Anailís Iontráchtach ar Mheicníochtaí Cosanta Comhaid do Scuabadóirí Gineadóra

1.Introduction

1.1 Basic Function and Background of GCB
Is é an Togaire Chóimheála Críocha (GCB), mar an nod ina mbíonn an ghiniomhaire nasctha don thrasfhoirmitheoir céime ag eitne, freagrach as sruth a chosc faoi choinníollacha gnácha agus neamhghnácha. I gcomparáid le togairí cóimheála trasaill i meascáin, bíonn an GCB fós leis an sruth ollmhór géarphointe ón bhfhuinneogóir, agus bíonn sruthanna rátaíochta coscach suas le céadta cíl-ampéir. I gceantair mhóra ghiniúna, bíonn oibríocht fhidhleach an GCB díreach nasctha le slándáil an ghiniomhaire féin agus le heochairbhearta staidéir na líne cumhachta.

1.2 Importance of Fault Protection Mechanisms
Nuair a tharlaíonn míbhuntáiste laistigh den ghiniomhaire nó ar a shonrú bealach, is féidir leis an sruth míbhuntáiste a fháil ar a bhuillechla amháin laistigh de taoiblí milliseconds. Mura mbeidh méanais chosanta spéiseacha ann, tharlaíonn damáiste gan ais, cosúil le teasú/athsholáthar coilín, agus briseadh insilíochta. D'fhéach anailís ar dhéantús gréine réigiúnach Mheiriceá Thuaidh sa bhliain 2010 ar chórais ghiniúna nach raibh cosaint tapa acu, agus d'aimsigh sé costas um chóirithe tar éis an léigheas níos airde ná 300%. Mar sin, tá sé riachtanach córas ilthréimhseach, comhordaithe a bhunú mar phríomhbhfianaise chun fidhliseacht chórais ghiniúna a chinntiú.

2.Fundamental Principles of GCB Protection Mechanisms
2.1 Definition and Core Objectives of Protection Mechanisms
Is réiteach innealtóireachta córais é meánas cosanta an GCB a raineann paraiméadair leictreacha neamhghnácha i ndáiríre amh láithreach agus a choimeádann feidhm an togair chóimheála bunaithe ar loighic réamhshocraithe. Tá trí sprioc bhunúsach aige: ar dtús, sruth míbhuntáiste a chosc laistigh de thréimhsí trí (60 ms); ar dara dul síos, míbhuntáistí inmheánacha a dhíscuir ó chur isteach seachtracha go cruinn; agus ar an tríú, suíomh an míbhuntáiste a shocrú go cruinn chun cinntí cothabhála teachtaithe a thacú.

2.2 Overview of Common Fault Types
Fallaíonn scéanna típiciúla isteach i dtrí chatagóir: (1) géarphointí idir fás, a gcuid tréid tagtha ó lúchur sruth tobann agus míchothromú tromchuid trí-fhás; (2) míbhuntáistí amháin-fhás talún, a sainmhínítear trí sheachrán voltage an phointe neodrach; agus (3) míbhuntáistí forbairt, a thosnaíonn mar dhioscairt earraí neamhghnách agus a fhorbraíonn go mall go briseadh insilíochta. Taispeántar ó shonraí go bhfuil míbhuntáistí talún 67% den chuid is mó i gceantair os cionn 600 MW, rud a chuireann riachtanais airde ar íograis chóras cosanta.

3.Main Types of Protection Mechanisms
3.1 Overcurrent Protection Mechanism
Cuireann critéar comhdhéanta ilstaidéar freagra céime a chur i bhfeidhm: cuirtear togáil tapa ar ard-chluiche i bhféidearthachtaí garbh le feidhm am atá faoi smacht laistigh de 25 ms; cuirtear curba ama shonrach inbhéartach le comhtháthabhas teasa an chóimheála, ag tosú le togáil dheireadh nuair a bhíonn an sruth os cionn 1.5 uair an luach rátaíochta go leanúnach; cuirtear eilimintí díorthaithe treo leis chun mal-oibriú a chosc le míbhuntáistí seachtracha. D'éirigh le sonraí réalta ó stáisiún cumhachta cósta teorainn ama srutha géarphointe a chur faoi 83 ms.

