Kuinka ratkaista yksivaiheinen maanvika-arvio 3-vaiheiselle 4PT-järjestelmälle maamattomissa järjestelmissä

10 kV ja 35 kV maamittaisissa järjestelmissä yksivaiheinen maavirhe aiheuttaa vähän sijaintia, joten suojaus laitetaan harvoin toimintaan. Säännösten mukaan toiminnan on oltava rajoitettu 2 tuntiin; pitkä kesto huomaamattomana virhettä voi pahentaa, vaikka kytkimiäkin vaurioitumasta. Vaikka IEE-Business edistää pienvirtasen valitsimia 110 kV ja 220 kV alueellisissa asemissa, niiden tarkkuus on edelleen alhainen, mikä vaatii seurantapalvelun/hallintapersonaalilta etämittauksen analysointia. Tämä artikkeli analysoi yksivaiheista maavirhettä maamittaisissa kolmivaihe-4PT-jännite muuntimissa parantaakseen etämittauksen käyttökelpoisuutta henkilöstölle tarjotessaan ratkaisuja kenttäkokemuksen perusteella.

1 Normaalin toiminnan ja yksivaiheisen maavirheen analyysi maamittaisissa järjestelmissä
1.1 Jännitemuunnin periaate normaalin toiminnan aikana

10 kV busin kolmivaihe-4PT-jännite muuntimelle (kytkentä: Kuva 1), U_A, U_B, U_C(vaihe-maan väliset jännitteet), U_L (nollajärjestysjännite); U_Aa, U_Bb, U_Cc (primäärikytkennän vaihejännitteet); U_a, U_b, U_c (sekundaarikytkennän vaihejännitteet), 3U₀ (nollajärjestysjännite). Kaikki PT-suhteet: (10 kV/√3)/(57.74 V).

Normaalin toiminnan aikana analysoidaan primäärikolmivaihe- ja nollajärjestysjännitteitä, kuten yhtälössä (1) nähdään. Yhtälön (1) perusteella sekundaarijännitteet saadaan U_a= 57.74 V, U_b = 57.74V, U_c = 57.74V, ja 3U₀ = 0V, jotka ovat yhteneväisiä kolmivaiheavaruuden jännite muuntimen sekundaarijännitteiden kanssa.

1.2 Jännitemuunnin periaate yksivaiheisessa maavirheessä

Kun A-vaiheen maavirhe tapahtuu, jännite muunnin primääripuoli voidaan yhtäpitävästi esittää kuvassa 2. Siinä, kolmivaihe-PT:n primäärikytkennät ovat , nollajärjestyskytkennän impedanssi on , ja U_A', U_B', U_C', U_L' ovat kolmen vaiheen ja nollajärjestysjännitteet A-vaiheen maavirheen aikana, vastaavasti.

Yhdistämislain nojalla voidaan saada

Kolmivaihe-4PT-jännite muuntimen ominaispiirteen mukaan nollajärjestyskytkennän impedanssi on paljon suurempi kuin vaihekytkennän. Silloin yllä mainittu kaava voidaan yksinkertaistaa kuten kaavassa (3).

Kun A-vaiheen maavirhe tapahtuu, A-vaiheen vaihe-maan välinen jännite on 0, ja B- ja C-vaiheiden jännitteet ovat 10 kV. Yhdistetty kaavaan (3) saadaan yksivaiheisen maavirheen fasorikaavio, kuten kuvassa 3.

Kuva 3:n fasorikaavion perusteella voidaan saada kaava (4). Siinä, U_Aa', U_Bb', ja U_Cc' ovat busin primäärikytkennän jännitteet A-vaiheen maavirheen jälkeen, vastaavasti.U_Aa'= U_A 10kV√3, U_Bb'= U_B 10kV√3, U_Cc' =U_C 10kV√3, U_L'=U_A = 10kV √3. Muutettuna sekundaariosalle virheen jälkeen, saamme U_a' = 57.74V, U_b' = 57.74V, U_c' = 57.74V, ja 3U₀' = 57.74V.

Edellä mainitusta analyysista, maamittaisessa järjestelmässä, kun yksivaiheinen maavirhe tapahtuu, ABC-vaiheiden jännitteet ovat kaikki 57.74 V, mikä on yhteneväinen normaalin toiminnan tilanteen kanssa. Vain nollajärjestysjännite nousee vaihejännitteeseen, mikä tuo suuren hämmennyksen seurantapalvelulle ja hallintapersonaalille. On hyvin vaikea päätellä, että kyseessä on yksivaiheinen maavirhe. Lisäksi, koska virhevirta on liian pieni suojauslaitteen käynnistyksen kannalta, se tuo salaperäisiä vaaroja sähköverkon turvalliseen ja vakaiseen toimintaan.

2 Korjaustoimet

Ratkaisemaan ongelmaa, että kolmivaihe-4PT-kytkennällä varustettu jännite muunnin, kun yksivaiheinen maavirhe tapahtuu, lähetetyt kolmivaihejännitteet etämittauksessa ovat yhteneväisiä normaalin toiminnan tilanteen kanssa, mikä tuo tietyt hämmentäviä tekijöitä seurantapalvelulle ja hallintapersonaalille. Tässä artikkelissa ehdotetaan, että kolmivaihe-4PT-jännite muunnin primäärikytkennän wiritystapa pysyy ennallaan, mutta sekundaarikytkennän wiritystapa muuttuu, kuten kuvassa 4.

Perustuen 1.2 kappaleen analyysiin, voimme johtaa: U_A' = U_L' + U_Aa' = 0V, U_B' = U_L' + U_Bb' = 10kV, U_C' = U_L' + U_Cc' = 10kV. Eli virheen jälkeiset sekundaarijännitteet ovat U_A' = 0V, U_B' = 100 kV, U_C' = 100kV, ja3U₀' = 57.74kV. Edellä analysoidusta datasta, parannetussa kolmivaihe-4PT-jännite muunnimessa, yksivaiheisen maavirheen aikana kolmivaihejännitteet ovat yhteneväisiä kolmivaiheisen neljäkytkentäjärjestelmän yksivaiheisen virheen kanssa, ja nollajärjestysjännite nousee myös vaihejännitteeseen.

Seurantapalvelu ja hallintapersonaali voivat nopeasti päätellä, että 10 kV järjestelmässä on tapahtunut yksivaiheinen maavirhe. Yhdistetty pienvirtaisten valitsimien avulla, liittyvää virhevaihetta voidaan poistaa mahdollisimman pian.

3 Johtopäätös

Tässä artikkelissa ehdotetaan kolmivaihe-4PT-jännite muunnin sekundaarikytkennälle, joka voi lähettää kolmivaihejännitteiden etämittauksia, joilla on samoja ominaisuuksia kuin yksivaiheinen maavirhe maamittaisessa järjestelmässä, seurantajärjestelmään. Näin se on entistä parempi seurantapalvelulle ja hallintapersonaalille tehdä nopeat päätökset, estää virheen pahentuminen ja varmistaa sähköverkon turvallinen ja vakaa toiminta.