מדוע משתמשים ב-NGR בשנאים?

מטרת הליבה של שימוש בנגד הארקה ניטרלי (NGR) בשנאים היא לספק הגנה באמצעות ציוד איזון הארקת התנגדות, דרישות בטיחות המערכת והמשכיות החשמל, תוך התייחסות למגבלות של שיטות הארקה מסורתיות כגון הארקה ישירה, ביטול הארקה או ביטול קשת. הנה מבט למה:
1. הגבל את זרם תקלת האדמה והגן על בטיחות הציוד.
חסרונות של הארקה ישירה:
אם הנקודה הנייטרלית של השנאי מוארקת ישירות, תקלת ההארקה החד-פאזית (כגון מוליך-חד פאזי הנוגע באדמה) עלולה להוביל לעלייה חדה בזרם הקצר-, מה שעלול לשרוף פיתול שנאי, ליבות ברזל או מבודדים ניטרליים, או אפילו לגרום לשריפה. במערכת מוארקת ישירות של 10kV, למשל, זרם התקלה יכול להגיע לאלפי אמפר, הרבה יותר ממה שהמכשיר יכול לסבול.
פתרון NGR:
על ידי הכנסת סדרה של נגדים בין הנקודה הנייטרלית לאדמה, זרם התקלה מוגבל לטווח בטוח (למשל, עשרות עד מאות עד מאות אמפר). לְדוּגמָה:
עבור מערכת 10kV, הנגד NGR הוא בדרך כלל בעשרות אוהם, המגביל את זרם התקלה ל-100-400A כדי למנוע נזק לציוד. 35מערכות kV: ערך התנגדות גבוה (למשל מאות אוהם), הגבלת זרם לרמות נמוכות (למשל, 50-100A).
2. דיכוי מתח יתר, מערכת בידוד מתח יתר והגנה
סיכוני מתח יתר של מערכות לא מקורקעות:
כאשר הנקודה הנייטרלית אינה מוארקת, תקלת ההארקה החד-פאזית עלולה לגרום למתח הפאזה הלא-לעלות למתח הקו (כפול μ3 מתח הפאזה), ובכך לגרום להתמוטטות הבידוד. בנוסף, ניתן לכבות שוב ושוב קשת תקלה ולהצית מחדש-, מה שיוצר הבזקי קשת פי כמה ממתח הפאזה (למשל, פי . 6-8 מתח הפאזה) כדי להארק את מתח היתר, מה שמאיים על בידוד הציוד.
מגבלות סליל דיכוי קשת הארקה:
לולאת פיזור קשת מפצה זרם קיבולי ומכבה את הקשת על ידי זרם אינדוקטיבי. עם זאת, הם אינם יכולים להגביל את משרעת מתח-היתר ועלולים לגרום למתחי-יתר ברזוננס.
השפעות דיכוי NGR:
פריקת שארית מטען: לאחר כיבוי קשת התקלה, ה-NGR מספק נתיב פריקה עבור המטען השיורי בקיבול הקרקע של המערכת, ומפחית את הסבירות להצתה מחדש של קשת. תהודה שיכוך: התנגדות כאלמנט שיכוך, במצב של תהודה הפרעה, משרעת מתח היתר מוגבלת ל-2.5 פעמים מתח הפאזה, מה שמאריך את חיי השירות של הציוד.
3. הגברת המשכיות אספקת החשמל וצמצום היקף הפסקות החשמל
קיצורי דרך להארקה חזקה:
במערכות הארקה-של מצב מוצק, תקלת הארקה חד-פאזית תפעיל מיד את פעולת התקן ההגנה, מה שיגרום לאזור גדול של הפסקות חשמל.
תאימות NGR:
NGR מאפשר למערכת לפעול לזמן קצר (נניח 1-2 שעות) במקרה של תקלת הארקה חד פאזית, שקונה זמן תחזוקה. לְדוּגמָה:
רשת הפצה עירונית: הכנסת NGR לרשתות כבלים של 10kV מגדילה את דיוק זיהוי קווי השבר ללמעלה מ-95% על ידי חיתוך פשוט של קווי תקלה תוך הבטחת אספקת חשמל באזורים ללא תקלות.
משתמשים תעשייתיים: פטרוכימיה, מכרות ותעשיות אחרות דורשות המשכיות גבוהה של רציפות אספקת החשמל. NGR יכול למנוע מקשתות חשמל לגרום לשריפות או פיצוצים, ויכול למנוע הפסקות חשמל ברחבי המפעל.
4. עמידה בדרישות הגנת ממסר
דרישות הפעלה של מכשיר מגן:
התקני הגנת ממסר חייבים לזהות זרמי הארקה כדי לזהות ולחסל תקלות. אם הזרם נמוך מדי (למשל, אין מערכת הארקה), ייתכן שההגנה לא תפעל, ואם הזרם גבוה מדי (למשל, מערכת הארקה ישירה), ההגנה עלולה להיכשל.
פונקציית האיזון של NGR:
על ידי התאמת ערך ההתנגדות, זרם התקלה נשלט בטווח הרגישות של התקן הגנת הממסר (למשל, 10-100A) כדי להבטיח פעולה מהירה ומדויקת. לְדוּגמָה:
אפס-הגנת זרם רצף: ה-NGR מספק אות זרם אפס-יציב עבור התקן הגנה לזיהוי קווי תקלה.
הגנה דיפרנציאלית: NGR אינו משפיע על הפעולה הרגילה של הגנה דיפרנציאלית במקרה של כשל פנימי בשנאי.
התאמה למערכת דרישות זרם קיבול שונה.
ההשפעה של זרם קיבולי:
זרם קיבול המערכת (IC) גדל עם אורך הכבל. כאשר ה-IC חורג מערך מסוים (למשל יותר מ-30A במערכת 10kV), קשה לכבות את הקשת ודורש NGR להגביל את הזרם.
הגמישות של NGR:
ניתן להתאים את ערך ההתנגדות בהתאם לזרם הקיבולי של המערכת כדי לענות על הצרכים של מצבים שונים. לְדוּגמָה:
מערכת זרם קיבולי נמוך: בחר ערך התנגדות נמוך כדי להשיג גם הגבלת זרם וגם דיכוי מתח יתר. מערכות זרם קיבול-גבוהות: בחרו בהתנגדות גבוהה, התחממות יתר הנגרמת מגלישה.
6. עמידה בתקנים בינלאומיים ותקנות בטיחות
דרישות סטנדרטיות:
IEEE, IEC ותקנים אחרים מגדירים את דרישות התכנון, הבדיקה וההתקנה עבור NGR.
דירוג טמפרטורה: הנגד חייב להיות מסוגל לעמוד בחום שנוצר על ידי זרמי תקלה (למשל, 760 מעלות למשך 10 שניות).
אישורי בטיחות:
מוצרי NGR חייבים להיות מאושרים על ידי CSA, UL וארגונים אחרים כדי להבטיח אמינות בתנאי הפעלה קיצוניים.
7. אימות מקרה יישום מעשי
תיאורי מקרה של תחנת כוח:
סט גנרטורים של 50MW משתמש ב-NGR בנקודות ניטרליות, מגביל את זרמי התקלה ל-5-25A, מגן על פיתולים מבידוד ומונע רוויה הליבה.
תיאורי מקרה של רשתות הפצה עירוניות:
רשת כבלים של 10kV משתמשת בטכנולוגיית NGR כדי לשלוט על מתחי יתר של הארקת קשת-לפחות מפי 2.5 מהערך הנקוב, מפחיתה את שיעור התקלות ב-60% ומשפרת מאוד את האמינות של אספקת החשמל.