Analisis Perilaku Operasional Trafo Penahanan di Bawah Kondisi Gangguan Tunggal Fasa ke Tanah Sistem

1 Analisis Teoritis

Dalam jaringan distribusi, transformator grounding memiliki dua peran utama: memasok beban tegangan rendah dan menghubungkan koil penghilang busur di netral untuk perlindungan grounding. Kegagalan grounding, yang merupakan kegagalan jaringan distribusi paling umum, sangat mempengaruhi karakteristik operasi transformator, menyebabkan perubahan tajam dalam parameter elektromagnetik dan status.Untuk mempelajari perilaku dinamis transformator saat terjadi kegagalan grounding satu fase, bangun model ini: Anggaplah karakteristik inheren transformator tetap stabil selama kegagalan satu fase pada sisi tegangan rendah. Kemudian, deduksikan aturan operasinya melalui mekanisme kompensasi koil penghilang busur. Bahan relevan termasuk: Gambar 1 (struktur fisik transformator), Gambar 2 (rangkaian setara sistem saat kegagalan satu fase), dan Gambar 3 (rangkaian setara operasional transformator).

u mewakili tegangan sumber daya virtual, dan rumus kalkulasinya adalah:

Dalam rumus:U_m adalah amplitudo tegangan bus; w₀ adalah frekuensi sudut frekuensi daya; w₀ adalah sudut fase tegangan yang dihasilkan setelah sistem mengalami kegagalan grounding satu fase. Selama kegagalan pada tahap pembakaran busur, arus i_L dari koil penghilang busur adalah:

Dalam rumus: δ1 adalah faktor penurunan; IL mewakili amplitudo arus sistem dan induktansi; R1 adalah resistansi setara dari transformator utama dan loop mode garis; e adalah sudut fase tegangan saat terjadi kegagalan grounding satu fase; L menggambarkan induktansi urutan nol dari transformator grounding dan induktansi koil penghilang busur.

Ada korelasi antara arus induktif dan derajat detuning dalam koil penghilang busur, dan rumus berikut dapat diturunkan:

Dalam rumus:i_C adalah arus grounding yang dikompensasi; C adalah kapasitansi ke tanah dari jalur distribusi; v adalah derajat detuning dari sistem substation. Ketika kegagalan grounding satu fase sistem berada dalam keadaan grounding stabil, arus induktif dari koil penghilang busur cenderung stabil.

Dengan menggabungkan analisis di atas, persamaan berikut dapat diturunkan:

Dalam rumus:R_L adalah resistansi setara dari transformator utama dan loop mode garis (kata "induktansi setara" asli mungkin kesalahan; diperbaiki menjadi "resistansi setara" berdasarkan logika rangkaian; jika memang induktansi, simbol L_L dipertahankan); w₀ adalah frekuensi sudut frekuensi daya.

Rumus (4) dapat disubstitusikan ke dalam rumus (5) untuk menghitung arus induktif, dan diperoleh rumus berikut:

Dengan menggabungkan Rumus (6), selama tahap pemadam busur kegagalan, induktansi koil penghilang busur dan kapasitansi ke tanah dari jalur distribusi terhubung seri, dan arus sistem seragam. Setelah arus induktif kembali normal, rumus kalkulasi untuk arus induktif adalah sebagai berikut:

Dalam rumus: u_C0+adalah tegangan kapasitansi ke tanah sistem selama tahap pemadam busur; i_L0+ adalah arus induktif yang mengalir melalui koil penghilang busur sistem selama tahap pemadam busur; w adalah frekuensi resonansi. Berdasarkan analisis di atas, pada tahap berbeda dari kegagalan grounding satu fase sistem, faktor-faktor yang mempengaruhi karakteristik operasi transformator grounding berbeda, seperti yang ditunjukkan secara spesifik dalam Tabel 1.

2 Pembangunan dan Verifikasi Model Simulasi
2.1 Pembangunan Model
Pembentukan model simulasi didasarkan pada parameter transformator grounding di suatu wilayah, seperti yang terperinci dalam Tabel 2. Parameter jalur kabel ditunjukkan dalam Tabel 3.

2.2 Verifikasi Model

Dalam verifikasi model, untuk memastikan keaslian dan validitas penelitian, kegagalan grounding satu fase sistem dapat ditetapkan pada lokasi 4 km dari jalur kabel 1 A dan bus 10 kV. Sudut fase kegagalan mengambil 90° sebagai acuan. Gunakan model simulasi yang dibangun untuk mendapatkan arus urutan nol dari garis-garis berbeda dalam kegagalan grounding satu fase sistem, seperti yang terperinci dalam Tabel 4.

Ketika terjadi kegagalan grounding satu fase dalam sistem, rumus kalkulasi untuk arus kapasitif dari garis-garis berbeda transformator grounding adalah:

Dengan menggabungkan data dalam Tabel 4, ketika terjadi kegagalan grounding satu fase dalam sistem, kesalahan maksimum antara nilai simulasi arus urutan nol garis non-kegagalan dan nilai kalkulasi arus kapasitansi ke tanah aktual adalah -0.848%, dan tidak ada perbedaan signifikan.

3 Analisis Simulasi Karakteristik Operasi
3.1 Pengaruh Sudut Fase Awal Kegagalan

Pada tahap pembakaran busur, tegangan tiga fase mengalami deformasi signifikan. Tegangan Fase A, B, dan C meningkat, memperluas sudut fase awal kegagalan dan meningkatkan distorsi tegangan. Pada tahap stabil, sudut fase awal yang lebih besar mempersingkat waktu stabilisasi tegangan tiga fase. Pada tahap pemadam busur, meskipun sudut fase awal berbeda, perubahan tegangan fase konsisten: Fase A naik ke amplitudo normal; Fase B turun ke normal; Fase C terlebih dahulu turun di bawah normal kemudian naik kembali. Untuk arus: Pada tahap pembakaran busur pertama, sudut fase awal yang lebih besar mengurangi variasi arus tiga fase; pada tahap stabil, meningkatkan variasi; pada tahap pemadam busur, perubahan arus seragam terlepas dari sudut fase awal.

3.2 Pengaruh Resistansi Transisi

Pada tahap pembakaran busur kegagalan grounding satu fase, resistansi transisi transformator grounding yang lebih kecil meningkatkan variasi tegangan tiga fase; pada tahap stabil, memperbesar variasi tegangan (amplitudo Fase B dan C lebih kecil). Pada tahap pemadam busur, tegangan tiga fase konsisten di bawah resistansi berbeda: Fase A mencapai amplitudo normal, Fase B turun ke normal, dan Fase C turun kemudian naik. Untuk arus: Pada tahap pembakaran busur, resistansi yang lebih kecil meningkatkan amplitudo arus tiga fase. Tahap pertama (resistansi besar) memiliki amplitudo arus kecil; tahap kedua (resistansi kecil) memiliki amplitudo besar; pada tahap ketiga, dengan koil penghilang busur berhenti, arus Fase A dan C terlebih dahulu turun kemudian naik ke normal.

4 Kesimpulan

Kegagalan grounding satu fase dalam sistem substation meningkatkan arus tiga fase di sisi transformator grounding (fase konsisten, tidak merusak peralatan). Untuk memastikan pasokan listrik yang stabil dan aman, pahami operasi transformator dan dampak faktor setelah kegagalan. Sebagai operasi substation dipengaruhi oleh banyak faktor, perusahaan listrik harus memprioritaskan inspeksi sistem, meningkatkan pekerjaan inspeksi, memastikan operasi jalur distribusi, menyelesaikan kegagalan grounding satu fase, dan mendukung kehidupan sehari-hari.