Qurutma tranformatoru qoruma səhvinin səbəllərinin təhlili
Çin elektrik sistemində, 6 kV, 10 kV və 35 kV şəbəkələri ümumiyyətlə nöqtəvi nöqtəsiz (nöqtəvi nöqtəsi qaynaqlanmayan) rejimdə işləyirlər. Şəbəkdəki əsas tranformatorların paylanma voltaj tərəfi adətən üçbucaq formasında birləşdirilir, bu da qaynaqlama rezistorları qoşmaq üçün nöqtəvi nöqtəni təmin etmir. Nöqtəvi nöqtəsiz sistemdə birfazlı yerə baglantı xətası baş verdiqda, faz arası voltaj üçbucağı simmetrik qalır və istifadəçilərin işlərinə minimal zədə verir. Daha da, kapasitiv cürrent kiçikdirsə (10 A-dan az), bəzi müvəqqəti yerə baglantı xətaları öz-özünü söndürmək bilər, bu da elektrik təchizatının məntiqiyyətini artırmaqda və kesilmə hadisələrini azaltmaqda çox effektivdir.
Amma, elektrik sənayesinin davamlı genişlənməsi və inkişafı ilə birlikdə, bu sadə metod artıq cari tələbləri ödəmir. Modern şəhər elektrik şəbəkələrində, kabel liniyaların istifadəsinin artması kapasitiv cürrenti (10 A-dan yuxarı) ciddi dərəcədə artırıb. Bu şəraitdə, yer arc-xətası nəzərdə tutulduğu kimi söndürülməyə bilinmir və belə nəticələrə gətirir:
Birfazlı yer arc-xətasının ara ara söndürülüşü və yenidən yandığı zaman, amplitudunun 4U (burada U maksimum faz voltajıdır) və hətta daha yüksək olaraq olan arc-yer overvoltages yaradılır və uzun müddətdə saxlanılır. Bu, elektrik cihazlarının izolyasiyasına ciddi təhlükələr yaradır, zəif izolyasiya nöqtələrində parlamalara səbəb olur və ciddi ziyana səbəb olur.
Davamlı arc-qaynaqlanma ətrafdakı havanın izolyasiya xüsusiyyətlərini azaldır və faz-arası qısa bağlanma ehtimalını artırır.
Ferrorezonans overvoltages baş verə bilər, bu da voltaj tranformatorlarını və fərzərələri asanlıqla zədələyir - hətta fərzərənin patlamasına səbəb ola bilər. Bu nəticələr, şəbəkə cihazlarının izolyasiya bütövlüyünü ciddi dərəcədə təhlükə altına alır və bütün elektrik sisteminin təhlükəsiz işləməsini təhdid edir.
Bu hadisələri önləmək və yer-xəta qorunması üçün kifayət qədər sıfır-sıra cürrent və voltaj təmin etmək üçün, nöqtəvi nöqtəni yaratmaq lazımdır ki, qaynaqlama rezistoru birləşdirilsin. Bu ehtiyaclar qaynaqlama tranformatorlarının (adi də "qaynaqlama tranformatorları" və ya "qaynaqlama ünitleri" kimi tanınan) inkişafına səbəb oldu. Qaynaqlama tranformatoru, qaynaqlama rezistoru ilə birlikdə nöqtəvi nöqtə yaratır və tipik olaraq çox aşağı direksiyaya malikdir (adətən 5 omadan az).
Əlavə olaraq, elektromaqnit xüsusiyyətləri nəticəsində, qaynaqlama tranformatoru müsbət və mənfi sıraların cürrentinə böyük impedance təqdim edir və tikinti windingsindən keçən yalnız kiçik təşviq cürrenti var. Hər bir çekirde qolunda iki windings hissəsi müxtəlif istiqamətlərdə sarılır. Bu windingslərə eyni sıfır-sıra cürrentlər akıdıqda, onlar aşağı impedance göstərir və sıfır-sıra şəraitində windingslər arasında minimal voltaj düşməsi olur.
