Paano Masasagot ang Paghatol sa Tunggaliang Single-Phase Grounding para sa 3-Phase 4PT sa mga Sistema na Hindi Naka-ground?

Sa mga sistemang hindi naka-ground na 10 kV at 35 kV, ang mga single-phase grounding fault ay nagdudulot ng maliit na kasalukuyan, kaya madalang ang pag-trigger ng proteksyon. Ayon sa regulasyon, limitado ang operasyon sa 2 oras; ang mahabang hindi napapansin na mga fault ay maaaring magpalala, kahit na hanggang sa masira ang mga switch. Habang pinag-uusapan ng State Grid ang mga small-current grounding line selection device sa mga substation ng 110 kV at 220 kV, ang kanilang katumpakan ay nananatiling mababa, kaya kinakailangan ng monitoring/operation staff na i-analisa ang mga remote measurement. Para sa mga hindi naka-ground na sistema na may three-phase 4PT voltage transformers, ang papel na ito ay nag-aanalisa ng single-phase grounding upang mapabuti ang usability ng remote measurement para sa staff, nagbibigay ng mga solusyon batay sa field experience.

1 Analisis ng Normal na Operasyon at Single-Phase Grounding Faults sa Mga Hindi Naka-Ground na Sistema
1.1 Prinsipyo ng Voltage Transformer Sa Normal na Operasyon

Para sa 10 kV bus three-phase 4PT voltage transformer (wiring: Figure 1), U_A, U_B, U_C(phase-to-ground voltages), U_L (zero-sequence voltage); U_Aa, U_Bb, U_Cc (primary winding phase voltages); U_a, U_b, U_c (secondary winding phase voltages), 3U₀ (zero-sequence voltage). Lahat ng PT ratios:(10 kV/√3)/(57.74 V).

Sa normal na operasyon, ang primary three-phase at zero-sequence voltages ay inaanalisa, tulad ng ipinapakita sa Equation (1). Mula sa Equation (1), nakukuha ang secondary voltages bilang U_a= 57.74 V, U_b = 57.74V, U_c = 57.74V, at 3U₀ = 0V, na kung saan ay tumutugon sa secondary voltages ng voltage transformer na may three-phase open-delta connection.

1.2 Prinsipyo ng PT sa Single-Phase Grounding

Kapag nagkaroon ng phase-A grounding fault, ang primary side ng voltage transformer ay maaaring ikawastong ipakita bilang ipinapakita sa Figure 2. Sa kanila, ang primary windings ng three-phase PT ay , ang zero-sequence winding impedance ay , at U_A', U_B', U_C', U_L' ay ang phase-to-ground voltages ng tatlong phase at ang zero-sequence voltage kapag nagkaroon ng phase-A grounding fault, ayon sa pagkakasunod-sunod.

Ayon sa superposition theorem, makukuha ang

Ayon sa mga katangian ng three-phase 4PT voltage transformer, ang impedansiya ng zero-sequence winding ay mas malaki kaysa sa phase winding. Pagkatapos, maaaring siplikahin ang itaas na formula bilang ipinapakita sa Formula (3).

Kapag nagkaroon ng phase-A grounding fault, ang phase-to-ground voltage ng phase A ay 0, at ang mga voltages ng phases B at C ay 10 kV. Kombinado sa Formula (3), makukuha ang phasor diagram sa panahon ng single-phase grounding fault, tulad ng ipinapakita sa Figure 3.

Ayon sa phasor diagram analysis sa Figure 3, makukuha ang Formula (4). Sa kanila, U_Aa', U_Bb', at U_Cc' ay ang primary winding voltages ng bus pagkatapos ng phase-A grounding fault, ayon sa pagkakasunod-sunod.U_Aa'= U_A 10kV√3, U_Bb'= U_B 10kV√3, U_Cc' =U_C 10kV√3, U_L'=U_A = 10kV √3. Konvertido sa secondary side pagkatapos ng fault, makukuha ang U_a' = 57.74V, U_b' = 57.74V, U_c' = 57.74V, at 3U₀' = 57.74V.

Mula sa itaas na analisis, sa isang hindi naka-ground na sistema, kapag nagkaroon ng single-phase grounding fault, ang voltages ng tatlong phase ABC ay parehong 57.74 V, na tumutugon sa normal na operasyon. Tanging ang zero-sequence voltage lang ang tumaas hanggang sa phase voltage, na nagdudulot ng malaking pagkalito sa monitoring at operation and maintenance personnel. Napakahirap na matukoy na ito ay single-phase grounding fault. Bukod dito, dahil ang fault current ay masyadong maliit upang simulan ang tripping ng proteksyon, ito ay nagdudulot ng panganib sa ligtas at matatag na operasyon ng power grid.

2 Rectification Measures

Upang lutasin ang problema na, para sa voltage transformer na may three-phase 4PT wiring mode, kapag nagkaroon ng single-phase grounding fault, ang nailapat na three-phase voltage remote measurement ay tumutugon sa normal na operasyon, na nagdudulot ng ilang pagkalito sa monitoring at operation and maintenance personnel. Ang papel na ito ay nagpopropona na panatilihin ang wiring mode ng primary side voltage winding ng three-phase 4PT voltage transformer at baguhin ang wiring ng secondary winding, tulad ng ipinapakita sa Figure 4.

Batay sa prinsipyo na inanalisa sa Section 1.2, maaari nating deribahin: U_A' = U_L' + U_Aa' = 0V, U_B' = U_L' + U_Bb' = 10kV, U_C' = U_L' + U_Cc' = 10kV. Ito ay, ang secondary voltages pagkatapos ng fault ay U_A' = 0V, U_B' = 100 kV, U_C' = 100kV, at3U₀' = 57.74kV. Mula sa data na inanalisa sa itaas, para sa improved three-phase 4PT voltage transformer, sa panahon ng single-phase grounding fault, ang three-phase voltages ay tumutugon sa isang single-phase fault sa three-phase four-wire system, at ang zero-sequence voltage ay tumaas din hanggang sa phase voltage.

Ang monitoring at operation and maintenance personnel ay maaaring mabilis na matukoy na nagkaroon ng single-phase grounding fault sa 10 kV system. Kombinado sa small-current grounding line selection device, maaaring alisin ang relevant fault line nang agad.

3 Conclusion

Ang papel na ito ay nagpopropona ng isang secondary winding wiring method para sa three-phase 4PT voltage transformer, na maaaring ilapat ang three-phase voltage remote measurements na may parehong katangian sa single-phase grounding fault sa isang hindi naka-ground na sistema sa monitoring system. Kaya, ito ay mas makakatulong para sa monitoring at operation and maintenance personnel na magsagawa ng mabilis na pagdedesisyon, maiwasan ang paglala ng fault, at tiyakin ang ligtas at matatag na operasyon ng power grid.