Zaminlayuvchi transformator himoyasi: 110kV PGU larida noto'g'ri ishlash sabablari va qarshilik choralari

Xitoy elektr tarmog'ida 6 kV, 10 kV va 35 kV tarmog'lar asosan neutral nuqtani yerdashtirishsiz rejimda ishlaydi. Tarmoqning asosiy transformatorining taqsimot voltaj tomoni adolatli konfiguratsiyada ulangan bo'lib, bu shaklda grounding rezistorini ulash uchun neutral nuqta berilmasdan qoladi.

Neutral nuqtani yerdashtirishsiz tizimda bir faza yer bilan bog'liqligiga yetkazilganda, fazalar orasidagi voltaj uchburchagi simmetrik qoldaydi, bu esa foydalanuvchi ishlariga o'zgartirish tan o'tkazmaydi. Ko'proqroq, kapasitiv akram nisbatan kam (10 A dan past) bo'lganda, ba'zi vorislik yer bog'liqliklari o'z ichiga saqlanib, bu elektr ta'minotning ishonchli bo'lishiga va elektr chetlanish hadisalarini kamaytirishga juda muvaffaqiyatli hisoblanadi.

Oxirgi yillarda elektr sanoati davom etgan rivojlanishi va kengayishi bilan, ushbu oddiy usul hozirda talablarni qondirmay boshlagan. Zamonaviy shahar elektr tarmog'larida kabel tarmog'lar ishlatilishining oshishi kapasitiv akramni (10 A dan yuqori) o'zgartirib, bu shartlar ostida grounding yong'inini ishonchli ravishda sondirmoq mumkin emas, bu esa quyidagi natijalarga olib keladi:

• Bir faza yer bilan bog'liqligi yong'ini aralash manzillarda sondirish va qaytarilishi, yangi boruvor yong'ini o'shiringan voltajlar amplitudasi 4U (bu erda U - fazadagi maksimal voltaj) yoki undan ham yuqoriga yetib, uzun muddat davom etadi. Bu elektr jihozlarning izolyatsiyasiga xavf tug'diradi, zayif izolyatsiya joylarida buzilishga olib kelishi mumkin va katta zararlarga sabab bo'lishi mumkin.

• Davom etuvchi yong'in havoni ionlashtiradi, yaqin atrofdagi havoning izolyatsiyasini pasaytiradi va fazalar orasidagi qisqa bog'liqlikka olib kelish ehtimoli ortadi.

• Ferromagnit rezonans orqali o'shiringan voltajlar paydo bo'lishi mumkin, bu esa potentsial transformatorlarni (PT) va yong'in to'xtovchilarini oson buzishga, shu jumladan, yomon holatlarda yong'in to'xtovchilarini patkazishga olib keladi. Bu natijalar elektr tarmog' jihozlari izolyatsiyasini xavf ostida qoldiradi va elektr tizimning xavfsiz ishlashini tahdid qiladi.

Yuqorida aytib o'tilgan hadisalarni oldini olish va yer bilan bog'liq xatolik himoyasini ishonchli ishlashi uchun kifoya qadar nol tartibli akram va voltajni ta'minlash uchun, grounding rezistorni ulash uchun qandaydir artificial neutral nuqta yaratish kerak. Bu talabga javob berish uchun grounding transformatorlari (ko'pincha "grounding bloklar" deb ataladi) yaratildi. Grounding transformatori artificial neutral nuqtani yaratadi va grounding rezistor bilan ulanadi, ko'rsatkich aniq darajada past (adalolikdan kamroq 5 ohm).

Albatta, uning elektromagnit xususiyatlari bilan, grounding transformator musbat va salbiy tartibli akramlarga nisbatan yuqori impedansni ta'minlaydi, faqat kichik talabiy akram shuningdek, avvolki saralashidagi guruhlari orqali o'tishga imkoniyat beradi. Har bir yadro balg'indasida ikki guruhlangan qism o'zaro teskarisiga sovrashmoqda. Agar bir xil yadro balg'idagi guruhlarda teng nol tartibli akramlar o'tsa, ular nisbatan past impedansni ta'minlaydi, bu esa nol tartibli shartlarda guruhlardagi voltaj cho'ksizligini minimal qiladi.

