IJP 国际期刊的Photoenergy 1687 - 529 x 1110 - 662 x Hindawi 10.1155 / 2017/4860432 4860432 研究文章 中性接地保护效果的方法补偿风力/光伏发电混合动力系统 http://orcid.org/0000 - 0002 - 6111 - 7769 内 Nurettin 1 http://orcid.org/0000 - 0002 - 5392 - 7964 欧麦尔 Farhana 2 Sandrolini 莱奥纳多 1 Nurettin内 Electrical-Electronics工程部 Selcuk大学 科尼亚 土耳其 selcuk.edu.tr 2 Farhana欧麦尔 电气工程部门 巴哈瓦尔布尔Islamia大学的巴基斯坦 巴哈瓦尔布尔 巴基斯坦 iub.edu.pk 2017年 19 11 2017年 2017年 03 06 2017年 05年 09年 2017年 09年 10 2017年 19 11 2017年 2017年 版权©2017 Nurettin·森和Farhana欧麦尔。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

风力/光伏发电系统的影响(GCS)可分为技术、环境和经济的影响。它有一个重要的影响对提高电力系统的电压;然而,它有一些负面影响,如接口和故障清除。论述了不同接地故障保护方法的高压电力系统(高压)。这些接地方法对各种故障特征的影响在风力/光伏方面进行了讨论。仿真模型实现的替代瞬态程序(ATP)版本的电磁暂态程序(EMTP)。模型允许不同的故障因素和接地方法。获得的结果来评估每个接地方法的影响的三相短路故障(SCF), double-line-to-ground (DLG)的错,和single-line-to-ground (SLG)故障特性。固体、电阻和消弧线圈接地比较不同风力/光伏方面的缺点。瞬时过电流和过电压波形是用来描述故障的情况。 This paper is intended as a guide to engineers in selecting adequate grounding and ground fault protection schemes for HV, for evaluating existing wind/PV GCSs to minimize the damage of the system components from faults. This research presents the contribution of wind/PV generators and their comparison with the conventional system alone.

 1。介绍

可持续能源(税)明智地使用能源和使用能源来自清洁能源和清洁技术。更多的税需要新的方案来改善或保持电能质量和稳定性 1]。网格界面与风力/光伏农场改善系统可靠性( 2]。

税有直接影响风力/光伏集成由于风速、多变和不确定条件下太阳能辐照度和位置。自洽场值安全保护系统的基本特征。自洽场大小是最重要的对GCS耦合位置不能增加设计值( 3, 4]。自洽场的不稳定性当前共享的分布式发电(DG)是一个重要的约束在传统系统集成总干事 5, 6]。瞬态发生在电力系统由于各种原因如断层、开关关闭和打开,或雷击 7, 8]。突然连接的感应发电机(IGs)汇流结果改变也影响电能质量的瞬变电流( 9]。

接地系统有很多优势相比无根据的系统( 10- - - - - - 12]。接地方法有小影响系统运行时正常运行但生效和重大故障发生时的架空线路(哦!)。合适的接地系统的解决方案是通过计算和模拟故障条件下( 13]。谐振接地支持的故障电弧熄灭哦! 80%的临时地面故障( 14]。

许多研究人员以前讨论的不同类型的中性接地,SLG故障,故障定位和检测middle-voltage (MV)或传统高压系统,如Al-Zyoud等人曾在约旦MV分销系统(DSs)通过使用各种接地的技术。影响这些接地方法的SLG错了( 13]。雅各Nithiyanthan在他们的论文中强调类型的接地基于断裂网络的额定电压( 15]。皮拉伊等人在他们的论文中讨论的MV定子接地保护技术生成器和他们的优缺点 16]。Bapat等人在应用DSs时考虑多个源的并行操作。提出了混合接地中低电压系统( 17]。在[ 18- - - - - - 21),作者分析了各种类型的中性接地。在[ 22, 23),作者研究了故障状态下的电压和电流的行为系统的各种参数。一个孤立的中立系统低价值的故障电流。许多研究人员创建保护算法补偿( 24- - - - - - 28]。所产生的过电压single-line-to-ground (SLG)缺点通过消弧线圈MV系统( 29日]。在[ 30.),作者分析了中性接地技术对断层的特点的影响在阿联酋的艾恩DS。在[ 31日),一些实验故障情况进行各种条件下的DS捷克与消弧线圈接地。在[ 32),作者分析和比较在MV系统接地故障的特点,也就是说,20 kV高阻抗接地。结果是基于实际情况的评估记录,实现三年。

