[Nueva tecnología moderna de protección contra rayos para equipos de automatización de despacho de energía] Detalles de las prácticas de protección contra rayos y puesta a tierra
1 Canal de intrusión de rayos
Es menos probable que el rayo impacte directamente en los equipos de la subestación, debido a que en el diseño y construcción se considerará la instalación de pararrayos independientes, fajas protectoras y pararrayos. redes de protección.
Los rayos pueden invadir las líneas eléctricas y las ondas de los rayos pueden invadir las subestaciones a lo largo de las líneas. Por ejemplo, cuando funciona el pararrayos, la tensión residual del pararrayos se superpone y se acopla a la red de baja tensión a través de la inducción electromagnética del transformador utilizado, dañando el módulo de potencia de protección del microordenador y la automatización integral. En este momento, la amplitud de la sobretensión de la red de baja tensión está relacionada principalmente con la tensión residual del pararrayos, la distancia entre el pararrayos y el transformador y la longitud del conductor de bajada a tierra del pararrayos.
Pueden invadir rayos a lo largo de la línea de comunicación La sobretensión provocada por un rayo tiene una cierta diferencia de potencial entre la línea de comunicación y el equipo, que actúa directamente sobre el puerto de comunicación serie (RS232/422/485, etc. Básicamente, la razón es que el lado de la fuente de alimentación de baja tensión de 400 V carece de las medidas de protección contra rayos necesarias, especialmente la falta de protección pararrayos en el nivel de tensión correspondiente, lo que hace imposible limitar eficazmente la sobretensión por rayos en la red de baja tensión. Al mismo tiempo, las fuentes de alimentación del sistema de monitoreo por microcomputadora, el sistema de automatización de despacho y el sistema de comunicación no están separadas de otras fuentes de alimentación, o se toman medidas especiales para evitar que la interferencia de los rayos provoque rayos.
La inducción del rayo ocurre con frecuencia, pasando por inducción de alto voltaje de 35kV o 10kV hasta líneas de bajo voltaje de 400V. Si la red de bajo voltaje es grande o hay líneas aéreas de bajo voltaje, cuando un rayo pase cerca de ella, se inducirá una sobretensión muy alta en la red de bajo voltaje de 400 V, dañando la protección de la computadora, el sistema de automatización integrado, el sistema de despacho o Equipo conectado a la red de baja tensión. La parte de suministro de energía del sistema de comunicación.
Además, los rayos también actúan sobre los equipos mediante contraataque, interceptación de ondas y reflujo, como se muestra en la Figura 1.
2 Problemas actuales en la protección contra rayos de equipos secundarios
2.1 La tensión residual MOV no coincide razonablemente con el valor de tensión soportada del equipo secundario.
Debido a las limitaciones del proceso de fabricación actual, la tensión residual del descargador es 6 veces superior a la tensión nominal. Por ejemplo, el voltaje residual de los descargadores de bajo voltaje utilizados en líneas de 220 V es de 1,3 kV, mientras que el voltaje soportado de algunos chips sensibles es de solo 6 ~ 10 V, lo que excede con creces el voltaje seguro del chip.
2.2 Acción MOV provocada por sobretensión de corte.
Cuando el pararrayos está funcionando, el voltaje disminuye (se corta) y la inductancia del cable entre el punto de instalación del pararrayos y el extremo del equipo secundario y el extremo de entrada del equipo secundario a la capacitancia de tierra forman un circuito resonante. Las ondas interceptadas que pasan a través del circuito resonante pueden producir altas sobretensiones (sobretensiones de corte).
3 Contramedidas para resolver el problema
3.1 Tecnología equipotencial del sistema de suministro de energía
C1024 estipula que para lograr el equilibrio de potencial de protección contra rayos, se deben utilizar conductores equipotenciales o cables equipotenciales. Se deben utilizar conductores El protector contra sobretensiones conecta dispositivos externos de protección contra rayos, estructuras de acero de edificios, equipos de instalación, diversos conductores, fuentes de alimentación y equipos de comunicación dentro del espacio protegido. Durante la caída de un rayo, el potencial de la red de puesta a tierra aumenta en φ = IRCH = 100 Ka × 2ω = 200 kV, y el potencial horizontal cae a una velocidad de 1 kV/m. Dado que la energía para el equipo secundario la proporciona el transformador de la subestación. El equipo secundario en la subestación está distribuido en diferentes ubicaciones y la carcasa del equipo está conectada a tierra cerca, la diferencia de potencial entre el punto neutro de la fuente de alimentación y la carcasa del equipo provoca una reacción, como se muestra en la Figura 2. La enorme diferencia de potencial causada por el sistema de suministro de energía provoca un contraataque y un "reflujo".