Xüsusi olaraq, yer-xətası zamanı, winding müsbət, mənfi və sıfır-sıra cürrentləri taşır. O, müsbət və mənfi sıraların cürrentinə böyük impedance təqdim edir, amma sıfır-sıra cürrentinə aşağı impedance təqdim edir. Bu, eyni fazda iki windinglərin müxtəlif qutblaşmalarda ardıcıl birləşdirilməsidir; onların induksiya olunan elektromotiv kuvvetləri qiymət itibarından bərabərdir, amma istiqamətlərindən fərqli olaraq bir-birini nəzələyir, bu da sıfır-sıra cürrentinə aşağı impedance təqdim edir.
Bir çox tətbiqdə, qaynaqlama tranformatorları yalnız kiçik qaynaqlama rezistoru ilə nöqtəvi nöqtə təmin etmək üçün istifadə olunur və ikinci yük təmin etmir. Buna görə, bir çox qaynaqlama tranformatorları ikinci winding olmadan dizayn olunmuşdur. Normal şəbəkə işləməsi zamanı, qaynaqlama tranformatoru nəzəri olaraq boş yük rejimində işləyir. Amma, xəta zamanı, o yalnız qısa müddət boyunca xəta cürrentini taşır. Yüksək direksiyanın qaynaqlanmış sistəmdə, 10 kV tərəfində birfazlı yer-xətası baş verdiqda, çox hassas sıfır-sıra qorunması tez-tez xəta feederi müvəqqəti olaraq izole edir.
Qaynaqlama tranformatoru, xətanın başlaması və feederin sıfır-sıra qorunmasının işləməsi arasındakı qısa müddət boyunca faaliyyət göstərir. Bu zaman, sıfır-sıra cürrent nöqtəvi qaynaqlama rezistoru və qaynaqlama tranformatoru vasitəsilə akıdıq: I_R = U / (R₁ + R₂), burada U sistemin faz voltajıdır, R₁ nöqtəvi qaynaqlama rezistorudur, R₂ isə xəta qaynaqlama dairəsindəki əlavə direksiyadır.
Yuxarıdakı təhlillə əsaslanaraq, qaynaqlama tranformatorunun işləmə xüsusiyyətləri: uzunmüddətli boş yük rejimində işləmə və xəta zamanı qısa müddətlik aşırı yük.
Ümumiyyətlə, qaynaqlama tranformatoru, qaynaqlama rezistoru ilə birləşdirilən nöqtəvi nöqtə yaratır. Yer-xətası zamanı, o, müsbət və mənfi sıraların cürrentinə böyük impedance təqdim edir, amma sıfır-sıra cürrentinə aşağı impedance təqdim edir, bu da yer-xəta qorunmasının etibarlı işləməsini təmin edir.
Hazırda, substationlardakı quraşdırılmış qaynaqlama tranformatorları iki əsas məqsədə xidmət edir:
Substation köməkçi istifadəsi üçün aşağı voltajlı AC elektrik təchizatı təmin etmək;
10 kV tərəfində nöqtəvi nöqtə yaratmaq, bu, Petersen coil (arc suppression coil) ilə birləşdirildikdə, 10 kV birfazlı yer-xətası zamanı kapasitiv yer-xəta cürrentini kompensasiya edir, bu da xəta nöqtəsində arc-xətanı söndürür. Prinsip aşağıdakı kimi dir:
Üçfazlı elektrik şəbəkədəki bütün kabloların uzunluğunda, fazlar arasında və hər bir faz və yer arasında kapasitivlik mövcuddur. Şəbəkə nöqtəvi nöqtəsi qaynaqlanmamış olduğunda, birfazlı yer-xətası zamanı xəta olan fazın yerə qarşı kapasitivliği sıfır olur, digər iki fazın voltajları normal faz voltajının √3 dəfəsinə qaldır. Bu artan voltaj, izolyasiya layihə limitləri daxilində qalır, amma onların yerə qarşı kapasitivliğini artırır. Birfazlı xəta zamanı kapasitiv yer-xəta cürrenti normal hər bir faz kapasitiv cürrentinin təxminən üç dəfəsidir. Bu cürrent böyükdürsə, o, ara ara arc-xətası yaratır, şəbəkə indüktiv-kapasitiv dairəsində rezonans titrəmələrini təşkil edir və faz voltajının 2,5-3 dəfəsinə bərabər overvoltages yaradır. Şəbəkə voltajı yüksəkdirsə, belə overvoltagesdən olan təhlükə də böyükdür. Bu səbəbdən, yalnız 60 kV-dan aşağı sistemlər nöqtəvi nöqtəsiz işləyə bilərlər, çünki onların birfazlı kapasitiv yer-xəta cürrenti kiçik qalır. Daha yüksək voltajlı sistemlər üçün, nöqtəvi nöqtəni impedansi vasitəsilə qoşmaq üçün qaynaqlama tranformatoru istifadə olunmalıdır.
