El impacto del acceso a las pequeñas centrales hidroeléctricas en la red eléctrica

En primer lugar, las pequeñas unidades hidroeléctricas tienen diferentes capacidades y grandes cantidades. Afectadas por factores como la regulación de la carga máxima y el agua entrante, las unidades arrancan y se detienen con frecuencia y, en segundo lugar, el modo de operación cambia mucho; y subestaciones conectadas a la red La brecha de carga suele ser grande, dependiendo principalmente de la operación de la red principal. Dado que el descarrilamiento repentino tiene poco impacto en su seguridad, generalmente se descarrila y se apaga en caso de un accidente. y los dispositivos automáticos incorporados a la red son muy simples de configurar. La línea de conexión es principalmente una simple protección de corriente y voltaje generalmente no está equipada con dispositivos de verificación libres de voltaje y la mayoría de los lados de alimentación pequeños no están equipados con. protección, y muchos de ellos no están equipados con interruptores. Debido al largo tiempo de acción de sobrecorriente de la mayoría de las unidades hidroeléctricas conectadas a la red, el recierre no puede cooperar con ellas. Para evitar el recierre no sincrónico de las pequeñas unidades hidroeléctricas después de un disparo por falla, el recierre automático de cada interruptor de contacto debe desactivarse durante el funcionamiento normal. funcionamiento reducido. Si la protección se instala paso a paso, primero se deben instalar los interruptores, lo cual no es realista. Para ello es necesario adoptar medidas de protección activas y eficaces.

1 Selección de métodos de protección

En la Figura 1 se muestra una conexión primaria típica entre la pequeña central hidroeléctrica y el sistema. Generalmente hay dos tipos de estructuras para la subestación I: el primer nivel de voltaje El nivel de voltaje es 110/35/10 kV y el grupo de cableado es del tipo Y0/Y/Δ-11; el segundo nivel de voltaje es 220/110/35 kV y el grupo de cableado es del tipo Y0/Y0/Δ-11; , como se muestra en el cuadro de la figura que se muestra. Para la configuración de protección del interruptor 1 DL, se utiliza como ejemplo de análisis el primer tipo de cableado.

Figura 1 Diagrama de cableado de la pequeña central hidroeléctrica y del sistema conectado a la red

1.1 Método de configuración de protección típico

La configuración de protección es: corriente direccional de corte rápido con tiempo limitado, sobrecorriente direccional (o adoptar protección de distancia de tres etapas), reconexión de sincronización y verificación libre de voltaje y desconexión de bajo voltaje y baja frecuencia.

(1) Corte rápido de corriente por tiempo limitado

Se coordina con la protección de corte rápido de corriente de salida en el bus del lado opuesto de la línea y evita la falla en el otro lado del transformador conectado al bus. Haga ajustes. Cuando se configura para evitar la falla en el otro lado del transformador conectado al bus del lado opuesto, debido a que la impedancia de la pequeña unidad hidroeléctrica es varias veces mayor que la impedancia de la línea protegida y el transformador, generalmente no hay rango de protección.

(2) Sobrecorriente

Se establece de acuerdo con la corriente de carga máxima que pasa en la dirección positiva de la protección, y el límite de tiempo coincide con el límite de tiempo máximo del siguiente nivel de protección. La corriente de carga máxima en la dirección de avance debe considerarse después del deslastre de carga de la subestación II fh. Sin embargo, cuando la pequeña central hidroeléctrica se opera en un modo pequeño, la sensibilidad a menudo no es suficiente.

(3) Protección de distancia

La pequeña central hidroeléctrica es una fuente de energía débil y su nivel de corriente de cortocircuito es bajo, lo que coloca el rendimiento del dispositivo de protección de distancia en una zona inestable , y requiere una alta inversión y un menor uso.

(4) Verificación y reconexión sincrónica y sin voltaje

La mayoría de las veces, la verificación de sincronización y reconexión no puede tener éxito porque no es fácil de sincronizar después del desacoplamiento. Esto se debe a que la potencia de la pequeña central hidroeléctrica y la subestación II es generalmente difícil de equilibrar, lo que eventualmente conduce al colapso de la pequeña red.

(5) Desacoplamiento de baja tensión y baja frecuencia

Después de perder el gran suministro de energía, debido a la pequeña capacidad hidroeléctrica, cuando el déficit de energía es grande, la frecuencia y el voltaje cae rápidamente y el relé de baja frecuencia no se puede exportar, y es solo un dispositivo de desacoplamiento y no se puede usar como protección de línea y no debe usarse.