Cálculo de diferencia de potencial.
El potencial de la carcasa de los tres dispositivos es: φ (a, b, c) = IR-L (1, 2, 3)ε el potencial de la fuente de alimentación es: φd = IR-l4ε; carcasa y la fuente de alimentación es δφ=φ(a, b, c)-φ d donde ε es la constante de caída de voltaje de 1 kV/m.
Consulte la Tabla 1 para ver la tabla de datos de diferencia de potencial de. cada equipo secundario y sistema de suministro de energía.
Solución: La fuente de alimentación del equipo secundario suministra energía al equipo secundario a través de un transformador de aislamiento 1:1, de modo que todas las partes del objeto protegido formen potenciales iguales tanto como sea posible, evitando así el potencial. diferencia de dañar el equipo electrónico. Como se muestra en la Figura 3
El papel del transformador de aislamiento: fluctuaciones potenciales. El equipo secundario se alimenta de la fuente de alimentación a través de un transformador de aislamiento 1:1. El principio de "una marea creciente levanta todos los barcos" se utiliza para realizar la "flotación" del potencial de la red de puesta a tierra local del equipo secundario y eliminar el contragolpe.
El aislamiento de ondas de trueno, a través del principio de circuito abierto primario y secundario del transformador de aislamiento, aísla las ondas de rayos que invaden a lo largo de la fuente de alimentación, y la energía aislada del rayo se convierte en los pararrayos primarios y secundarios y entra al tierra a través del aislamiento.
3.2 Tecnología de atenuación de la tensión residual del pararrayos
Dado que la tensión residual del pararrayos es mucho mayor que el nivel de resistencia a los rayos del chip del equipo secundario, se puede utilizar un nuevo transformador neutralizador para la atenuación.
El transformador neutralizador consta de un núcleo de hierro toroidal y una bobina enrollada alrededor del núcleo de hierro. Como se muestra en la Figura 4, el principio de funcionamiento del nuevo transformador de neutralización: en circunstancias normales, el transformador de neutralización está en un estado de entrada de modo diferencial y los potenciales inducidos generados en la dirección inversa se cancelan entre sí y no tienen impacto en el secundario. sistema.
Cuando un rayo invade, el transformador está en el estado de entrada del modo * * * y la corriente del rayo se descarga a través del pararrayos, lo que inducirá un alto potencial en la bobina. Esta parte del voltaje cambiado. compensar parte del voltaje residual, logrando así el propósito de reducir la presión residual.
U salida = U presión residual de entrada - δU,
δ u = l (di/dt), el sentido de la corriente en las dos bobinas es el mismo, entonces
Φ=Φ1 Φ2,
Entonces el valor de inductancia total es:
L=L1 L2 2M.
La inductancia mutua m de los dos bobinas está determinada por el flujo magnético y la corriente del rayo.
La pendiente de la corriente del rayo es muy grande. Según la fórmula anterior, se puede ver claramente que la salida de voltaje del transformador neutralizador al sistema secundario se reduce considerablemente.
Además, el uso de transformadores neutralizadores también puede eliminar las sobretensiones provocadas por el uso directo de pararrayos.
4 Conclusión
Con el uso a gran escala de equipos de comunicación informática en los sistemas de automatización de despacho de energía, el daño causado por los rayos se está volviendo cada vez más grave. El sistema de protección anterior no puede. ya no cumplen con los requisitos de comunicación informática. Se deben realizar consideraciones sistemáticas y exhaustivas a partir de aspectos como la protección contra la caída directa de rayos, la protección contra la intrusión de ondas de trueno inducidas, la protección contra la inducción electromagnética de los rayos y la protección contra el contraataque potencial a tierra. Seguir estrictamente las regulaciones de protección contra rayos y puesta a tierra, aplicar nuevas tecnologías y equipos y adoptar tecnología de igual potencial en el sistema de suministro de energía y tecnología de atenuación de voltaje residual de los pararrayos son medios importantes para garantizar que el sistema de automatización de despacho de energía reduzca significativamente los daños por rayos.
Materiales de referencia:
Tang Xingzuo. Tecnología de alto voltaje[M]. Prensa de la Universidad de Chongqing, 1991.
Wang Jian, Zhang,. Investigación sobre medidas de mejora para la protección contra rayos de líneas de transmisión [J]. Ciencia y tecnología de energía eléctrica del norte de China, 1998 (10): 1 ~ 5.
Zhou Zecun. Tecnología de alto voltaje[M]. Prensa de energía eléctrica de China, 2004.
[4]Wang Jufeng. Nueva tecnología de protección moderna contra rayos[M], 2007.7.
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