Kako riješiti sudbinu jednofaznog zemljanih grešaka za 3-fazni 4PT u nezemljenim sustavima

U neizoliranim sustavima na 10 kV i 35 kV, jednofazni zemljani otkazi uzrokuju minimalne struje, pa se zaštita rijetko aktivira. Prema propisima, rad ograničen je na 2 sata; dugotrajni neotkriveni otkazi mogu se pogoršati, čak do oštećenja prekidača. Dok Državna mreža promoviše uređaje za odabir linija sa malim strujama u pretvorima od 110 kV i 220 kV, njihova točnost ostaje niska, što zahtijeva da nadzorne/operativne osobe analiziraju udaljene mjerenja. Za neizolirane sustave s trofaznim 4PT transformatorima napona, ovaj rad analizira jednofazne zemljane otkaze kako bi unaprijedio korisnost udaljenih mjerenja za osoblje, nudeći rješenja temeljena na iskustvu na terenu.

1 Analiza normalnog rada i jednofaznih zemljanih otkaza u neizoliranim sustavima
1.1 Princip rada transformatora napona tijekom normalnog rada

Za 10 kV busbarski trofazni 4PT transformator napona (spajanje: Slika 1), U_A, U_B, U_C(naponi faze prema zemlji), U_L (naponska nultočkasta komponenta); U_Aa, U_Bb, U_Cc (primarni navojni fazni naponi); U_a, U_b, U_c (sekundarni navojni fazni naponi), 3U₀ (naponska nultočkasta komponenta). Sve omjerke PT-ova: (10 kV/√3)/(57.74 V).

Tijekom normalnog rada, analiziraju se primarni trofazni i nultočkasti naponi, kao što je prikazano u Jednadžbi (1). Iz Jednadžbe (1) dobivaju se sekundarni naponi kao U_a= 57.74 V, U_b = 57.74V, U_c = 57.74V, i 3U₀ = 0V, što je u skladu s sekundarnim naponima transformatora napona s otvorenim deltoidnim spajanjem.

1.2 Analiza principa PT-a u slučaju jednofaznog zemljanskog otkaza

Kada dođe do zemljanskog otkaza faze A, primarni dio transformatora napona može se ekvivalentno predstaviti kao na slici 2. Među njima, primarni navoji trofaznog PT-a su , impedancija nultočkastog navoja je , a U_A', U_B', U_C', U_L' su naponi faze prema zemlji tri faze i nultočkasti napon kada dođe do zemljanskog otkaza faze A, redom.

Prema teoremu superpozicije, može se dobiti

Prema karakteristikama trofaznog 4PT transformatora napona, impedancija nultočkastog navoja je mnogo veća od impedancije faznog navoja. Tada se gornja formula može pojednostaviti kao što je prikazano u Formuli (3).

Kada dođe do zemljanskog otkaza faze A, napon faze A prema zemlji je 0, a naponi faza B i C su 10 kV. U kombinaciji s formulom (3), može se dobiti vektorski dijagram tijekom jednofaznog zemljanskog otkaza, kao što je prikazano na slici 3.

Na osnovu analize vektorskog dijagrama na slici 3, može se dobiti Formula (4). Među njima, U_Aa', U_Bb', i U_Cc' su primarni navojni naponi busbare nakon zemljanskog otkaza faze A, redom.U_Aa'= U_A 10kV√3, U_Bb'= U_B 10kV√3, U_Cc' =U_C 10kV√3, U_L'=U_A = 10kV √3. Pretvarajući se na sekundarni dio nakon otkaza, može se dobiti U_a' = 57.74V, U_b' = 57.74V, U_c' = 57.74V, i 3U₀' = 57.74V.

Iz gore navedene analize, u neizoliranom sustavu, kada dođe do jednofaznog zemljanskog otkaza, naponi tri faze ABC su svi 57.74 V, što je u skladu s situacijom tijekom normalnog rada. Samo nultočkasti napon poraste na fazni napon, što donosi veliku zbunjenost nadzornom i održavajućem osoblju. Veoma je teško utvrditi da je došlo do jednofaznog zemljanskog otkaza. Nadalje, jer je struja otkaza premala da bi zaštita aktivirala prekid, to donosi skrivena opasna za sigurno i stabilno funkcioniranje mreže.

2 Mjere popravka

Da bi se riješila problema, za transformator napona s trofaznim 4PT spajanjem, kada dođe do jednofaznog zemljanskog otkaza, preneseni trofazni naponi udaljenog mjerenja su u skladu s situacijom tijekom normalnog rada, što donosi određenu zbunjenost nadzornom i održavajućem osoblju. Ovaj rad predlaže da se spajanje primarnih navojnih naponnih navoja trofaznog 4PT transformatora napona ne mijenja, ali se mijenja spajanje sekundarnih navoja, kao što je prikazano na slici 4.

Na osnovu principa analiziranog u odjeljku 1.2, možemo izvesti: U_A' = U_L' + U_Aa' = 0V, U_B' = U_L' + U_Bb' = 10kV, U_C' = U_L' + U_Cc' = 10kV. To jest, sekundarni naponi nakon otkaza su U_A' = 0V, U_B' = 100 kV, U_C' = 100kV, i3U₀' = 57.74kV. Iz podataka analiziranih iznad, za poboljšani trofazni 4PT transformator napona, tijekom jednofaznog zemljanskog otkaza, trofazni naponi su u skladu s jednofaznim otkazom u trofaznom četverozavojnom sustavu, a nultočkasti napon također poraste na fazni napon.

Nadzorno i održavajuće osoblje može brzo utvrditi da je došlo do jednofaznog zemljanskog otkaza u 10 kV sustavu. U kombinaciji s uređajem za odabir linija sa malim strujama, relevantna otkazana linija može se što prije ukloniti.

3 Zaključak

Ovaj rad predlaže metodu spajanja sekundarnih navoja za trofazni 4PT transformator napona, koja može prenositi trofazna udaljena mjerenja napona s istim karakteristikama kao kod jednofaznog zemljanskog otkaza u neizoliranom sustavu na nadzorni sustav. Time se olakšava brzo zaključivanje nadzornog i održavajućeg osoblja, sprečava daljnje pogoršanje otkaza i osigurava sigurno i stabilno funkcioniranje mreže.