Jak řešit posouzení jednofázového zemního závadu pro 3-fázový 4PT v nezemných systémech

V nezemědělných systémech 10 kV a 35 kV jednofázové zemní výpadky způsobují minimální proud, takže ochrana téměř nikdy nereaguje. Podle předpisů je provoz omezen na 2 hodiny; dlouhodobé nezjištěné výpadky mohou zhoršit situaci, dokonce poškodit spínače. Ačkoli Státní síť propaguje maloproudové vybavení pro výběr zemnících linií v podsítích 110 kV a 220 kV, jejich přesnost zůstává nízká, což vyžaduje, aby personál monitoringu a operace analyzoval vzdálené měření. Pro nezemědělné systémy s třífázovým 4PT napěťovým transformátorem tento článek analyzuje jednofázové zemní výpadky, aby zlepšil použitelnost vzdáleného měření pro personál, nabízí řešení založená na praxi.

1 Analýza normálního provozu a jednofázových zemních výpadků v nezemědělných systémech
1.1 Princip napěťového transformátoru během normálního provozu

Pro třífázový 4PT napěťový transformátor sběrnice 10 kV (spojení: obrázek 1), U_A, U_B, U_C(fázové napětí k zemi), U_L (nulové sekvence napětí); U_Aa, U_Bb, U_Cc (primární cívkové fázové napětí); U_a, U_b, U_c (sekundární cívkové fázové napětí), 3U₀ (nulové sekvence napětí). Všechny poměry PT: (10 kV/√3)/(57.74 V).

Během normálního provozu jsou analyzována primární třífázové a nulové sekvence napětí, jak je uvedeno v rovnici (1). Z rovnice (1) jsou získána sekundární napětí jako U_a= 57.74 V, U_b = 57.74V, U_c = 57.74V, a 3U₀ = 0V, což je v souladu s sekundárními napětím napěťového transformátoru s třífázovým otevřeným delta spojením.

1.2 Principální analýza PT při jednofázovém zemním výpadku

Když dojde k zemnímu výpadku fáze A, primární strana napěťového transformátoru může být ekvivalentně reprezentována, jak je uvedeno na obrázku 2. Mezi nimi jsou primární cívkové tří fázové PT, impedancí nulové sekvence je , a U_A', U_B', U_C', U_L' jsou fázové napětí k zemi tří fází a nulové sekvence napětí, když dojde k zemnímu výpadku fáze A, v daném pořadí.

Podle superpoziční věty lze získat

Na základě charakteristik třífázového 4PT napěťového transformátoru je impedancia nulové sekvence mnohem větší než impedancia fázové cívky. Pak lze výše uvedenou rovnici zjednodušit, jak je uvedeno v rovnici (3).

Když dojde k zemnímu výpadku fáze A, fázové napětí k zemi fáze A je 0, a napětí fází B a C je 10 kV. Spojením s rovnicí (3) lze získat fázorový diagram během jednofázového zemního výpadku, jak je uvedeno na obrázku 3.

Na základě analýzy fázorového diagramu na obrázku 3 lze získat rovnici (4). Mezi nimi jsou U_Aa', U_Bb', a U_Cc' primární cívková napětí sběrnice po zemním výpadku fáze A, v daném pořadí.U_Aa'= U_A 10kV√3, U_Bb'= U_B 10kV√3, U_Cc' =U_C 10kV√3, U_L'=U_A = 10kV √3. Převodem na sekundární stranu po výpadku lze získat U_a' = 57.74V, U_b' = 57.74V, U_c' = 57.74V, a 3U₀' = 57.74V.

Z výše uvedené analýzy plyne, že v nezemědělném systému, když dojde k jednofázovému zemnímu výpadku, napětí tří fází ABC je všechno 57.74 V, což je v souladu s normálním provozem. Pouze nulové sekvence napětí stoupají na fázové napětí, což přináší velkou zmatečnost personálu pro monitorování a údržbu. Je velmi obtížné rozhodnout, že jde o jednofázový zemní výpadek. Kromě toho, protože chybový proud je příliš malý pro aktivaci ochrany, přináší to skryté nebezpečí pro bezpečný a stabilní provoz elektrické sítě.

2 Opatření k odstranění problému

Pro řešení problému, kdy při jednofázovém zemním výpadku pro napěťový transformátor s třífázovým 4PT spojením nahrávaná vzdálená měření tří fází jsou v souladu s normálním provozem, což přináší určitou zmatečnost personálu pro monitorování a údržbu. Tento článek navrhuje zachovat spojení primární cívkové napěťové cívky třífázového 4PT napěťového transformátoru beze změny a změnit spojení sekundární cívkové cívky, jak je uvedeno na obrázku 4.

Na základě principu analyzovaného v oddílu 1.2 lze odvodit: U_A' = U_L' + U_Aa' = 0V, U_B' = U_L' + U_Bb' = 10kV, U_C' = U_L' + U_Cc' = 10kV. To znamená, že sekundární napětí po výpadku jsou U_A' = 0V, U_B' = 100 kV, U_C' = 100kV, a3U₀' = 57.74kV. Z dat analyzovaných výše lze zjistit, že pro vylepšený třífázový 4PT napěťový transformátor, při jednofázovém zemním výpadku, třífázová napětí odpovídají jednofázovému výpadku v třífázovém čtyřvodičovém systému, a nulové sekvence napětí také stoupají na fázové napětí.

Personál pro monitorování a údržbu může rychle určit, že v systému 10 kV došlo k jednofázovému zemnímu výpadku. V kombinaci s maloproudovým vybavením pro výběr zemnících linií lze co nejdříve odstranit relevantní výpadkovou linku.

3 Závěr

Tento článek navrhuje metodu spojení sekundární cívkové cívky třífázového 4PT napěťového transformátoru, která může nahrát vzdálená měření tří fází se stejnými charakteristikami, jako má jednofázový zemní výpadek v nezemědělném systému do monitorovacího systému. Tímto způsobem je snazší pro personál pro monitorování a údržbu rychle rozhodnout, zabránit dalšímu zhoršení výpadku a zajistit bezpečný a stabilní provoz elektrické sítě.