3상 4PT 비접지 시스템에서 단일상 접지 고장 판단 방법

10kV 및 35kV 접지되지 않은 시스템에서 단일상 접지 고장은 최소한의 전류를 초래하므로 보호 장치가 거의 작동하지 않습니다. 규정에 따르면 운전 시간은 2시간으로 제한되며, 오랜 기간 감지되지 않는 고장은 심각해질 수 있으며 스위치를 손상시킬 수도 있습니다. 국가 그리드는 110kV 및 220kV 변전소에서 소전류 접지선 선택 장치를 촉진하고 있지만, 그 정확도는 여전히 낮아 원격 측정을 분석하기 위해 모니터링/운영 직원이 필요합니다. 세상 4PT 전압 변환기를 사용하는 접지되지 않은 시스템에서 본 논문은 단일상 접지를 분석하여 운영 직원에게 유용한 원격 측정을 개선하고 현장 경험을 바탕으로 해결책을 제공합니다.

1 접지되지 않은 시스템에서 정상 운전과 단일상 접지 고장의 분석
1.1 정상 운전 중 전압 변환기 원리

10kV 버스 세상 4PT 전압 변환기(배선: 도 1)에 대해, U_A, U_B, U_C(상대 지구 전압), U_L (제로 서열 전압); U_Aa, U_Bb, U_Cc (주차 권선 상 전압); U_a, U_b, U_c (부차 권선 상 전압), 3U₀ (제로 서열 전압). 모든 PT 비율:(10kV/√3)/(57.74 V).

정상 운전 중 주차 세상 및 제로 서열 전압을 분석하면, 식 (1)과 같습니다. 식 (1)에서 부차 전압은 U_a= 57.74 V, U_b = 57.74V, U_c = 57.74V, 그리고 3U₀ = 0V로 얻어집니다. 이는 삼상 오픈 델타 연결 방식의 전압 변환기의 부차 전압과 일치합니다.

1.2 단일상 접지 시 PT 원리 분석

A상 접지 고장이 발생할 때, 전압 변환기의 주차는 도 2와 같이 동등하게 표현될 수 있습니다. 그 중 세상 PT의 주차 권선은 , 제로 서열 권선 임피던스는 , 그리고 U_A', U_B', U_C', U_L'는 A상 접지 고장이 발생했을 때 각 상의 대지 전압과 제로 서열 전압입니다.

중첩 정리에 따라 다음과 같이 얻을 수 있습니다

세상 4PT 전압 변환기의 특성에 따르면 제로 서열 권선의 임피던스는 상 권선의 임피던스보다 훨씬 큽니다. 그러면 위 공식은 식 (3)과 같이 간단화될 수 있습니다.

A상 접지 고장이 발생할 때, A상의 대지 전압은 0이고, B상과 C상의 전압은 10kV입니다. 식 (3)과 결합하여 단일상 접지 고장 시 벡터 다이어그램을 얻을 수 있으며, 도 3과 같습니다.

도 3의 벡터 다이어그램 분석에 따르면 식 (4)를 얻을 수 있습니다. 그 중 U_Aa', U_Bb', 그리고 U_Cc'는 A상 접지 고장 후 버스의 주차 권선 전압입니다.U_Aa'= U_A 10kV√3, U_Bb'= U_B 10kV√3, U_Cc' =U_C 10kV√3, U_L'=U_A = 10kV √3. 고장 후 부차로 변환하면 U_a' = 57.74V, U_b' = 57.74V, U_c' = 57.74V, 그리고 3U₀' = 57.74V.

위 분석에 따르면, 접지되지 않은 시스템에서 단일상 접지 고장이 발생할 때, ABC 세상의 전압은 모두 57.74 V로, 정상 운전 상황과 일치합니다. 다만 제로 서열 전압만 상 전압으로 상승하여 모니터링 및 운영 유지 관리 직원에게 큰 혼란을 줍니다. 단일상 접지 고장을 판단하는 것이 매우 어렵습니다. 또한 고장 전류가 너무 작아 보호 장치가 작동하지 않아 전력망의 안전하고 안정적인 운전에 잠재적 위험을 초래합니다.

2 개선 조치

세상 4PT 배선 방식의 전압 변환기에서 단일상 접지 고장이 발생할 때 업로드되는 세상 전압 원격 측정값이 정상 운전 상황과 일치하여 모니터링 및 운영 유지 관리 직원에게 혼란을 준다는 문제를 해결하기 위해, 본 논문에서는 세상 4PT 전압 변환기의 주차 전압 권선 배선 방식을 변경하지 않고 부차 권선 배선을 변경하는 것을 제안합니다. 도 4 참조.

1.2 절에서 분석한 원리를 바탕으로 다음과 같이 유도할 수 있습니다: U_A' = U_L' + U_Aa' = 0V, U_B' = U_L' + U_Bb' = 10kV, U_C' = U_L' + U_Cc' = 10kV. 즉, 고장 후 부차 전압은 U_A' = 0V, U_B' = 100 kV, U_C' = 100kV, 그리고3U₀' = 57.74kV입니다. 위에서 분석한 데이터에 따르면, 개선된 세상 4PT 전압 변환기에서는 단일상 접지 고장 시 세상 전압이 세상 4선 시스템의 단일상 고장과 일치하며, 제로 서열 전압도 상 전압으로 상승합니다.

모니터링 및 운영 유지 관리 직원은 10kV 시스템에서 단일상 접지 고장이 발생했음을 신속하게 판단할 수 있습니다. 소전류 접지선 선택 장치와 결합하여 관련 고장 회선을 가능한 빨리 제거할 수 있습니다.

3 결론

본 논문은 세상 4PT 전압 변환기의 부차 권선 배선 방법을 제안합니다. 이를 통해 접지되지 않은 시스템에서 단일상 접지 고장과 같은 특성을 가진 세상 전압 원격 측정값을 모니터링 시스템에 업로드할 수 있습니다. 따라서 모니터링 및 운영 유지 관리 직원이 신속하게 판단하고, 고장이 더 악화되지 않도록 하며, 전력망의 안전하고 안정적인 운전을 보장할 수 있습니다.