1.2 Método de división de protección de corriente

La configuración de protección es: la acción de retardo de corriente de dirección del interruptor 1 DL está conectada al interruptor de puente 2 DL. Cuando fallan las líneas de conexión XL1 y XL2, la acción Desmonta pequeña. centrales hidroeléctricas. Para cooperar con la protección de corte rápido de salida (o corte rápido de tiempo limitado) en el autobús en el lado opuesto de la línea y cumplir con la corriente de carga máxima que pasa en la dirección de avance de la protección, se requiere tener sensibilidad suficiente cuando fallan las líneas de unión XL1 y XL2.

La corriente operativa máxima calculada en función de la sensibilidad suficiente de cada falla de línea de conexión, en el modo grande de la pequeña central hidroeléctrica, a menudo no puede cumplir con la corriente de carga máxima que pasa en la dirección de avance, lo que limita la operación de la pequeña central hidroeléctrica. ; en la subestación II, la caída repentina al cargar fh, es fácil provocar una pequeña electrólisis del agua.

1.3 Método de desacoplamiento de protección de voltaje

La configuración de protección es: la acción de retardo de bajo voltaje en dirección del interruptor 1 DL está conectada al interruptor de puente 2 DL Cuando fallan las líneas de conexión XL1 y XL2, la acción. es descomponer las pequeñas centrales hidroeléctricas. Cuando hay una falla instantánea, las líneas XL1 y XL2 se utilizan para restaurar la energía a los usuarios volviendo a cerrar el interruptor en el lado F del sistema. La protección de voltaje está coordinada con la sección I o II del siguiente nivel de protección, y se requiere que tenga suficiente sensibilidad cuando fallan las líneas de unión XL1 y XL2.

La división de protección de voltaje supera las deficiencias de la división de protección de corriente: en primer lugar, cuanto más pequeño es el modo de operación de la pequeña central hidroeléctrica, mayor es la sensibilidad de la protección de voltaje; en segundo lugar, la protección de voltaje no limita la producción de energía de la pequeña central hidroeléctrica; . No sólo puede mejorar la confiabilidad del suministro de energía a los usuarios, sino también adaptarse a diversos modos de funcionamiento de las pequeñas centrales hidroeléctricas. Es un método de protección económico y eficaz.

Para evitar que se desconecte el circuito de voltaje, se debe instalar un dispositivo de bloqueo de desconexión del circuito de voltaje (como el relé LB-1A de Xuji Factory). Para evitar un recierre no sincronizado cuando el componente direccional está en zona muerta y la protección o el interruptor se niega a operar, se debe instalar un dispositivo calibrado sin voltaje y de sincronización en el dispositivo de reenganche del interruptor en el lado F de la línea de conexión XL1. y XL2 del sistema. De acuerdo con la situación real de la red eléctrica, se puede agregar una sección I de enclavamiento direccional de corriente y voltaje para proteger parte de la línea con un dispositivo de protección rápida, y se puede agregar un bucle de bloqueo de corriente para mejorar la confiabilidad de la protección.

Cuando exista una relación de cooperación entre los dispositivos de baja tensión y de protección inversa, el componente direccional no podrá instalarse ni desactivarse.

2 Análisis de voltaje en el lugar de instalación de protección durante la falla

En la red eléctrica simple que se muestra en la Figura 2, suponga que la impedancia de secuencia positiva calculada por el sistema hasta el punto de falla es igual a la impedancia de secuencia negativa como X, la impedancia de secuencia cero calculada por el sistema hasta el punto de falla es X0, y la impedancia de secuencia positiva desde el punto de cálculo de voltaje en un lado del transformador hasta el punto de falla en el otro lado es Δ La Los componentes de la secuencia son:

(1)

Figura 2 Diagrama de red eléctrica simple

2.1 Cortocircuito trifásico

I=1 ／ X, U=ΔX／X (2)

2.2 Cortocircuito bifásico (fase B, C)

(3)

(1) Y / Cortocircuito bifásico en un lado del transformador Y-12

El diagrama vectorial de voltaje del punto de cálculo se muestra en la Figura 3, entonces:

Sustituir ecuaciones (1 ) y (3) en la fórmula anterior, obtenemos:

Dado que el voltaje anterior es un valor estándar basado en el voltaje de fase, debe calcularse en función del voltaje de línea, por lo tanto:

(4)

Figura 3 Cortocircuito de fase BC en un lado del transformador Y/Y-12

(2) Cortocircuito bifásico en el lado Δ de Y/Δ- 11 transformador

Calcule el voltaje en el punto. El diagrama vectorial se muestra en la Figura 4.

(5)

Figura 4 Cortocircuito fase BC lado Δ del transformador tipo Y/Δ-11

(3) Transformador Y tipo Y/Δ-11 lado Cortocircuito bifásico

El diagrama vectorial de voltaje del punto de cálculo se muestra en la Figura 5.