大部分的研究人员致力于MV网络和在传统上的SLG断层系统,但没有人从事高压网络和在短路故障(方法)。本文作者从事风力/光伏方面的自洽场,并将研究贡献自洽场条件下风力/光伏发电机及其与传统的系统相比,比例减少SC电流的大小,和波失真通过使用抗故障能力和彼得森线圈。

 2。类型的接地系统

接地系统的选择取决于应用程序和系统的情况。接地系统的分类图 1( 15]。

类型的接地系统。

基本上,有两种方法可以地面系统和中性接地是最常用的。整个系统可以用于地面或地面设备如发电机和变压器 33]。

这些技术应用于发电厂或变电站。没有故意的固体直接接地系统接地阻抗。大部分直接接地的低压发电机选择快速清除高故障电流的时间可能有重大风险高级SLG大小的发电机。在电阻接地系统中,电阻器连接从源怀依指向地面的接地导体最小化故障电流。

最近,低阻接地优先为发电机相比,坚实的基础,提高良好的可靠性对过电压和谐波 15]。混合电阻接地系统(HRG)是最适合与中压系统( 16发电机。减少故障电流通过消弧线圈由于补偿的影响。系统的充电和放电过程中断层线元件的参数依赖于故障定位和在地上。故障电流通过消弧线圈补偿,减少了电容电流。

SLG故障发生时,地面断裂阶段放电电流故障期间,它返回通过2未断裂的阶段 13]。这可以提高线路对地的电压2未断裂的阶段进而充电线路接地故障电容(绝缘)。

谐振线圈(彼得森线圈)条件时获得的 (1) 3 ω C 0 − 1 ω l = 0 。

在完整的补偿, (2) 3 l C ω 2 = 1 。

3所示。风力/光伏发电系统

风力/光伏发电与传统的电力系统。100兆瓦风力/光伏发电机与传统系统的中点200公里哦! 400千伏的电压,如图 2。在这个学习系统,同步机(SM59_NC)型同步发电机(SG),一个异步发电机(IG)和三相混合动力变压器(变压器)使用;一个混合动力变压器变压器用于SG,即22/400 kV;第二个变压器是使用光伏发电机在交流方面,即0.44/400 kV(临时中压系统的PV是美联储400千伏没有提到图 2);第三个变压器( 34)是用于搞笑,34/400 kV。所有参数都可以在 35]。

空载风力/光伏gc。

 3.1。自洽场电流由故障电阻控制

自洽场被认为发生在母线X线如图 3。短路故障发生在相电压的峰值,即为22.15毫秒。故障电流的波形在故障定位X图 4。最小化的断裂阶段电流故障定位X风力/光伏GCS由于不同故障电阻的自洽场给定的表 1。

的配置研究风力/光伏GCS抗故障能力从1Ω60Ω的自洽场发生母线X。

自洽场电流故障定位当自洽场发生在故障定位X 40Ω风力/光伏GCS抗故障能力。

最小化的断裂阶段电流故障定位X在风力/光伏GCS由于不同故障电阻的自洽场。

抗故障能力( Rf)(Ω) 最大故障电流的大小(Amp) 电流最小化(%)
自洽场
一个阶段 B阶段 阶段C
1 5263年 5976年 5767年 −3.35
40.58 3382年 3834年 3791年 −60.85
48 3125年 3583年 3544年 −72.12
60 2801年 3270年 3239年 −88.59

的最大故障电流在故障定位X级减少随着抗故障能力的增加。故障电流在故障定位X从1Ω故障电阻的3.35%减少88.59%,60Ω故障电阻。也注意到,自洽场电流减少故障电阻增加。瞬态故障电流波形的高价值较低的抗故障能力比预期更高的价值。也分析了波衰减也上涨,因自洽场相比,LG的错。

 3.2。对比风力/光伏GCS彼得森线圈与可靠的接地,接地在不同的缺点

这个风力/光伏GCS,不同类型的故障被认为是如SLG的错,DLG断层和自洽场。LG的故障发生在相哦!最后,400千伏。的DLG的错,错误发生在接收端在A和b阶段比较坚实的基础和彼得森在400千伏58.6 H电感的线圈接地线圈风力/光伏GCS在各种故障条件下表给出 2。