Bir tranzitlərin əsas transformatorunun (məsələn, 10 kV tərəfi) delta və ya yarım hərf formada qoşulması, amma nötralı çıxarmadan, və birfaz kapasitiv zəlzələ cərəyanı böyük olduğu zaman, quraşdırılmasında istifadə edilə bilən nötral nöqtə mövcud deyil. Belə hallarda, yerləşdirmə transformatoru istifadə edilir ki, bu, yapma nötral nöqtə yaratır və qövsü söndürmə spirlinin qoşulmasına imkan verir. Bu yapma nötral sistemə kapasitiv cərəyanı kompensasiya etmək və zəlzələ qövsünü söndürmək imkanı verir—bu, yerləşdirmə transformatorunun əsas funksiyasıdır.
Normal iş rejimində yerləşdirmə transformatoru simmetrik üçfazlı gerilimə sahib olur və yalnız kiçik təbii cərəyanı var, bəsəsiz şəkildə işləyir. Nötral-ərəz potensial fərq sıfırdır (qövsü söndürmə spirlindən gələn kiçik nötral yerləşməsi geriliminin nisbətən nəzərə alınmadığı), və spirlin içindən heç bir cərəyan axlamır. Məsələn, C fazında zəlzələ xətası baş verdiyi zaman, asimetriyə görə meydana gələn sıfır ardıcıllıq gerilimi qövsü söndürmə spirlindən ərəzlə keçir. Spirl indüktiv cərəyan yaratır ki, bu, kapasitiv zəlzələ xəta cərəyanını kompensasiya edir və beləliklə qövsvi söndürür—bu, müstəqil qövsü söndürmə spirlinin funksiyası ilə eyni addımları atır.
Son illərdə, ərazidəki 110 kV tranzitlərdə yerləşdirmə transformatoru himayəsinin bir neçə səhli işləməsi baş verib, bu, şəbəkənin stabiilliyini ciddi şəkildə təsirləmişdir. Səbəbləri tapmaq, düzəlişlər tətbiq etmək və dərsi paylaşmaq üçün təhlillər aparılıb ki, bu, yenidən baş verməsinin önünə gəlmək və digər ərazilərə yönəmələr verəcəkdir.
110 kV tranzitlərin 10 kV şəbəkələrində kabellər istifadəsinin artması ilə, birfaz kapasitiv zəlzələ cərəyanları ciddi dərəcədə artmışdır. Zəlzələ xətası zamanı aşırı gerilimlərin qarşılanması üçün, bir çox 110 kV tranzitlərdə yerləşdirmə transformatorları quraşdırılır ki, bu, niskərçilikli yerləşdirməni tətbiq edir və sıfır ardıcıllıq cərəyanı yolu yaradır. Bu, məkanə görə seçici sıfır ardıcıllıq himayəsinin zəlzələ xətasını izolyasiya etməsinə imkan verir, qövsün yenidən yanmasını önələr və təminatlı elektrik mühərrikləşməsinin təmin edilməsinə kömək edir.
