Գերազանցման ձգչի պաշտպանության սխալ աշխատանքի պատճառների վերլուծություն

Չինաստանի էլեկտրամատակարարման համակարգում 6 կՎ, 10 կՎ և 35 կՎ ցանցերը սովորաբար օգտագործում են չեզոք կետի հողանկալման ռեժիմ: Ցանցի հիմնական տրանսֆորմատորների բաշխման լարման կողմը սովորաբար միացված է եռանկյունաձև կոնֆիգուրացիայով, որն ապահովում է չեզոք կետի բացակայություն՝ հողանկալման ռեզիստորներ միացնելու համար: Երբ չեզոք կետի հողանկալման համակարգում տեղի է ունենում մեկ փուլային հողանկալում, փուլերի միջև լարման եռանկյունը մնում է սիմետրիկ, ինչը օգտագործողների գործողություններին նվազագույն խանգարում է առաջացնում: Ավելին, երբ ունենք փոքր ունակային հոսանք (պակաս 10 Ա), որոշ անցողիկ հողանկալումներ կարող են ինքնաբերաբար մարել, ինչը բարձր արդյունավետություն է ցուցաբերում էլեկտրամատակարարման վստահելիության բարձրացման և անջատումների նվազեցման հարցում:

Սակայն, էլեկտրաէներգետիկայի արդյունաբերության անընդհատ ընդլայնման և զարգացման հետ մեկտեղ, այս պարզ մեթոդը այլևս չի բավարարում ներկայիս պահանջներին: Ժամանակակից քաղաքային էլեկտրացանցերում կաբելային գծերի աճող օգտագործումը հանգեցրել է զգալիորեն ավելի բարձր ունակային հոսանքների (ավելի քան 10 Ա): Այդ պայմաններում հողանկալման աղեղը հուսալիորեն չի մարում, ինչը հետևյալ հետևանքներին է հանգեցնում.

• Մեկ փուլային հողանկալման աղեղի ընդհատվող մարումը և վերայրումը կարող է առաջացնել աղեղ-հողանկալման գերլարումներ՝ հասնելով մինչև 4U (որտեղ U-ն փուլային լարման պիկն է) կամ ավելի բարձր ամպլիտուդների, երկարատև տևելով: Սա ծանր սպառնալիք է ներկայացնում էլեկտրական սարքավորումների մեկուսացմանը, կարող է առաջացնել թույլ մեկուսացման կետերում միացումներ և հանգեցնել խոշոր կորուստների:

• Կայուն աղեղային իոնացումը մթնոլորտային օդը վատթարացնում է դրա մեկուսացման հատկությունները և մեծացնում է փուլերի միջև կարճ միացման հավանականությունը:

• Կարող են առաջանալ ֆերոռեզոնանսային գերլարումներ, որոնք հեշտությամբ վնասում են լարման տրանսֆորմատորները և անջատիչները՝ նույնիսկ կարող են առաջացնել անջատիչների պայթյուններ: Այս հետևանքները ծանրապես վտանգում են ցանցի սարքավորումների մեկուսացման ամբողջականությունը և սպառնում են ամբողջ էլեկտրահամակարգի անվտանգ գործառույթին:

Այդպիսի դեպքերը կանխելու և հողանկալման պաշտպանության հավաստի աշխատանքը ապահովելու համար բավարար զրոյական հաջորդականության հոսանք և լարում ապահովելու համար արհեստական չեզոք կետ պետք է ստեղծվի՝ հնարավորություն տալով միացնել հողանկալման ռեզիստոր: Այս պահանջը հանգեցրեց հողանկալման տրանսֆորմատորների (սովորաբար հայտնի որպես «հողանկալման տրանսֆորմատորներ» կամ «հողանկալման միավորներ») մշակմանը: Հողանկալման տրանսֆորմատորը արհեստականորեն ստեղծում է չեզոք կետ՝ միացված հողանկալման ռեզիստորով, որն սովորաբար ունի շատ ցածր դիմադրություն (սովորաբար 5 Օմից պակաս):