(6)

Figura 5 Cortocircuito en la fase BC del lado Y del transformador Y/Δ-11

2.3 Bifásico (fase B, C) Conexión a tierra de cortocircuito

(1) Conexión a tierra de cortocircuito bifásico del lado Y0/Y-12 tipo Y0

El diagrama vectorial de voltaje del punto de cálculo se muestra en la Figura 6.

(7)

Figura 6 Cortocircuito a tierra de fase BC del lado Y0 del transformador tipo Y0/Y-12

(2) Tipo Y0/Δ-11 Lado Y0 Cortocircuito bifásico a tierra

El diagrama vectorial de voltaje del punto de cálculo se muestra en la Figura 7.

(8)

Figura 7 Puesta a tierra de cortocircuito de fase BC del lado Y0/Δ-11 tipo Y0

2.4 Puesta a tierra monofásica (fase A)

IA1=IA2=1／（2X＋X0）

UA1=（X＋X0）／（2X＋X0）

UA2=X／（2X＋X0）

(1) Puesta a tierra monofásica del lado Y0/Y-12 tipo Y0

El diagrama vectorial de tensión del punto de cálculo se muestra en la Figura 8.

(9)

Figura 8 Lado Y0 Una fase del transformador Y0/Y-12 está conectada a tierra

(2) Lado Y0 de Y0/Δ-11 tipo Puesta a tierra monofásica

El diagrama vectorial de tensión del punto de cálculo se muestra en la Figura 9.

(10)

Figura 9 Transformador Y0/Δ-11 lado Y0 La fase A está conectada a tierra

3 Cálculo de configuración de división de protección de voltaje

3.1 La tensión de funcionamiento se establece según la sensibilidad de protección

(1) Cuando la falla es cortocircuito trifásico, cortocircuito bifásico o cortocircuito bifásico a tierra

De la ecuación (2), (4), (7) se puede obtener:

En la fórmula, Udz. j——Tensión de acción del relé de baja tensión;

Zbh——La impedancia desde el punto de instalación de protección hasta el final de la línea protegida;

Zxtf. max——La impedancia del sistema hidroeléctrico pequeño en el modo de funcionamiento máximo en la parte posterior del lugar de instalación de protección;

KE——La relación entre el potencial del generador y el voltaje nominal primario del PT, que es tomado como 1,1;

KK——coeficiente de confiabilidad, tomado como 1,3.

Debido a la gran impedancia de las pequeñas unidades hidroeléctricas, si Zxtf. max es 3 veces Zbh, luego Udz. j = 35,75 V, la escala mínima del relé de bajo voltaje de la serie DY con un voltaje nominal de 100 V es 40 V, que puede cumplir completamente con los requisitos de configuración. Si el requisito de valor fijo es pequeño, se puede utilizar un relé de voltaje estático.

(2) Cuando la avería es puesta a tierra monofásica de línea. Pero cuando la línea XL1 se dispara debido a la acción de protección de puesta a tierra monofásica del interruptor en el lado F del sistema, para la subestación I: Si el punto neutro en el lado de alta tensión del transformador principal no está puesto a tierra, su protección de separación se activará. eliminar la falla con un cierto retraso (generalmente 0,5 s). Si el punto neutro en el lado de alto voltaje del transformador principal está conectado a tierra, su protección de secuencia cero eliminará la falla con un cierto retraso. Por lo tanto, cuando una sola fase está conectada a tierra, el uso de la protección de separación del transformador principal y la protección de secuencia cero junto con el recierre del interruptor del lado F del sistema puede compensar las deficiencias del desacoplamiento de la protección de bajo voltaje.

3.2 Cooperación entre la tensión de funcionamiento y las salidas de la barra colectora opuesta

Tomando como ejemplo el cableado mostrado en la Figura 1, supongamos que la reactancia de la protección extendida hasta la parte inferior La línea es X. Cuando el voltaje bajo El voltaje de funcionamiento del relé es Udz. Cuando j, existe la siguiente ecuación. Después de obtener el rango de extensión X, se puede determinar la relación de coincidencia con cada salida de la barra colectora opuesta.

En la fórmula, KZ——es el coeficiente de impulso, que es igual a (XMF.min+XXL2+XNf.min)/XMF.min. mín

min——En modo mínimo, el sistema F se reduce a la reactancia del bus M;

XXL2——La reactancia de la línea XL2.

3.3 Cooperación entre la tensión de funcionamiento y el tercer lado del transformador principal en el lado opuesto

En el cableado que se muestra en la Figura 10, la barra M es el lugar donde se conecta la tensión de baja tensión. Se instala un desacoplamiento de protección. La reactancia de secuencia cero de la línea a la que pertenece N es n veces su reactancia de secuencia positiva. El valor estándar de voltaje de operación de bajo voltaje es Udz. Solo requiere el rango La relación de coordinación de cada protección de salida.