2008-ci ildən bəri, ərazidə 110 kV tranzitlərin 10 kV sistemləri niskərçilikli yerləşdirməyə modernləşdirilib, yerləşdirmə transformatorları və əlaqəli himayə cihazları quraşdırılmışdır. Bu, 10 kV pərvanənin her hansı bir zəlzələ xətasının tez izolyasiyasına imkan verir, şəbəkəyə təsiri minimallaşdırır. Lakin, son zamanlarda, ərazidəki beş 110 kV tranzitində yerləşdirmə transformatoru himayəsinin təkrarlanan səhli işləmələri olmuş, bu, elektrik mühərrikləşməsinin dayanıqlılığını təhdit etmişdir. Ona görə də, səbəbləri tapmaq və həlllər tətbiq etmək vacibdir.
1. Yerləşdirmə Transformatoru Himayəsinin Səhli İşləmə Səbəllərinin Təhlili
10 kV pərvanəsi zəlzələ xətası baş verdiyi zaman, 110 kV tranzitindəki pərvanənin sıfır ardıcıllıq himayəsi öncə işləməlidir ki, xətanın izolyasiyası təmin olunsun. Əgər bu başarısız olarsa, yerləşdirmə transformatorunun rezerv sıfır ardıcıllıq himayəsi avtomobil qovşaq və əsas transformator hissələrini keçirir ki, xəta limitləndirilsin. Bu səbəbdən, 10 kV pərvanə himayəsinin və hissələrinin düzgün işləməsi çox vacibdir. Beş tranzitdəki səhli işləmələrin statistik təhlili göstərir ki, pərvanə himayəsinin arızası əsas səbəbdir.
10 kV pərvanə sıfır ardıcıllıq himayəsi belə işləyir: sıfır ardıcıllıq CT nümunələri → himaya başladıldı → hissə keçir.Əsas komponentlər sıfır ardıcıllıq CT, himaya rele və hissədir. Təhlil bunlara diqqət yetirir:
1.1 Sıfır ardıcıllıq CT xətalari səbəbindən səhli işləmə
Zəlzələ xətası zamanı, xətalı pərvanənin sıfır ardıcıllıq CT xəta cərəyanını aşkar edir, onun himayasını başladır. Eyni zamanda, yerləşdirmə transformatorunun sıfır ardıcıllıq CT-də də cərəyanı aşkar edir. Seçicliyi təmin etmək üçün, pərvanə himaya ayarları (məsələn, 60 A, 1.0 s) yerləşdirmə transformatorunun ayarlarından (məsələn, 75 A, 1.5 s avtomobil qovşaq, 2.5 s əsas transformator) aşağıdır. Amma, CT xətaları (məsələn, yerləşdirmə transformator CT üçün -10%, pərvanə CT üçün +10%) faktiki alıcılıq cərəyanlarını nəzərə alındığında təxminən bərabər edə bilər (67.5 A və 66 A), yalnız zaman gecikməsinə bağlıdır. Bu, yerləşdirmə transformatorunun çox uzunluğunu artırır.
1.2 Səhv kabel qoruyucu yerləşdirmə səbəbindən səhli işləmə
10 kV pərvanələri iki ucunda qoruyucuya malik olan qoruyucu kabellərlə istifadə edilir—bu, EMI azaldılması üçün ümumi praktikadır. Sıfır ardıcıllıq CT-lər adətən toroidal formasında olur, kabellərin switchgear outlet-da qurulur. Zəlzələ xətası zamanı, dengesiz cərəyan CT-də bir sinyal yaratır. Amma, əgər qoruyucu iki ucunda yerləşdirsə, dairəvi qoruyucu cərəyanları da CT-dən keçir, ölçümü səhv edir. Düzgün quraşdırılmadıqda (məsələn, qoruyucu yerləşdirmə telinin doğru şəkildə CT-dən keçirilməsi), pərvanə himayası arıza verməyə bilər, yerləşdirmə transformatorunun çox uzunluğuna səbəb olur.