Բացի այդ, իր էլեկտրամագնիսական հատկությունների շնորհիվ՝ հողանկալման տրանսֆորմատորը դրական և բացասական հաջորդականության հոսանքների նկատմամբ ցուցադրում է բարձր դիմադրություն, թույլ տալով փաթույթներով անցնել միայն փոքր գրգռման հոսանք: Յուրաքանչյուր միջուկի թևի վրա երկու փաթույթները փաթաթված են հակառակ ուղղություններով: Երբ հավասար զրոյական հաջորդականության հոսանքներ անցնում են այդ փաթույթներով, դրանք ցուցադրում են ցածր դիմադրություն, ինչը զրոյական հաջորդականության պայմաններում փաթույթների վրա նվազագույն լարման անկում է առաջացնում:

Մասնավորապես, հողանկալման դեպքում փաթույթը տարվում է դրական, բացասական և զրոյական հաջորդականության հոսանքներով: Այն ցուցադրում է բարձր դիմադրություն դրական և բացասական հաջորդականության հոսանքների նկատմամբ, սակայն ցածր դիմադրություն՝ զրոյական հաջորդականության հոսանքի նկատմամբ: Դա այն պատճառով է, որ նույն փուլի մեջ երկու փաթույթները միացված են հաջորդականորեն՝ հակառակ բևեռականությամբ. դրանց ներդրված էլեկտրաշարժողական ուժերը հավասար են մեծությամբ, բայց հակառակ ուղղություններով, արդյունքում փոխադարձաբար չեղարկվում են, հետևաբար ցուցադրում են ցածր դիմադրություն զրոյական հաջորդականության հոսանքի նկատմամբ:

Շատ դեպքերում հողանկալման տրանսֆորմատորները օգտագործվում են միայն արհեստական չեզոք կետ ստեղծելու համար՝ փոքր հողանկալման ռեզիստորով, և երկրորդային բեռնվածություն չեն սպառնում: Ուստի շատ հողանկալման տրանսֆորմատորներ նախագծված են առանց երկրորդային փաթույթի: Նորմալ ցանցի գործառույթի ընթացքում հողանկալման տրանսֆորմատորը գործնականում աշխատում է անբեռնված վիճակում: Սակայն վթարի դեպքում այն կրում է վթարային հոսանք միայն կարճ ժամանակով: Ցածր դիմադրությամբ հողանկալված համակարգում, երբ տեղի է ունենում 10 կՎ կողմում մեկ փուլային հողանկալում, բարձր զգայունությամբ զրոյական հաջորդականության պաշտպանությունը հարվածային նույնականացնում է և ժամանակավորապես անջատում է վթարային մատակարարման գիծը:

Հողանկալման տրանսֆորմատորը ակտիվանում է միայն վթարի առաջացումից մինչև մատակարարման գծի զրոյական հաջորդականության պաշտպանության աշխատանքի ընթացքում եղած կարճ ընդմիջման ընթացքում: Այդ ժամանակահատվածում զրոյական հաջորդականության հոսանքը անցնում է չեզոք հողանկալման ռեզիստորով և հողանկալման տրանսֆորմատորով՝ հետևելով հետևյալ բանաձևին. I_R = U / (R₁ + R₂), որտեղ U-ն համակարգի փուլային լարումն է, R₁-ը չեզոք հողանկալման ռեզիստորն է, իսկ R₂-ը հողանկալման կոնտուրում լրացուցիչ դիմադրությունն է:

Վերը նշված վերլուծության հիման վրա՝ հողանկալման տրանսֆորմատորի գործառութային հատկություններն են. երկարաժամկետ անբեռնված աշխատանք և վթարի ժամանակ կարճաժամկետ գերբեռնվածություն:

Ամփոփելով, հողանկալման տրանսֆորմատորը արհեստականորեն ստեղծում է չեզոք կետ՝ միացնելու հողանկալման ռեզիստոր: Հողանկալման դեպքում այն ցուցադրում է բարձր դիմադրություն դրական և բացասական հաջորդականության հոսանքների նկատմամբ, սակայն ցածր դիմադրություն՝ զրոյական հաջորդականության հոսանքի նկատմամբ, որը ապահովում է հողանկալման պաշտպանության հավաստի աշխատանքը:

Ներկայումս ենթակայաններում տեղադրված հողանկալման տրանսֆորմատորները ծառայում են երկու հիմնական նպատակի.