Yer bilan bog'liq xatolik paytda, musbat, salbiy va nol tartibli akramlar guruhlari orqali o'tadi. Guruhlarning musbat va salbiy tartibli akramlarga nisbatan yuqori impedansi bo'lsa-da, nol tartibli akram uchun bir xil fazadagi ikki guruh o'zaro teskarisiga ulanadi. Ularning induksiya qilgan electromotiv kuchlari qiymatda teng, lekin yo'nalishi teskarisi, bu esa ularni nihoyatda bekor qiladi, shunday qilib, past impedansni ta'minlaydi.

Ko'plab tadbirlarda, grounding transformatorlar faqat kichik grounding rezistor bilan neutral nuqtani yaratish uchun ishlatiladi va hech qanday yukni ta'minlamaydi; shuning uchun, ko'pgina grounding transformatorlar ikkinchi guruhga ega emas. Normal tarmoq ish rejimida, grounding transformatori asosan yukdasiz ishlaydi. Biroq, xatolik paytda, u faqat qisqa muddatda xatolik akramini o'tkazadi.

Neutral nuqtani past ohmlik grounding rejimida, bir faza yer bilan bog'liqligi paytda, juda sezgir nol tartibli himoya tezda xato yuz bergan talabni aniqlaydi va vorislikni qisqa muddatda ajratadi. Grounding transformatori faqat yer bilan bog'liq xatolik yuz bergan paytdan nol tartibli himoya ishga tushguncha qisqa muddatda faoliyat olib boradi. Bu muddatda, nol tartibli akram neutral grounding rezistor va grounding transformator orqali o'tadi, bu quyidagicha beriladi

bu yerda U - tizim fazasidagi voltaj, R1 - neutral grounding rezistor, R2 - yer bilan bog'liq xatolik doirasidagi qo'shimcha rezistor.

Yuqorida aytib o'tilgan tahlil asosida, grounding transformatorlarning ish rejimi: uzoq muddatli yukdasiz ish rejimi va qisqa muddatli yuklanish imkoniyati.

Umuman olganda, grounding transformatori artificial neutral nuqtani yaratadi va grounding rezistor bilan ulanadi. Yer bilan bog'liq xatolik paytda, u musbat va salbiy tartibli akramlarga nisbatan yuqori impedansni, nol tartibli akramga nisbatan esa past impedansni ta'minlaydi, bu esa yer bilan bog'liq xatolik himoyasining ishonchli ishlashini ta'minlaydi.

Hozirgi paytda, substationlarda o'rnatilgan grounding transformatorlarning ikkita maqsadi mavjud:

• Substation yordamchi ishlar uchun past voltajli AC energiya ta'minlash;

• 10 kV tomoni uchun artificial neutral nuqtani yaratish, bu - ark supression coil bilan birlashtirilganda 10 kV bir faza yer bilan bog'liq xatolik paytda kapasitiv yer bilan bog'liq xatolik akramini kompensatsiya qiladi, bu esa xatolik joyidagi yong'ini sondiradi. Prinsip quyidagicha:

Uch fazali elektr tarmog'idagi uzluksiz uzunlikda, fazalar orasida va har bir fazadan yer tomonga qarab kapasitivliklar mavjud. Agar tizim neutral nuqtasi to'g'ridan-to'g'ri yerdashtirilmagan bo'lsa, bir faza yer bilan bog'liq xatolik paytda, xatolikka tushgan fazaning fazadan yer tomonga qarab kapasitivligi nolga teng bo'ladi, boshqa ikki fazaning fazadan yer tomonga qarab voltajlari normal fazadan yer tomonga qarab voltajning √3 marta oshadi. Bu o'shiringan voltaj xavfsizlik uchun mo'ljallangan izolyatsiya kuchidan oshmaydi, lekin ularning fazadan yer tomonga qarab kapasitivligini oshiradi.

Bir fazda xato bo'lganda kapasitiv zem qopqoq akim shartiyarliy faqat bir fazing kapasitiv akimining uch marta kattaligiga teng. Bu akim katta bo'lsa, u tebranuvchan qizilg'ishni olib keladi va bu esa LC rezonans shematini (tarmoq induktivligi va kapasitivligi orqali yaratilgan) fazoviy voltajdan 2,5-3 marta kattaroq overvoltajlarni yaratadi. Tarmoq voltaji yuqori bo'lsa, bunday overvoltajlardan kelib chiqqan xavf ham ko'proq bo'ladi. Shuning uchun, faqat 60 kV gacha bo'lgan tizimlar zemga bog'lanmagan neutral bilan ishlay oladi, chunki ularning bir fazada kapasitiv zem qopqoq akimi nisbatan kam. Yuqori voltaj darajalarida, neutral nuqtani impedans orqali zemga ulash uchun grounding transformatoridan foydalanish kerak.