1.3 Pərvanə himayası arızası səbəbindən səhli işləmə
Mikroprosessor bazlı relelər yüksək performans təmin edir, amma məhsul keyfiyyəti fərqlənir. Yayğın arızalar enerji, nümunələmə, CPU və ya trip output modulları ilə bağlıdır. Arıza aşkar edilərsə, bu, himayaya rədd edə bilər, yerləşdirmə transformatorunun səhli işləməsinə səbəb olur.
1.4 Pərvanə hissəsi arızası səbəbindən səhli işləmə
Köhnə, tez-tez işləyən və ya keyfiyyətsiz hissələr (xüsusən, kəndərə quraşdırılan daha köhnə GG-1A növləri) arıza nisbətini artırır. İdarəetmə şəbəkəsi arızaları—xüsusən, trip bobinlərinin yanması—hissənin işləməsini önələr, hətta himaya trip emri verdikdə, yerləşdirmə transformatorunun rezervinə məcbur edir.
1.5 Bir və ya iki pərvanədə yüksək impedanslı zəlzələ xətası səbəbindən səhli işləmə
Əgər iki pərvanə eyni fazda eyni zamanda yüksək impedanslı zəlzələ xətası baş verirsə, müstəqil sıfır ardıcıllıq cərəyanları (məsələn, 40 A və 50 A) pərvanə alıcılıq (60 A) altında qalabilir, amma onların cəmi (90 A) yerləşdirmə transformatorunun ayarından (75 A) çox ola bilər, bu, çox uzunluğu artırır. Hətta bir təkcə ciddi yüksək impedanslı xəta (məsələn, 58 A) normal kapasitiv cərəyan (məsələn, 12–15 A) ilə birgə 75 A-yə yaxınlaşa bilər. Sistem qarışıqlığı səhli işləməni aktivləşdirməyə səbəb ola bilər.
2. Səhli İşləmənin Önünə Gəlmək Üçün Tədbirlər
2.1 CT xətalarını həll etmək
Yüksək keyfiyyətli sıfır ardıcıllıq CT-lər istifadə edin; >5% xəta olan birimləri komissiya verməzdən əvvəl rədd edin; himaya məhdudiyyətlərini birinci dəyərlərə əsasən təyin edin; birinci daxil testləri vasitəsilə ayarları təsdiqləyin.
2.2 Kabel qoruyucusunu düzgün yerləşdirmək
Yol qoruyucu yerləşdirilməsi kabel çanağından uzaqlaşdırılsın və sıfır ardıcıllıq CT-nin içindən aşağıya doğru keçirilsin; CT-dən əvvəl kontakt olmamasına diqqət edin.
Test üçün açıq qalıcı konduktor ucunu buraxın; qalan hissəni izolyasiya edin.
Əgər qoruyucunun yerləşdiyi nöqtə CT-nin aşağısındadirsə, onu CT-nin içindən keçirməyin. Qoruyucunun yerləşdiyi nöqtəni CT pəncərəsinin içində yerləşdirməyin.
Təhlükəsizlik və kabel işçilərinə düzgün quraşdırma təlimi verin.
Relay, operasiya və kabel komandaları tərəfindən ortaq qəbul təftişlərinin icrasını təmin edin.
2.3 Təhlükəsizlik rəddinin önəməsi
İslahlanmış, etibarlı releleri istifadə edin; köhnə və səhli olan birimləri dəyişin; servis məhdudlaşdırılmasını artırın; soğutma/ventilyasiya quraşdırmaq ilə aşırı istiliklənənməyə mane olun.
2.4 Kesici rəddinin önəməsi
Etibarlı, modern kesicilərdən (məsələn, yaylı və ya motorla zəng edilmiş qapalı növlər) istifadə edin; köhnə GG-1A şkaflarını ləğv edin; idarəetmə xətlərini saxlayın; yüksək keyfiyyətli tripl bobinlərdən istifadə edin.
2.5 Yüksək impedanslı xətanın risklərini azaltmaq
Zemin alarmı baş verəndə hər hansı besləyiciləri tez araşdırın və təmizləyin; besləyici uzunluqlarını azaltın; faz yükünü müntəzəm etməklə normal kapasitiv cərəyanı minimuma endirin.