• Մատակարարել ցածր լարման փոփոխական հոսանք ենթակայանի օժանդակ օգտագործման համար.

• Ստեղծել արհեստական չեզոք կետ 10 կՎ կողմում, որը համակցված է աղեղի մարման կոճի հետ (Պետերսենի կոճ), որը 10 կՎ մեկ փուլային հողանկալման դեպքում հատվածում է ունակային հողանկալման հոսանքը՝ այդպիսով մարելով աղեղը վթարային կետում: Սկզբունքը հետևյալն է.

Երեք փուլային էլեկտրացանցի հաղորդալարերի ամբողջ երկայնքով գոյություն ունի ունակայինություն ինչպես փուլերի միջև, այնպես էլ յուրաքանչյուր փուլի և հողի միջև: Երբ ցանցի չեզոքը պինդ հողանկալված չէ, մեկ փուլային հողանկալման դեպքում վնասված փուլի հողի նկատմամբ ունակայինությունը դառնում է զրո, իսկ մյուս երկու փուլերի լարումները բարձրանում են √3 անգամ սովորական փուլային լարումից: Չնայած այս բարձրացված լարումը շարունակում է գտնվել մեկուսացման նախագծման սահմաններում, սա մեծացնում է դրանց հողի նկատմամբ ունակայինությունը: Մեկ փուլային վթարի դեպքում ունակային հողանկալման հոսանքը մոտավորապես երեք անգամ մեծ է սո

Երբ ենթակայքի հիմնական ձգողի մի կողմը (օրինակ՝ 10 kV կողմը) միացված է դելտայի կամ ստեռնի համար առանց անջատ անշարժ կետի, և միակողմանի կապակցված տարածային հոսանքը մեծ է, ապա հասանելի չէ ներկայացնել անշարժ կետը հեռացման համար։ Այդ դեպքում օգտագործվում է հեռացման ձգող, որպեսզի ստեղծվի անհամար անշարժ կետ, որը lehetővé teszi az ív-nyomló csatorna csatlakoztatását։ Այս անհամար անշարժ կետը հնարավորություն է տալիս համակարգին համապատասխանել կապակցված հոսանքը և իջեցնել հեռացման իվը՝ դա հեռացման ձգողի հիմնական անդամացությունն է։

Նորմալ աշխատանքի ընթացքում հեռացման ձգողը փոխանցում է հավասարաչափ երեք փուլային լարում և կարող է միայն փոքր քարոզման հոսանք փոխանցել, գործում է էապես առանց բեռի։ Անշարժ կետի և հեռացման միջև լարումը զրո է (անտեսելով փոքր անշարժ կետի տեղաշարժ լարումը իվ-ներ կանգնեցնող կոյլից), և հոսանքը չի հոսում կոյլով։ Օրինակ, եթե Ս-երկուր փուլը հեռացման կանխահայտում է, ապա առաջացած զրո-հաջորդական լարումը (անհամաչափությունից առաջացած) հոսում է իվ-ներ կանգնեցնող կոյլով հեռացմանը։ Կոյլը առաջացնում է ինդուկտիվ հոսանք, որը համապատասխանում է կապակցված հեռացման հոսանքին, որպեսզի կանգ առնի իվը՝ ֆունկցիոնալորեն նույնը, ինչ ներկայացնում է առանց հեռացման ձգողի իվ-ներ կանգնեցնող կոյլը։