比较可靠的接地和彼得森的58.6 H电感线圈接地在各种故障条件下风力/光伏gc。

故障类型 在故障位置的最大故障电流大小X (Amp) 电流最小化(%)
风力/光伏GCS和坚实的基础 风力/光伏IGs彼得森线圈接地
一个阶段 B阶段 阶段C 一个阶段 B阶段 阶段C
自洽场 5011年 6176年 5832年 2698年 4251年 3985年 −45.28
SLG的错 2096年 - - - - - - - - - - - - 2616年 - - - - - - - - - - - - 19.88
DLG的错 5119年 4782年 - - - - - - 3208年 3338年 - - - - - - −43.26

表 2显示了自洽场电流与可靠的接地和彼得森58.6 H电感的线圈接地。自洽场电流和波失真减少使用彼得森线圈。波失真非常高当系统可靠的接地如图 5和 6。

自洽场电流没有彼得森线圈故障定位X在自洽场发生时风力/光伏gc。

自洽场与彼得森线圈电流为58.6 H在故障定位X在自洽场发生时风力/光伏gc。

表 2显示了SLG电流与可靠的接地和彼得森58.6 H电感的线圈接地。SLG电流增加到19.88%,波失真减少使用彼得森线圈。波失真非常高当系统可靠的接地如图 7和 8。也确定,彼得森线圈是不适合在400千伏SLG的错哦!从瞬态过电压和变形的角度来看。当系统匹配电容电感线圈,该系统是完全补偿。如果反应堆电感电容不匹配系统,系统调优。它身价到底可以高估还是低估,这取决于电感和电容之间的关系。彼得森线圈不适合高压和长输电线路。

断相电流不彼得森线圈故障定位X SLG断层风力/光伏gc。

断相电流彼得森线圈为58.6 H与SLG故障在故障定位X风力/光伏gc。

表 2显示了DLG电流与可靠的接地和彼得森58.6 H电感的线圈接地。了解当前和波失真减少使用彼得森线圈。波失真非常高当系统可靠的接地如图 9和 10。它分析了彼得森线圈是最适合自洽场、DLG的错。谐波失真是由于风力/光伏电力电子数字 5- - - - - - 10。

目前断裂阶段的A和B没有彼得森线圈故障定位X DLG故障发生时风力/光伏gc。

目前断裂阶段的A和B彼得森线圈为58.6 H在故障定位X DLG故障发生时风力/光伏gc。

 3.3。自洽场利用彼得森线圈电流最小化

自洽场被认为发生在母线X R f = 0 如图 11。短路故障发生在相电压的峰值,即为22.15毫秒。使用谐振接地故障电流减少由于消弧线圈的补偿的影响。充电和放电的自洽场取决于线路接地参数和故障定位。故障电流通过消弧线圈补偿和最小化了电容电流通过故障定位。表 3给结果的消弧线圈接地故障。故障电流有一个小的价值,因为高的比例赔偿。这个小故障电流的值使系统继续喂错了很长一段时间下的消费者。补偿电容接地故障电流的支线(200公里),大约0.0079零序电容 μF /公里。

的配置研究风力/光伏GCS当彼得森线圈不同1 H - 65 H的自洽场发生母线X。

最小化的故障电流故障定位X风力/光伏GCS由于不同的值的自洽场彼得森线圈。

断层电感( lf)(H) 最大故障电流的大小与自洽场(Amp) 变化百分比
一个阶段 B阶段 阶段C
1 5318年 6154年 5810年 0.36
10 4349年 5733年 5420年 7.73
30. 3457年 5111年 4883年 20.84
58.6 2698年 4251年 3985年 45.28
65年 2482年 4069年 3799年 51.78

最小化的故障电流故障定位X风力/光伏GCS由于不同的值的自洽场彼得森线圈在桌子上 3。故障电流的波形在故障定位X图 12。的最大故障电流在故障定位X级减少随着断层电感的增加。故障电流在故障定位X从1 H断层电感的0.36%减少51.78%至65 H故障电感。瞬态故障电流波形中的高在一个较低的价值断层的电感相比更高的价值。也分析了波衰减由于自洽场也高。

SC电流故障定位当自洽场发生在故障定位X 58.6 H断层电感风力/光伏gc。

在母线故障电流的波形Z给出图 13。最小化的故障电流母线Z风力/光伏GCS由于不同的值的自洽场彼得森线圈在桌子上 4。在母线的最大故障电流大小Z减少随着断层电感的增加。故障电流在故障定位X从1 H断层电感的3.69%减少47.79%至65 H故障电感。瞬态故障电流波形中的高在一个较低的价值断层的电感相比更高的价值。也分析了波衰减由于自洽场也高。