3. Nəticə
Bazaya dairələrin strukturu və stabiilliyini yaxşılaşdıran qoruyucu transformatorlar olsa da, tez-tez baş verən yanlış işləmələr gizli riskləri göstərir. Bu makalə əsas səbəbləri təhlil edir və qoruyucu transformator qurmuş və ya qurmaq planlayan bölgələr üçün praktiki həllər təklif edir.
Zigzag (Z-Növ) Qoruyucu Transformatorlar
35 kV və 66 kV paylanma şəbəkələrində, transformator sarımları adətən neutral nöqtəsi olan wye formada qoşulur, buna görə də qoruyucu transformatora ehtiyac yoxdur. Amma 6 kV və 10 kV şəbəkələrdə, delta formada qoşulmuş transformatorların neutral nöqtəsi yoxdur, bu səbəbdən qoruyucu transformator tələb olunur - əsasən döyüşmə aparatlarının qoşulması üçün.
Qoruyucu transformatorlar zigzag (Z-növ) sarım bağlantısı istifadə edir: hər bir faz sarımı iki çekirdek uzvuna bölünür. İki sarımdan gələn sıfır ardıcıllıq maqnitik flüksləri bir-birini pozurlar, bu da son nəticədə çox aşağı sıfır ardıcıllıq impedansına (adi dəqiqliklə <10 Ω), aşağı boş yüklərə və nominal mövqe kapasitesinin 90%-dən çoxunun istifadəsinə gətirir. Müqayisədə, ənənəvi transformatorların daha yüksək sıfır ardıcıllıq impedansları var, bu da döyüşmə aparatlarının kapasitesini transformator reytinqinin %20-dən aşağı limitləyir. Buna görə, Z-növ transformatorlar qoruyucu tətbiqlər üçün optimaldir.
Sistem dərəcəsində kiçik dəqiqliklər olsa da, dəqiqlik ölçmələri üçün balanslı Z-növ sarımlar kifayətdir. Düşük dəqiqlik sistemlərində (məsələn, bütün kabel şəbəkələrində), neutral nöqtəsi ölçmə ehtiyacına uyğun 30-70 V dəqiqlik voltu təmin edilir.
Qoruyucu transformatorlar ikinci yükü də təmin edə bilir, istasyon servis transformatoru kimi fəaliyyət göstərirlər. Bu hallarda, asılı reytinq döyüşmə aparatının kapasitesi və ikinci yük kapasitesinin cəminə bərabərdir.
Qoruyucu transformatorun əsas funksiyası zemin xətası kompensasiya cərəyanını təmin etməkdir.
Şəkil 1 və Şəkil 2 iki ümumi Z-növ qoruyucu transformator bağlantısını göstərir: ZNyn11 və ZNyn1. Aşağı sıfır ardıcıllıq impedansının prinsipi aşağıdakı kimi deyil: hər bir çekirdek uzvunda iki identik sarım fərqli faz voltlarına qoşulur. Mənfi və ya müsbət ardıcıllıq voltu altında, hər bir uzvdaki maqnitoterminal quvvet (MMF) iki faz MMF-nin vektor cəmidir. Üç uzv MMF-ni dengəlidir və 120° aralıqla qoyulur, bu da aşağı direnç, yüksək maqnitik flüks, yüksək induksiya edilən volt və beləliklə yüksək manyetik impedance yaradır.
Sıfır ardıcıllıq voltu altında, hər bir uzvdaki iki sarım bərabər amma əks istiqamətli MMF-lar yaradır, bu da hər bir uzvda sıfır nəticəvi MMF-yə gətirir. Sıfır ardıcıllıq maqnitik flüks çekirdekdən keçmir, onun yerinə rezervuar və ətrafdakı ortamda dolaşır, yüksək dirençlə qarşılaşmaqda. Nəticədə, sıfır ardıcıllıq maqnitik flüks və impedans çox aşağıdır.