Վերջին տարիներում որոշ շրջանում 110 kV ենթակայքերում հեռացման ձգողի պաշտպանության բազմաթիվ սխալ գործողություններ են տեղի ունեցել, որոնք անհետեցնում են ցանցի կայունությունը։ Այդ պատճառները հայտնաբերելու համար կատարվել են վերլուծություններ, ինչպես նաև կատարվել են որոշ կոռեկտական միջոցներ, ինչպես նաև առաջարկվել են դասակարգումներ այդ հետազոտությունների արդյունքների համար, որպեսզի կանխատեսեն նման արդյունքները այլ շրջաններում և ուղեղանկացնեն այդ առաջացած խնդիրները։

110 kV ենթակայքի 10 kV ցանցում կապակցված հոսանքների միակողմանի հոսանքների համար հեռացման կանխահայտումների ընթացքում ավելի մեծ հոսանքներ են ստեղծվում։ Հեռացման կանխահայտումների ընթացքում լարումների կայունությունը սահմանափակելու համար շատ 110 kV ենթակայքերում հեռացման ձգողներ են նախատեսվում լարումների կանխահայտումների հեռացման համար հանգույց ստեղծելու համար, որը հնարավորություն է տալիս հատուկ զրո-հաջորդական պաշտպանություն ներկայացնել հեռացման կանխահայտումները տեղայնացնելու համար և կանգ առնել իվը կանգնեցնելու համար և ապահովել անվտանգ էլեկտրաէներգիա։

2008 թվականից որոշ շրջանում 110 kV ենթակայքերի 10 kV համակարգերը փոխանցվել են ցածր դիմադրության հեռացման համակարգ, ներկայացնելով հեռացման ձգողներ և համապատասխան պաշտպանություն։ Այս հնարավորությունը արագ հեռացման կանխահայտումները հեռացնում է 10 kV միացումներից, նվազեցնելով ցանցի ազդեցությունը։ Բայց ամենաներկայաց 5 հեռացման ձգողներ տեղի ունեցել են հեռացման ձգողի պաշտպանության շարունակական սխալ գործողություններ, որոնք անհետեցնում են էլեկտրաէներգիայի հոսքը և անհավասար ազդեցություն են ունեցում ցանցի կայունության վրա։ Այդ պատճառները հայտնաբերելու և լուծումներ ներկայացնելու համար անհրաժեշտ է նախատեսել համապատասխան միջոցներ։

1. Պաշտպանության հեռացման ձգողի սխալ գործողությունների պատճառների վերլուծություն

Երբ 10 kV միացումը հեռացման կանխահայտում է, 110 kV ենթակայքի միացման զրո-հաջորդական պաշտպանությունը պետք է առաջինը գործողություն կատարի հեռացման կանխահայտումը տեղայնացնելու համար։ Եթե դա չի հաջողվում, հեռացման ձգողի հետագա զրո-հաջորդական պաշտպանությունը գործողություն կատարում է հեռացնելու համար հիմնական ձգողի և միացման համար հանգույցը։ Այդ պատճառով 10 kV միացման պաշտպանության և հանգույցի ճիշտ գործողությունները կարևոր են։ Այդ հինգ ենթակայքերի սխալ գործողությունների վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ միացման պաշտպանության ոչ գործողությունը հիմնական պատճառն է։

10 kV միացման զրո-հաջորդական պաշտպանությունը գործողություն կատարում է հետևյալ կերպ. զրո-հաջորդական CT-ն համարակալում է հոսանքը → պաշտպանությունը սկսվում է գործել → հանգույցը հեռացնում է հոսանքը։ Կարևոր բաղադրիչներն են զրո-հաջորդական CT-ն, պաշտպանության ռելեն և հանգույցը։ Վերլուծությունը կենտրոնացած է այդ բաղադրիչների վրա.