SC电流故障定位当自洽场发生在故障定位X 58.6 H断层电感风力/光伏GCS(它不是shunt-connected电感器)。

最小化的故障电流母线Z风力/光伏GCS由于不同的值的自洽场彼得森线圈。

断层电感( lf)(H) 最大故障电流的大小与自洽场(Amp) 电流最小化(%)
一个阶段 B阶段 阶段C
1 3356年 4980年 4801年 −3.69
10 3061年 4700年 4495年 −9.87
30. 2796年 4116年 3850年 −25.46
58.6 2466年 3565年 3439年 −44.85
65年 2408年 3494年 3338年 −47.79

电压的最大震级的指责和未断裂的阶段故障定位X舱壁发生故障时的彼得森线圈电感变化从1 H - 65 H风力/光伏GCS在桌子上 5。

电压的最大震级的指责和未断裂的阶段故障定位X彼得森的自洽场发生故障时电感线圈不同从1风力/光伏IGs H - 65 H。

断层电感(H) 最大电压的大小未断裂的阶段与彼得森线圈故障定位X (MV)
一个阶段 B阶段 阶段C
1 0.00611 0.00237 0.002568
58.6 0.2808 0.2369 0.2843
65年 0.2961 0.2428 0.3059

断裂阶段增加从6.11千伏的电压在65 H 1 H到296.1 kV电感,因为它也充当了电压源。波衰减也增加电感增加如图 14和 15。可以看出由于SLG故障电流故障并不比那些由于风力/光伏IGs的自洽场。这意味着自洽场有严重的影响比SLG风力/光伏混合动力系统故障,当故障电感的影响进行了研究。也分析了波衰减也上涨,因自洽场相比SLG的错。

SC电压在故障定位X自洽场发生在故障定位时用1 H断层风力/光伏IGs电感。

SC电压在故障定位X自洽场发生在断层位置X 58.6 H断层风力/光伏IGs电感。

 4所示。结论

这个调查是重要的保护、设计、规划、经营风力/光伏的gc。自洽场电流的波形进行了分析,设计用于保护策略。本研究介绍了瞬时过电流和过电压反应由于种种缺点,和保护方案如固体、阻力和彼得森线圈接地检查最小化故障电流。这些特性有重大贡献的大小和形状电流和电压波形以及哦!。

本研究包括三种类型的故障包括自洽场SLG的错,、DLG的错。详细对比三种情况检查,这个研究是在传统系统单独与风力/光伏gc。风力/光伏发电机自洽场的影响最严重。故障计算模型是在ATP / EMTP软件完成高压风力/光伏方面。各种接地方法和故障下的模型研究方法的因素。自洽场,SLG的错,DLG故障电流控制的不同抗故障能力的价值。电容充电电流哦!导致故障电流。未断裂的阶段的电压高于额定电压水平。

自洽场时通过故障电阻接地,然后,自洽场电流从3.35%下降为1 Ω88.59%,60Ω抗故障能力。波衰减也减少抗故障能力从低价值的抗故障能力上升到一个高价值。

可靠的接地和彼得森线圈接地故障电流的58.6 H电感在各种故障也观察到。自洽场电流降低到45.28%,在故障电流波形失真也减少了通过使用彼得森线圈接地。SLG电流增加到19.88%,波失真减少使用彼得森线圈接地。DLG电流波形失真减少到43.26%,也减少了使用彼得森线圈接地。但自洽场波扭曲非常高,SLG,、DLG状态,当系统可靠的接地。它分析了彼得森线圈是最适合自洽场、DLG的错。在北美,彼得森SLG线圈只会被认为是目的。由于高压哦!,这需要成百上千的高电压绝缘公里;因此,它从来没有被选中。

最小化的故障电流故障定位X和Z母线风力/光伏GCS由于不同的值的自洽场彼得森线圈故障定位X也检查了。的最大故障电流在故障定位X级减少随着断层电感的增加。故障电流在故障定位X从1 H断层电感的0.36%减少51.78%至65 H故障电感。瞬态故障电流波形中的高在一个较低的价值断层的电感相比更高的价值。在母线的最大故障电流大小Z减少随着断层电感的增加。故障电流在母线Z从1 H断层电感的3.69%减少47.79%至65 H故障电感。瞬态故障电流波形中的高在一个较低的价值断层的电感相比更高的价值。也分析了波衰减由于自洽场也高。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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