Agar elektr stantsiyaning asosiy transformatorining 10 kV tomoni delta yoki wye shaklda va neutral nuqtaga ega bo'lmasa, va bir fazada kapasitiv zem qopqoq akimi katta bo'lsa, grounding transformator talab etiladi. Bu transformator artificial neutral nuqtani yaratadi va arka qizilg'ish bobini ulash imkoniyatini beradi. Bu artificial neutral grounding tizimini shakllantiradi—grounding transformatorining asosiy vazifasi. Normal ish rejimida, grounding transformator tasirli tarmoq voltajini ta'minlaydi va faqat ichki tok (no-load holati) o'tkazadi.

Neutral va zem orasidagi potentsial farqi nol (arka qizilg'ish bobidan kelib chiqqan minor neutral siljish voltajini eslatmaganda) va arka qizilg'ish bobidan hech qanday tok o'tmaydi. Agar C fazasi zemga qopqoq bo'lsa, uch fazadagi asimetriya natijasida yuzaga kelgan nol-sekvensiyali voltaj arka qizilg'ish bobidan o'tib zemga boradi. Arka qizilg'ish bobining o'zidan, induksiya qilinadigan induktiv tok kapasitiv zem qopqoq akimini kompensatsiya qiladi va shunda xato nuqtadagi qizilg'ish bekor qilinadi.

Oxirgi yillarda, ba'zi hududdagi 110 kV elektr stantsiyalarida grounding transformator himoyasi juda ko'p xato amallar ro'y bergan, bu esa tarmoqning mustahkamligiga muhim ta'sir qildi. Xato amallar sabablarini aniqlovchi tahlillar olib borildi va takrorlanishini oldini olish uchun mos tadbirlar qo'llandi, bu boshqa hududlar uchun referensiya sifatida ham xizmat qiladi.

Hozirgi paytda, 110 kV elektr stantsiyalaridagi 10 kV chastotalar kabellar orqali chiqish yo'llari ko'payib bormoqda, bu esa 10 kV tizimda bir fazada kapasitiv zem qopqog'i akimini nihoyat ko'proq oshiradi. Bir fazada zem qopqog'idan kelib chiqqan overvoltaj miqdorlarini cheklash uchun, 110 kV elektr stantsiyalarida grounding transformatorlar o'rnatilib, past omurtka grounding shemasini joriy etish uchun zero-sekvensiyali tok yo'llari yaratilmoqda. Bu, xato joyiga qarab zem qopqog'ilarni ajratish uchun tanlashli zero-sekvensiyali himoya imkoniyatini beradi, qizilg'ish qayta ishga tushishi va overvoltajni oldini olish orqali tarmoq jihozlari uchun xavfsiz energiya ta'minotini ta'minlaydi.

2008 yilda boshlab, ba'zi regional tarmoq 110 kV elektr stantsiyalaridagi 10 kV tizimlarini grounding transformatorlar va mos himoya qurilmalari o'rnatish orqali past omurtka groundingga qaytarishni boshladi. Bu, 10 kV chastotalardagi har qanday zem qopqog'ini tez ajratish imkoniyatini berdi va tarmoqka ta'sirini minimal qilishga imkoniyat berdi. Ammo, so'nggi paytda, hududdagi beshta 110 kV elektr stantsiyasida grounding transformator himoyasi juda ko'p marta xato ishlashi, substationlar to'xtashi va tarmoqning mustahkamligiga muhim ta'sir qilish ro'y bergan. Shuning uchun, sabablar aniqlanishi va to'g'rilash tadbirlari o'rnatilishi hudud tarmog'ining xavfsizligini saqlash uchun zarur.

1.Grounding Transformator Himoyasi Xato Ishlash Sabablari Tahlili

10 kV chastota zemga qopqoq bo'lganda, 110 kV elektr stantsiyasidagi xato chastotadagi zero-sekvensiyali himoya avvalo xatoni ajratish uchun ishga tushishi kerak. Agar bu to'g'ri amalga oshmaysa, grounding transformatorining zero-sekvensiyali himoya undiruvchi vazifani bajaradi, bus tie vositalarini va asosiy transformatorning ikkala tomonini ajratadi. Shunday qilib, 10 kV chastotalar himoyasi va vositalarning to'g'ri ishlashi tarmoq xavfsizligi uchun muhim. Besh 110 kV elektr stanksiyasidagi xato amallarni statistik tahlil qilish natijasida, asosiy sabab 10 kV chastotalarning zem qopqog'ilarni to'g'ri ajratishini iloji bo'lmagani aniqlandi.

