Hoe los je een enefase aardingfoutopsporing op voor 3-fase 4PT in ongeaarde systemen

In 10 kV en 35 kV ongeaardeerde systemen veroorzaken enkelefasige aardingsfouten weinig stroom, zodat bescherming zelden wordt geactiveerd. Volgens voorschriften is de bedrijfsduur beperkt tot 2 uur; langdurige onopgemerkte fouten kunnen verergeren, zelfs schakelaars beschadigen. Terwijl IEE-Business kleine-stroom aardingslijnselectieapparatuur in 110 kV en 220 kV onderstations promoot, blijft de nauwkeurigheid laag, waardoor bewaking/bedieningsspecialisten afstandsmeetwaarden moeten analyseren. Voor ongeaardeerde systemen met driefase 4PT spanningstransformatoren analyseert dit artikel enkelefasige aarding om de bruikbaarheid van afstandsmeetwaarden voor het personeel te verbeteren, met oplossingen gebaseerd op veldervaring.

1 Analyse van normale werking en enkelefasige aardingsfouten in ongeaardeerde systemen
1.1 Spanningstransformatorprincipe tijdens normale werking

Voor een 10 kV bus driefase 4PT spanningstransformator (verbinding: Figuur 1), U_A, U_B, U_C(fase-naar-aarde spanningen), U_L (nulvolgspanning); U_Aa, U_Bb, U_Cc (primair winding fase spanningen); U_a, U_b, U_c (secundaire winding fase spanningen), 3U₀ (nulvolgspanning). Alle PT-verhoudingen:(10 kV/√3)/(57.74 V).

Tijdens normale werking worden de primaire driefase- en nulvolgspanningen geanalyseerd, zoals weergegeven in vergelijking (1). Uit vergelijking (1) worden de secundaire spanningen verkregen als U_a= 57.74 V, U_b = 57.74V, U_c = 57.74V, en 3U₀ = 0V, die overeenkomen met de secundaire spanningen van de spanningstransformator met een driefase open-delta verbinding.

1.2 Principeanalyse van PT bij enkelefasige aarding

Wanneer er een faser-A aardingsfout optreedt, kan de primaire zijde van de spanningstransformator equivalent worden weergegeven zoals getoond in figuur 2. Daaronder zijn de primaire windingen van de driefase PT, de impedantie van de nulvolgwinding is, en U_A', U_B', U_C', U_L' zijn de fase-naar-aarde spanningen van de drie fasen en de nulvolgspanning wanneer er een faser-A aardingsfout optreedt, respectievelijk.

Volgens de superpositiestelling kan worden verkregen dat

Op basis van de eigenschappen van de driefase 4PT spanningstransformator is de impedantie van de nulvolgwinding veel groter dan die van de faserwinding. Dan kan de bovenstaande formule worden vereenvoudigd zoals weergegeven in formule (3).

Wanneer er een faser-A aardingsfout optreedt, is de fase-naar-aarde spanning van faser A 0, en de spanningen van faser B en C zijn 10 kV. In combinatie met formule (3) kan de vectorgrafiek tijdens de enkelefasige aardingsfout worden verkregen, zoals getoond in figuur 3.

Op basis van de vectorgrafiekanalyse in figuur 3 kan formule (4) worden verkregen. Daaronder zijn U_Aa', U_Bb', en U_Cc' de primaire winding spanningen van de bus na de faser-A aardingsfout, respectievelijk.U_Aa'= U_A 10kV√3, U_Bb'= U_B 10kV√3, U_Cc' =U_C 10kV√3, U_L'=U_A = 10kV √3. Na de fout omgezet naar de secundaire zijde, krijgen we U_a' = 57.74V, U_b' = 57.74V, U_c' = 57.74V, en 3U₀' = 57.74V.

Uit de bovenstaande analyse blijkt dat in een ongeaardeerd systeem, wanneer er een enkelefasige aardingsfout optreedt, de spanningen van de drie fasen ABC allemaal 57.74 V zijn, wat overeenkomt met de normale werksituatie. Alleen de nulvolgspanning stijgt naar de fasespanning, wat grote verwarring brengt voor bewaking- en bedieningsspecialisten. Het is zeer moeilijk om te beoordelen dat het een enkelefasige aardingsfout is. Bovendien, omdat de foutstroom te klein is voor de bescherming om de bescherming te activeren, brengt dit risico's mee voor de veilige en stabiele werking van het elektriciteitsnet.

2 Rectificatiemaatregelen

Om het probleem op te lossen dat, voor de spanningstransformator met de driefase 4PT bedrading, wanneer er een enkelefasige aardingsfout optreedt, de geüploade driefase spanning afstandsmeetwaarden overeenkomen met de normale werksituatie, wat bepaalde verwarring brengt voor bewaking- en bedieningsspecialisten. Dit artikel stelt voor om de bedrading van de primaire zijde spanning winding van de driefase 4PT spanningstransformator ongewijzigd te laten en de bedrading van de secundaire winding te veranderen, zoals getoond in figuur 4.

Op basis van het principe geanalyseerd in sectie 1.2 kunnen we afleiden: U_A' = U_L' + U_Aa' = 0V, U_B' = U_L' + U_Bb' = 10kV, U_C' = U_L' + U_Cc' = 10kV. Dat wil zeggen, de secundaire spanningen na de fout zijn U_A' = 0V, U_B' = 100 kV, U_C' = 100kV, en3U₀' = 57.74kV. Uit de bovenstaande geanalyseerde gegevens blijkt dat voor de verbeterde driefase 4PT spanningstransformator, tijdens een enkelefasige aardingsfout, de driefase spanningen overeenkomen met die van een enkelefasige fout in een driefase vierdraden systeem, en de nulvolgspanning stijgt ook naar de fasespanning.

Bewaking- en bedieningsspecialisten kunnen snel vaststellen dat er een enkelefasige aardingsfout is opgetreden in het 10 kV systeem. In combinatie met het kleine-stroom aardingslijnselectieapparaat kan de relevante foutlijn zo snel mogelijk worden verwijderd.

3 Conclusie

Dit artikel stelt een secundaire winding bedradingmethode voor voor de driefase 4PT spanningstransformator, die driefase spanning afstandsmeetwaarden met dezelfde kenmerken als die van een enkelefasige aardingsfout in een ongeaardeerd systeem kan uploaden naar het bewakingssysteem. Hierdoor is het gemakkelijker voor bewaking- en bedieningsspecialisten om snel beslissingen te nemen, de fout te voorkomen dat deze verder verergert, en de veilige en stabiele werking van het elektriciteitsnet te waarborgen.