Рис. 2: Переходные напряжения на подстанции с расстоянием 1 м.

Рис. 3: Переходные напряжения на подстанции с расстоянием 15 м.

Рис. 4: Переходные напряжения на подстанции с расстоянием 30 м.

На рис. 4 ясно показано, что расстояние в 30 м приведет к тому, что напряжение на трансформаторе превысит его выдерживаемый уровень (BIL), а это означает, что в таком случае быстро нарастающий перенапряжение, поступающее на станцию, может привести к серьезным повреждениям.Следовательно, если по какой-либо причине разрядник должен быть расположен на расстоянии 30 м от ввода, необходимо указать трансформатор с более высоким сопротивлением (BIL).

Эта статья является копией из INMR (https://www.inmr.com), не для коммерческого использования, а только для технического обучения и общения.