1.1 Զրո-հաջորդական CT-ի սխալները պատճառող սխալ գործողություններ
Հեռացման կանխահայտումների ընթացքում խառնարան միացման զրո-հաջորդական CT-ն հայտնաբերում է հոսանքը և սկսում է գործել պաշտպանությունը։ Նույն ժամանակ հեռացման ձգողի զրո-հաջորդական CT-ն նույնպես հայտնաբերում է հոսանքը։ Ապահովելու համար ընտրության համար միացման պաշտպանության կարգավորումները (օրինակ՝ 60 A, 1.0 վ) են ավելի ցածր, քան հեռացման ձգողի կարգավորումները (օրինակ՝ 75 A, 1.5 վ հանգույցի հեռացման համար, 2.5 վ հիմնական ձգողի հեռացման համար)։ Բայց եթե CT-ներում սխալներ են (օրինակ՝ -10% հեռացման ձգողի CT-ի համար, +10% միացման CT-ի համար), ապա իրական հոսանքները կարող են դառնալ գրեթե հավասար (67.5 A հակառակ 66 A), որը հեռացման ձգողի համար բարձրացնում է հասանելիությունը միայն ժամանակային հեռացման համար։ Այսպիսով այն ավելի հավանական է հեռացման ձգողի համար գործողություն կատարել միացման պաշտպանության փոխարեն։

1.2 Սխալ կե布尔屏蔽接地不当导致的误操作 10kV馈线使用屏蔽电缆，屏蔽层在两端接地，这是一种常见的电磁干扰抑制做法。零序CT通常是环形的，安装在开关柜出口处的电缆上。在发生接地故障时，不平衡电流会在CT中感应出信号。然而，如果屏蔽层在两端接地，循环屏蔽电流也会通过CT，从而扭曲测量结果。如果没有正确安装（例如，屏蔽地线未正确穿过CT），馈线保护可能会失效，导致接地变压器越级动作。

1.3 馈线保护失效导致的误操作 尽管基于微处理器的继电器性能高，但产品质量参差不齐。常见的故障涉及电源、采样、CPU或跳闸输出模块。如果这些故障未被检测到，可能会导致保护拒动，从而引起接地变压器误动作。

1.4 馈线断路器失效导致的误操作 老化、频繁操作或质量较差的断路器（尤其是在农村地区的旧GG-1A型）增加了故障率。控制电路故障—特别是跳闸线圈烧毁—即使保护命令跳闸，断路器也无法操作，迫使接地变压器后备动作。

1.5 一至两根馈线上的高阻接地故障导致的误操作 如果两根馈线在同一相上同时发生高阻接地故障，单个零序电流（例如40A和50A）可能低于馈线启动值（60A），但它们的总和（90A）超过了接地变压器的设定值（75A），导致越级动作。即使单一严重的高阻故障（例如58A）与正常电容电流（例如12-15A）相结合也可能接近75A。系统扰动可能导致误动作。

2. 防止误操作的对策

2.1 解决CT误差问题 使用高质量的零序CT；在调试过程中拒绝误差超过5%的CT；根据一次值设置保护阈值；通过一次注入测试验证设置。

2.2 纠正电缆屏蔽接地

• Ներքևում հղունք աշխատանքային կապի գերհարթը զրո-հաջորդականության CT-ի միջով և կենսաբանական կապի ցուցադրիչներից անջատել՝ առանց կոնտակտի CT-ի առաջ:

• Մնացրեք անծածկ հաղորդակցության ծայրակետեր փորձերի համար. մյուս մասը անջատեք:

• Եթե աշխատանքային կապի կետը գտնվում է CT-ի ներքևում, չի պետք հղել այն CT-ի միջով: Արգելվում է դնել աշխատանքային կապի կետը CT-ի պատուհանի մեջ:

• Ուսուցեք ճիշտ ներстановку աշխատանքային կապի և կապի աշխատակիցների համար:

• Հաստատեք ընդհանուր ընդունելության ստուգումներ ռելեների, գործարկողների և կապի թիմերի կողմից: