كيفية حل مشكلة تحديد عطل التأريض الأحادي للمرحل في أنظمة غير متأرزة من نوع 3-Phase 4PT

في أنظمة 10 كيلوفولت و35 كيلوفولت غير المحمية، تتسبب أعطال التوصيل الفردي في تدفق تيار بسيط للغاية، لذا نادرًا ما يُشغّل الحماية. وفقًا للوائح، يتم تحديد وقت التشغيل بساعتين؛ قد تتفاقم الأعطال غير المكتشفة لفترة طويلة حتى تصل إلى حد الإضرار بالمحولات. بينما تروج IEE-Business لاستخدام أجهزة اختيار الخطوط ذات التيار الصغير في محطات التحويل 110 كيلوفولت و220 كيلوفولت، فإن دقة هذه الأجهزة لا تزال منخفضة، مما يتطلب من فريق الرصد/التشغيل تحليل القياسات عن بعد. بالنسبة لأنظمة عدم التأريض مع محولات الجهد ثلاثية الطور 4PT، تقوم هذه الورقة بتحليل التوصيل الفردي لتحسين قابلية استخدام القياسات عن بعد للعاملين، وتقدم حلولاً بناءً على الخبرة الميدانية.

1 تحليل التشغيل الطبيعي وأعطال التوصيل الفردي في الأنظمة غير المحمية
1.1 مبدأ عمل محول الجهد أثناء التشغيل العادي

بالنسبة لمحول الجهد ثلاثي الطور 4PT للحافلة 10 كيلوفولت (التوصيل: الشكل 1)، U_A، U_B، U_C (جهود الطور للأرض)، U_L (جهد التسلسل الصفري)؛ U_Aa، U_Bb، U_Cc (جهود الطور الأولية)؛ U_a، U_b، U_c (جهود الطور الثانوية)، 3U₀ (جهد التسلسل الصفري). جميع نسب PT: (10 كيلوفولت/√3)/(57.74 فولت).

خلال التشغيل العادي، يتم تحليل الجهود الثلاثية الطور والجهد التسلسلي الصفري كما هو موضح في المعادلة (1). من خلال المعادلة (1)، يمكن الحصول على الجهود الثانوية كـ U_a= 57.74 فولت، U_b = 57.74 فولت، U_c = 57.74 فولت، و3U₀ = 0 فولت، وهي متسقة مع الجهود الثانوية لمحول الجهد ذو التوصيل الثلاثي المفتوح delta.

1.2 تحليل مبدأ عمل PT في حالات التوصيل الفردي

عند حدوث عطل توصيل طور A، يمكن تمثيل الجانب الأولي لمحول الجهد بشكل مكافئ كما هو موضح في الشكل 2. بينهم، تكون ملفات الطور الثلاثية الأولى لـ PT ، ويكون ممانعة ملف التسلسل الصفري ، و U_A'، U_B'، U_C'، U_L' هي جهود الطور للأرض للثلاثة أطوار وجهد التسلسل الصفري عند حدوث عطل توصيل طور A على التوالي.

وفقًا لمبدأ التراكب، يمكن الحصول على

بناءً على خصائص محول الجهد ثلاثي الطور 4PT، تكون ممانعة ملف التسلسل الصفري أكبر بكثير من ممانعة ملف الطور. ثم يمكن تبسيط الصيغة أعلاه كما هو موضح في المعادلة (3).

عند حدوث عطل توصيل طور A، يكون جهد الطور للأرض لطور A هو 0، وتصبح جهود الأطوار B وC 10 كيلوفولت. وبالجمع مع المعادلة (3)، يمكن الحصول على رسم متجهات أثناء عطل التوصيل الفردي كما هو موضح في الشكل 3.

بناءً على تحليل رسم المتجهات في الشكل 3، يمكن الحصول على المعادلة (4). بينهم، U_Aa'، U_Bb'، و U_Cc' هم جهود ملفات الطور الأولية للحافلة بعد عطل توصيل طور A. U_Aa' ≈ U_A 10 كيلوفولت/√3، U_Bb'= U_B 10 كيلوفولت/√3، U_Cc' =U_C 10 كيلوفولت/√3، U_L'=U_A = 10 كيلوفولت √3. عند التحويل إلى الجانب الثانوي بعد العطل، يمكن الحصول على U_a' = 57.74 فولت، U_b' = 57.74 فولت، U_c' = 57.74 فولت، و3U₀' = 57.74 فولت.

من خلال التحليل أعلاه، في النظام غير المحمي، عندما يحدث عطل توصيل فردي، تكون جهود الأطوار ABC الثلاثة كلها 57.74 فولت، وهي متسقة مع حالة التشغيل العادية. يرتفع فقط جهد التسلسل الصفري إلى جهد الطور، مما يجلب الكثير من الارتباك لفريق الرصد والصيانة. من الصعب جداً الحكم على أنه عطل توصيل فردي. بالإضافة إلى ذلك، بسبب صغر تيار العطل بحيث لا يمكن تشغيل الحماية، فإنه يحمل مخاطر على التشغيل الآمن والاستقرار للشبكة الكهربائية.

2 إجراءات التعديل

لمعالجة المشكلة التي تواجه محول الجهد ثلاثي الطور 4PT، حيث تكون القياسات البعيدة للجهود الثلاثية المرفوعة متسقة مع حالة التشغيل العادية عند حدوث عطل توصيل فردي، مما يجلب بعض الارتباك لفريق الرصد والصيانة. تقترح هذه الورقة الحفاظ على وضع التوصيل للملف الأولي لمحول الجهد ثلاثي الطور 4PT دون تغيير وتغيير توصيل الملف الثانوي، كما هو موضح في الشكل 4.

بناءً على المبدأ الذي تم تحليله في القسم 1.2، يمكن استنتاج: U_A' = U_L' + U_Aa' = 0 فولت، U_B' = U_L' + U_Bb' = 10 كيلوفولت، U_C' = U_L' + U_Cc' = 10 كيلوفولت. أي أن الجهود الثانوية بعد العطل هي U_A' = 0 فولت، U_B' = 100 كيلوفولت، U_C' = 100 كيلوفولت، و3U₀' = 57.74 كيلوفولت. من خلال البيانات المذكورة أعلاه، بالنسبة لمحول الجهد ثلاثي الطور 4PT المحسن، تكون الجهود الثلاثية أثناء عطل التوصيل الفردي متسقة مع تلك الموجودة في نظام ثلاثي الطور رباعي السلك، ويرتفع جهد التسلسل الصفري أيضًا إلى جهد الطور.

يمكن لفريق الرصد والصيانة تحديد بسرعة أن عطل توصيل فردي قد حدث في النظام 10 كيلوفولت. بالاشتراك مع جهاز اختيار الخطوط ذي التيار الصغير، يمكن إزالة الخط المعيب بأسرع وقت ممكن.

3 الخلاصة

تقدم هذه الورقة طريقة توصيل الملف الثانوي لمحول الجهد ثلاثي الطور 4PT، والتي يمكن أن ترفع القياسات البعيدة للجهود الثلاثية بنفس الخصائص الموجودة في عطل التوصيل الفردي في النظام غير المحمي إلى نظام الرصد. وبالتالي، يكون أكثر ملاءمة لفريق الرصد والصيانة ليتمكنوا من اتخاذ القرارات السريعة، ومنع تفاقم العطل، وضمان التشغيل الآمن والاستقرار للشبكة الكهربائية.