2016年5月21日 星期六

屋內型配電變電所引入設備絕緣耐壓之研究-2_A study of Insulation Strength for Incoming Apparatus to Indoor Type Distributed Substation-2

II.  國內、外法規比較

在電業法[2]第三十四條規定:電業設備,應力求標準化,其方式、規範及裝置之規則,由中央主管機關定之。此條文要求設備標準化的立意甚佳,但,於變電所裝置規則[3]中規範了變電設備的衝擊絕緣基準電壓(BIL)為單一固定值,如表1所示,有違了各標準準則[4-7]的絕緣強度經協調(Coordination)後再決定設備BIL值之精神,與IEEE標準對各系統電壓做歸類及分等,說明絕緣強度決定基準的方式有所不同,如表2[5]所示各系統電壓可能不只一個衝擊絕緣基準值,再應用絕緣協調取得系統安全和最好的經濟性才是最佳的規範與設計。
在六輸計畫中變電所的設計與要求,除了沿用電業法對設備標準化的要求外,在一次配電變電所統包規範[8]中,第3.1節「變電所基本要求」裏提出"需有良好之絕緣協調,不得因單一事故造成整所全停。"的說明,顯示對設備絕緣強度的重視,但,並未將絕緣協調列入圖面文件審核項目中,無法落實設備絕緣強度須考慮各項因數經協調再決定的精神。

在民間電力設計案,設計考量的不外乎設計資料送審項目[9],包含了故障電流計算、電壓降、接地電阻值、功率因數、照度、保護電驛設定、電壓閃爍及諧波等的計算與檢討,未將設備絕緣強度列入審查項目中,主要是國內標準並未有較完整的規範如何選擇絕緣強度,在經濟部頒訂的「屋內線路裝置規則」[10]中,於避雷器章節中敘述高壓以上用戶之變電站應裝置避雷器保護設備,缺乏嚴謹的標準作為選擇絕緣強度的依歸,因此,在沒有法令要求及設計審核的需求下,也就不會有進一步的設計考量。

III.  問題探考與研究方法

根據目前國內外法規標準的差異點,利用目前廣泛應用在暫態分析的電腦程式 (ATP-EMTP),討論改變避雷器的安裝位置,各重要設備點可能產生的端電壓並做紀錄進行研究,主要的議題有:
1.   避雷裝置安裝於所外的連接站的妥適性。
2.   電力設備的絕緣強度BIL值採用固定值的合理性。
一次配電變電所(D/S)引入系統電壓為161kV,在選擇設備標準絕緣基準是屬於等級I(Class I),參見表3,須考慮低頻耐壓及雷擊衝擊絕緣基準(BIL),針對雷擊產生的瞬時高電壓變化(dv/dt)做探討。

當雷擊於最靠近變電所的第一座鐵塔(TWR#1)進行模擬研討,考慮在受電狀況下利用絕緣協調的程序,選擇符合典型過電壓特性的絕緣耐壓,作為研究設備的雷擊絕緣耐壓的方法,利用ATP-EMTP來評估電力系統的暫態過電壓,以ATPDraw建立設備元件及模擬之系統架構,於鐵塔頂端注入標準雷擊電流源,經逆閃絡機制導引經電力線傳播突波進入變電所,由PlotXY圖繪程式將模擬的數據轉換為電壓-時間(V-t)軸的線條圖面,觀察在各取樣點電力設備的模擬電壓,紀錄各取樣點的電壓資料絕緣是否遭受破壞的判斷法則採用決定法(Deterministic Method)[7]來判別。


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