10 kV Chastota Zero-Sekvensiyali Himoya Prinsipi:

Zero-sekvensiyali CT namunaviy olish → Chastota himoyasi aktivlashtirilishi → Vosita ajratilishi.
Bu prinsipta, zero-sekvensiyali CT, chastota himoya releyi va vosita to'g'ri ishlash uchun muhim komponentlar. Quyida, bu aspektlar bo'yicha xato amallar sabablarini tahlil qilamiz:

1.1 Zero-sekvensiyali CT xatosi grounding transformator himoyasi xato ishlashiga sabab bo'lishi.
10 kV chastota zemga qopqoq bo'lganda, xato chastotadagi zero-sekvensiyali CT xato tokini aniqlaydi, bu esa uning himoyasini ishga tushiradi va xatoni ajratadi. Ayni paytda, grounding transformatorining zero-sekvensiyali CT ham xato tokini hisobga oladi va himoya ishga tushiradi. Tanlashlikni ta'minlash uchun, 10 kV chastota zero-sekvensiyali himoya grounding transformator himoyasiga nisbatan kamroq tok va qisqaroq vaqt parametrlariga sozlanadi. Tok parametrlari: grounding transformator—75 A asosiy, 1.5 sekundda 10 kV bus tie vositasini ajratish, 1.8 sekundda 10 kV avtomatik transferni bloklash, 2.0 sekundda transformatorning past voltajli tomonini ajratish, 2.5 sekundda ikkala tomonini ajratish; 10 kV chastota—60 A asosiy, 1.0 sekundda vosita ajratish.

Ammo, CT xatoliklari inevitabel. Agar grounding transformator CT-da -10% xato va chastota CT-da +10% xato bo'lsa, haqiqiy ishga tushiriladigan toklar 67.5 A va 66 A ga teng bo'ladi—ko'pincha teng. Faqat vaqt gradatsiyasi asosida, 10 kV chastota zemga qopqoq bo'lganda, grounding transformatorining zero-sekvensiyali overcurrent himoyasi tez ajratishiga olib keli oladi.

1.2 Noto'g'ri kabel qorovul zemga bog'lishi xato ishlashga sabab bo'lishi.
110 kV elektr stantsiyalaridagi 10 kV chastotalarda iki tomoni zemga bog'langan qorovulli kabel ishlatiladi—bu EMI cheklashning umumiy usuli. Zero-sekvichiyali CT-lar toroidal turdagi va switchgear chiqish terminalida kabelga o'rnatilgan. Zemga qopqoq bo'lganda, mos emas toklar CT-da signal yaratadi va himoya ishga tushiradi. Ayni paytda, iki tomoni zemga bog'langan qorovul, toklar CT-ni o'tkazadi va noto'g'ri signal yaratadi. Tog'ri cheklashsiz, bu 10 kV chastota zero-sekvensiyali himoyasining to'g'riligini kamaytiradi va grounding transformator himoyasining undiruvchi ishga tushishiga olib keli oladi.

1.3 10 kV chastota himoyasi xatosi xato ishlashga sabab bo'lishi.

So'nggi microprocessor-based rel'eler performansni yaxshilaydi, ammo razlich ishlab chiqaruvchilar kalitligi va yomon issiqlik tarqatish masalalari hali ham mavjud. Xato statistikasi 10 kV chastotalar himoyasidagi ta'minot modullari, sampling boardlari, CPU boardlari va tripping output modullarida eng ko'p xato paydo bo'lishini ko'rsatadi. Aniqlovchi xatoliklar, himoya rad etishiga olib keli oladi va grounding transformator himoyasining xato ishlashiga olib keli oladi.

1.4 10 kV chiqish qurilmasi xatosi toki noto'g'ri ishlashga olib keladi.
Yoshlanish, tez-tez ishlatilish yoki ichki sifat muammolari sababli, 10 kV qurilmalarida xato - ayniqsa boshqaruv shakllarida - oshmoqda. Kamro'pmodagi joylarda, eski GG-1A qurilmalari hali ham ishlatilib bor, unda yer bog'liqligi darajasi yuqori. Agar nol tartibli himoya to'g'ri ishlasa ham, qurilma xatosi (masalan, trippni o'chirish spirali yonib ketishi) yerdan chiqqan transformatorning noto'g'ri ishlashiga olib keladi.