3.2 Differential Protection Mechanism
Tógann an scéim chosanta digiteach iomlán bonn ar Dhlíthe Kirchhoff maidir le Sruth. Suitear trafo srutha rang 0.2S go comhthreomhar ag an bpointe neodrach an ghiniomhaire agus ar thaobh aschuir an GCB. Nuair a bhíonn an difríocht veicteoir idir an dá thaobh os cionn an threshold (mar a shocraítear go minic ag 15% den sruth rátaíoch), déantar míbhuntáiste inmheánach a fhógraíl. Cuireann an chur i bhfeidhm is déanaí ailgéabar ceartú fása isteach, ag réiteach go rathúil ar an easpa uillinne 15° a chruthaítear ag sruthanna caipéisíocha dáileála.

3.3 Ground Fault Protection Mechanism
D’fhásanna córas cosanta treo-zero-sequence do chórais talún in-ard-inmheánaigh: roimtear comhpháirteanna voltage zero-sequence trí trafo voltage speisialta agus iad á nascadh le sruth zero-sequence chun clár díorthaithe treo a fhoirmiú. Cuireann teicneolaíocht blocála harmónach tríú-harmónach nuálach bac ar ionchur harmónach voltage ag an bpointe neodrach le linn oibriú gnáth. Taispeántar ó phráis réalta go bhfuil ráta éifeachtúchais 98.7% ag an meánas seo i ndetectáil míbhuntáistí talún le frithstad os cionn 10 Ω.

4.Implementation Process of Protection Mechanisms
4.1 Role of Relays and Control Systems
Úsáideann gléasanna cosanta bunaithe ar microphróiseálaí nuashonraithe struchtúr thrí-leathra: glacann an leathar tomhaltóireachta samplaí amh láithreach ag ráta 4000 Hz; úsáideann an leathar cinnte próiseáil il-CPU páirtheach chun 32 ríomh – lena n-áirítear transform Fourier agus anailís harmónach – a chríochnú laistigh de 10 ms; úsáideann an leathar feidhme línte tosaigh fibere optúla chun laghdú iothrachta ordú faoi 2 ms a chinntiú. Coimpléadar gléasanna criticiúla go minic loighic "dhá-as-de-trí" chun contúirt phointe aonair a dhíothú.

4.2 Fault Detection and Rapid Operation Sequence
Áiríonn seiceamh tosaigh tipiciúil ocht chéim bhunúsach: sruth míbhuntáiste → tionchair sians tríú sraithe ó thrafo srutha → cuir i bhfeidhm gléas cosanta → aitheantas cineáil míbhuntáiste → ríomh loighic tosaigh → dearbhú sians blocála → cumhachtú bobainn tosaigh an togair chóimheála → scriosadh arc. Taispeántar ó staidéar optimíochta ama go bhféadfadh seomraí arc-quenching réamh-bhrú a úsáid ama iomlán scriseadh a laghdú go 58 ms, feabhas 22% ar mheánais traidisiúnta.

5.Conclusion
5.1 Summary of Key Protection Mechanism Points
Tá cosaint GCB nua-aimseartha fágtha ag forbairt chuig chóras cosanta il-léir, intleachtúil: freastalaíonn cosaint thairseach mar shlíne bhunúsach, soláthraíonn cosaint idiocht réigiún cruinn, agus láidheann cosaint míbhuntáiste talún clúdach vullramach. Tá an briseadh bunúsach suiteáilte sa bhfheidhmniú míbhuntáiste laistigh de thréimhsí trí agus an ráta tosaigh mícheart faoi 0.01 uair in aghaidh an bhliana. Ba cheart áfach tabhairt faoi deara go gcaithfidh socruithe cosanta a athchóiriú gach dhá bhliain de réir curba aois an chóimheála.

5.2 Moltaí Comhachta do Chúrsaí Praiticiúla
Tri mheastachán comhachta casta forbrítear: chéad, cuir teicneolaíocht suíomhú fóirfhlais threoshuimeach isteach chun cruinneas suíomhú fóirfhlaise a fheabhsú go ±5 míle; dara, forbairt algoritme cosanta de réir an chinniúnachta a oibríonn go huathoibríoch agus a dèanann cothromchúlacht ar mhodhnóirí bunaithe ar aois oibriú aonaid; tríú, cuir monatóireacht ar líne stád meicniúil scuabaithe isteach, ag úsáid 12 paraiméadar—lena n-áirítear luas oscailte agus caill leictreach—chun infearacht meicniúil a réamhchuidiú. D'fíorchaigh stáisiún cumhachta sampla gur mhéadaigh na moltóga seo inrochtaineacht córas cosanta go 99.97%.