Hogyan oldjuk meg az egyfázisú földelési hibajelzést 3-fázis 4PT rendszerekben nem földelt rendszerekben?

10 kV és 35 kV felföldes rendszerekben az egyfázisú talajkapcsolódási hibák minimális áramot okoznak, így a védelem ritkán lép életbe. A szabályzatok szerint a működés 2 órára korlátozódik; a hosszabb ideig nem felderített hibák súlyosbodhatnak, még akár kapcsolók károsodását is okozhatják. Habár az Állami Hálózat kisebb áramú talajkapcsolódási vonallalválasztó eszközök bevezetését támogatja 110 kV és 220 kV alakváltóállomásokban, ezek pontossága továbbra is alacsony, amely megköveteli a távmérő adatok elemzését a figyelési/operatív személyzet részéről. Felföldes rendszerek esetén, ahol háromfázisú 4PT feszültségátalakítók vannak, ebben a tanulmányban az egyfázisú talajkapcsolódást elemezzük, hogy javítsuk a távmérő adatok használhatóságát a személyzet számára, és megoldásokat nyújtunk a gyakorlati tapasztalatok alapján.

1 Normál működés és egyfázisú talajkapcsolódási hibák felföldes rendszerekben
1.1 A feszültségátalakító működési elve normál működés közben

Egy 10 kV buszon háromfázisú 4PT feszültségátalakító (szemléltetés: Ábra 1) esetén, U_A, U_B, U_C(fázis-föld feszültségek), U_L (nullsorozatú feszültség); U_Aa, U_Bb, U_Cc (elsődleges tekercs fázisfeszültségei); U_a, U_b, U_c (másodlagos tekercs fázisfeszültségei), 3U₀ (nullsorozatú feszültség). Minden PT arány:(10 kV/√3)/(57.74 V).

Normál működés közben az elsődleges háromfázisú és nullsorozatú feszültségeket elemzik, ahogy az (1) egyenletben látható. Az (1) egyenletből a másodlagos feszültségeket U_a= 57.74 V, U_b = 57.74V, U_c = 57.74V, és 3U₀ = 0V-ként kapjuk, ami összhangban van a háromfázisú nyitott delta csatlakozással rendelkező feszültségátalakító másodlagos feszültségeivel.

1.2 A PT működési elve egyfázisú talajkapcsolódás esetén

Amikor A fázison talajkapcsolódási hiba történik, a feszültségátalakító elsődleges oldala ekvivalens módon ábrázolható, ahogy az Ábra 2-ben látható. Közülük, a háromfázisú PT elsődleges tekercsei , a nullsorozatú tekercs impedanciája , és U_A', U_B', U_C', U_L' az A fázison történő talajkapcsolódási hiba esetén a három fázis fázis-föld feszültségei és a nullsorozatú feszültség, illetve.

A superpozíciós tétel alapján kaphatjuk, hogy

A háromfázisú 4PT feszültségátalakító jellemzői alapján a nullsorozatú tekercs impedanciája sokkal nagyobb, mint a fázis tekercseké. Ekkor a fenti képlet egyszerűsíthető, ahogy az (3) képletben látható.

Amikor A fázison talajkapcsolódási hiba történik, az A fázis fázis-föld feszültsége 0, a B és C fázisok feszültsége pedig 10 kV. Az (3) képlet alapján az egyfázisú talajkapcsolódási hiba során a fázor diagramot kaphatjuk, ahogy az Ábra 3-ban látható.

Az Ábra 3 fázor diagramjának elemzése alapján az (4) képletet kaphatjuk. Közülük, U_Aa', U_Bb', és U_Cc' az A fázison történő talajkapcsolódási hiba után a busz elsődleges tekercs feszültségei.U_Aa'= U_A 10kV√3, U_Bb'= U_B 10kV√3, U_Cc' =U_C 10kV√3, U_L'=U_A = 10kV √3. A hiba után a másodlagos oldalra konvertálva, U_a' = 57.74V, U_b' = 57.74V, U_c' = 57.74V, és 3U₀' = 57.74V.

A fenti elemzés alapján, felföldes rendszerben, amikor egyfázisú talajkapcsolódási hiba történik, az ABC három fázis feszültségei mind 57.74 V, ami összhangban van a normál működési helyzettel. Csak a nullsorozatú feszültség emelkedik a fázisfeszültségig, ami nagy zavarba ejti a figyelési és üzemeltetési személyzetet. Nagyon nehéz megállapítani, hogy egyfázisú talajkapcsolódási hiba történt. Továbbá, mivel a hibaáram túl kicsi a védelmi indításhoz, ez biztonsági és stabilitási veszélyt jelent a hálózat számára.

2 Javító intézkedések

A probléma megoldása érdekében, a háromfázisú 4PT csatlakozásmódú feszültségátalakítóknál, amikor egyfázisú talajkapcsolódási hiba történik, a feltöltött háromfázisú feszültség távmérési adatok a normál működési helyzettel összhangban vannak, ami bizonyos zavarba ejti a figyelési és üzemeltetési személyzetet. Ez a tanulmány javasolja, hogy a háromfázisú 4PT feszültségátalakító elsődleges oldali feszültség tekercsének csatlakozásmódját változtatnák, ahogy az Ábra 4-ben látható.

A 1.2. fejezetben elemzett elv alapján levezethetjük: U_A' = U_L' + U_Aa' = 0V, U_B' = U_L' + U_Bb' = 10kV, U_C' = U_L' + U_Cc' = 10kV. Tehát a hiba után a másodlagos feszültségek U_A' = 0V, U_B' = 100 kV, U_C' = 100kV, és3U₀' = 57.74kV. A fenti adatok alapján, a javított háromfázisú 4PT feszültségátalakító esetén, egyfázisú talajkapcsolódási hiba során a háromfázisú feszültségek megegyeznek a háromfázisú négyszínrendszerben bekövetkező egyfázisú hibával, és a nullsorozatú feszültség is emelkedik a fázisfeszültségig.

A figyelési és üzemeltetési személyzet gyorsan megállapíthatja, hogy 10 kV rendszerben egyfázisú talajkapcsolódási hiba történt. A kisebb áramú talajkapcsolódási vonallalválasztó eszköz kombinálásával a releváns hibavonalat minél hamarabb el lehet távolítani.

3 Összegzés

Ez a tanulmány a háromfázisú 4PT feszültségátalakító másodlagos tekercsének csatlakozásmódját javasolja, amely a felföldes rendszerben bekövetkező egyfázisú talajkapcsolódási hiba jellemzőivel megegyező háromfázisú feszültség távmérési adatokat tud feltölteni a figyelő rendszerbe. Így a figyelési és üzemeltetési személyzet gyors döntéseket tehet, megelőzi a hiba további romlását, és garantálja a hálózat biztonságos és stabil működését.