1.5 Ikki 10 kV chiqish qurilmasidagi yuqori impedansli yerdan chiqishlar (yoki katta bir yuqori impedansli xato) toki noto'g'ri ishlashga olib keladi.
Ikki chiqishda bir xil fazadagi yuqori impedansli yerdan chiqishlar bo'lsa, har birining nol tartibli oqimlari 60 A tripp chegarasidan past qoldir (masalan, 40 A va 50 A), shuning uchun chiqish himoyasi faqat ogohlantirish beradi. Ammo jamlangan oqim (90 A) yerdan chiqqan transformatorning 75 A sozlamasidan oshadi, bu esa oldindan trippga olib keladi. Butun kabeliy 10 kV chiqishlarda, normal kapasitiv oqim 12–15 A gacha yetishi mumkin. Bir katta yuqori impedansli xato (masalan, 58 A) plus normal kapasitiv oqim 75 A ga yaqinlasha oladi. Tizim salqinotlari bu holatda yerdan chiqqan transformatorning noto'g'ri ishlashini osongina olib kelishi mumkin.

2.Yerdan chiqqan transformator himoyasining noto'g'ri ishlashini oldini olish choralar

Yuqorida tahlil qilingan asosida quyidagi choralar tavsiya etiladi:

2.1 CT xatosi toki noto'g'ri ishlashdan oldini olish
Yaxshi sifatli nol tartibli CT-lar ishlatilsin; o'rnatish oldidan CT xususiyatlari aniq ravishda sinovdan o'tkazilsin va 5% dan yuqori xato bilan qayta ishlatilsin; himoya sozlamalari asosiy oqimga asosan belgilansin; sozlamalarni asosiy injektsiya testi orqali tekshirilsin.

2.2 Noto'g'ri kabel zirrini yerga ulashdan oldini olish

• Kabel zirriga ulangan zirr CT orqali pasga o'tishi kerak va kabel standartlaridan izolyatsiya qilinishi kerak. CT orqali o'tishdan oldin hech qanday yerga ulanish bo'lmasligi kerak. Asosiy injektsiya testi uchun metallaq uchlarni oching; qolgan qismni ishonchli izolyatsiya qiling.

• Agar zirr yerga ulanish nuqtasi CT pastida bo'lsa, zirr CT orqali o'tmaydi. Zirrni CT orasidan o'tkazmang.

• Teknik ta'limotni kuchaytiring, shuning uchun rele himoya va kabel jamoalari CT va zirr yerga ulanish usullarini to'liq tushunsin.

• Qabul jarayonlarini kuchaytiring, rele, ishlab chiqarish va kabel jamoalari orasida umumlashtirilgan tekshiruv o'tkazilsin.

2.3 Chiqish himoyasining xatosidan oldini olish
Ishonchli, sinovlangan himoya qurilmalarini tanlang; yoshlanish yoki tez-tez xato beruvchi qurilmalarni almashtiring; ehtiyotkorlikni kuchaytiring; havo sovutish va shifobaxtni o'rnatish orqali yuqori temperaturada ishlashdan oldini oling.

2.4 Chiqish qurilmasi xatosidan oldini olish
Ishonchli, sinovlangan qurilmalarni ishlatish; eski GG-1A shkafchalarini yopiq, sprinter yoki motor orqali zaryadlanadigan turdaga almashtirish; boshqaruv shakllarini ehtiyotkorlik bilan ishlatish; yaxshi sifatli tripp spiralidan foydalanish.

2.5 Yuqori impedansli xatoliklardan oldini olish
Nol tartibli ogohlantirish bo'lganda, chiqishlarni tezkor tekshirib, ta'mirlash; chiqish uzunligini kamaytirish; fazalarni moslashtirish orqali normal kapasitiv oqimlarni minimal qilish.

3. Xulosa

Ko'proq mintaqaviy tarmoqlar yerdan chiqqan transformatorlar va ular bilan bog'liq himoya qurilmalarini o'rnatish orqali tuzilish va barqarorlikni yaxshilashda, takrorlanadigan noto'g'ri ishlash hadisalari salbiy ta'sirni hal etish talabini ko'rsatadi. Bu maqola yerdan chiqqan transformator himoyasining noto'g'ri ishlashining asosiy sabablarini tahlil qiladi va qarshilik choralarini taklif etadi, bu esa o'rnatilgan yoki o'rnatish rejasida bo'lgan tarmoqlar uchun yo'naltirish beradi.