Qarzlovchi transformator himoyasi noto'g'ri ishlashining sabablari tahlili

Xitoyning elektr tarmog'ida 6 kV, 10 kV va 35 kV tarmog'lar odatda neutral nuqtani yopmaydigan rejimda ishlaydi. Tarmoqdagi asosiy transformatorlarning taqsimot shunalari odatda delta konfiguratsiyada ulanilgan bo'lib, bu grounding rezistorlarni ulash uchun neutral nuqtani ta'minlamaydi. Neutral nuqtani yopmaydigan tizimda bir fazali zem qopish paytida faza orasidagi voltaj treyg'i simmetrik qoldiradi, bunda foydalanuvchi ishlariga minimal tahdid yetkaziladi. Shuningdek, kapasitiv akrim nisbiy ravishda kam (10 A dan past) bo'lganda, ba'zi voriso zem qopishlari o'z-o'ziga sondirishi mumkin, bu elektr energiya ta'minlashni mustahkamlash va chiqindilik voqealarini kamaytirishda juda samarali.

Amma, elektr sanoatining davriy rivojlanishi bilan, bu oddiy usul hozirgi talablarga to'g'ri kelmaydi. Zamonaviy shahar elektr tarmog'larida kabelli tarmog'lar ishlatilishining oshishi kapasitiv akrimni (10 A dan yuqori) oshiradi. Bu sharoitlarda, zem qopish arkasi ishonchli ravishda sondirilmaydi, bu quyidagi natijalarga olib kelaydi:

• Bir fazali zem qopish arkasi vorislikda sondirilib-yangidan yonib, ark-zem overvoltajlar amplitudasiga 4U (bu yerda U - maksimal fazalik voltaj) yoki undan ham yuqori borib, uzun muddat davom etishi mumkin. Bu elektr jihozlarning izolyatsiyasiga juda katta tahdid yetkazadi, zayıf izolyatsiya joylarida buzilishga sabab bo'lishi va katta zararlarga olib keliishi mumkin.

• Davomiyligda arkalashish havoni ionlashtiradi, uning izolyatsiya xususiyatlarini pasaytiradi va fazalar orasidagi qisqa ulanish ehtimolini oshiradi.

• Ferrorezonans overvoltajlari paydo bo'lishi mumkin, bu odatlilikda voltaj transformatorlarini va gromozdayki qismatcha buzishga olib kela oladi—hattoki gromozdan patishka olib kela oladi. Bu natijalar tarmoq jihozlari izolyatsiyasining butunligiga juda katta tahdid yetkazadi va butun elektr tizimining xavfsiz ishlashiga hohlagichi.

Bu voqealarni oldini olish va zem qopish himoyasini ishonchli ishlash uchun yetarli nol-sekvansiya akrim va voltajni ta'minlash uchun artificial neutral nuqta yaratish kerak bo'ladi, shunda grounding rezistor ulanishi mumkin. Bu talab grounding transformatorlar (ko'pincha "grounding transformator" yoki "grounding unit" deb ataladi) ishlab chiqishiga olib keldi. Grounding transformator artificial neutral nuqtani grounding rezistor bilan yaratadi, odatda juda past ommandagi (kunduz 5 ohmdan past).

Qo'shimcha, uning elektromagnit xususiyatlariga ko'ra, grounding transformator musbat va manfiy sekvansiya akrimlari uchun yuqori impedansni ko'rsatadi, faqat kichik boshqaruv akrimi uning vinchilaridan o'tadi. Har bir asosiy qismida ikki vinch qismi qarama-qarshi yo'nalishda vinchlangan. Agar bu vinchlar orqali teng nol-sekvansiya akrimlar o'tsagina, ular nol-sekvansiya sharoitlarda vinchlar orasidagi voltajni minimal qiladi.

Ayniqsa, zem qopish paytida, vinch musbat, manfiy va nol-sekvansiya akrimlarni o'tkazadi. U musbat va manfiy sekvansiya akrimlari uchun yuqori impedansni, lekin nol-sekvansiya akrimi uchun past impedansni ko'rsatadi. Bunda, bir fazada, ikki vinch qarama-qarshi polus bilan seriyaga ulangan; ularning induksiya qilgan EMF lar qiymatda teng, lekin yo'nalishda qarama-qarshi, bu nol-sekvansiya akrim uchun past impedansni beradi.

Ko'plab qo'llanmalarda, grounding transformatorlar faqat kichik grounding rezistor bilan neutral nuqtani ta'minlash uchun ishlatiladi va hech qanday ikkinchi yukni ta'minlamaydi. Shuning uchun, ko'pgina grounding transformatorlar ikkinchi vinchga ega emas. Normal tizim ishlashi paytida, grounding transformator nihoyatda bo'sh holatda ishlaydi. Amma, zem qopish paytida, u qisqa muddatda zem qopish akrimini o'tkazadi. Past ommandagi yopilgan tizimda, 10 kV tomonida bir fazali zem qopish paytida, juda sezgir nol-sekvansiya himoya tez ishlaydi va noto'g'ri feeder ni vorislikda ajratadi. 

Grounding transformator faqat zem qopish paytida va feeder ning nol-sekvansiya himoyasining ishlash paytida qisqa muddat ishlaydi. Bu muddatda, nol-sekvansiya akrim neutral grounding rezistor va grounding transformator orqali o'tadi, formulaga muvofiqlikda: I_R = U / (R₁ + R₂), bu yerda U - tizim fazalik voltaji, R₁ - neutral grounding rezistor, R₂ - zem qopish doirasidagi qo'shimcha omman.

Yuqorida aytilganlarga asosan, grounding transformatorning ishlash xususiyatlari: uzoq muddat bo'sh holatda ishlaydi va zem qopish paytida qisqa muddatda yuklanadi.

Qisqacha, grounding transformator artificial neutral nuqtani yaratadi va grounding rezistor bilan ulanadi. Zem qopish paytida, u musbat va manfiy sekvansiya akrimlari uchun yuqori impedansni, lekin nol-sekvansiya akrimi uchun past impedansni ko'rsatadi, bu zem qopish himoyasini ishonchli ishlashini ta'minlaydi.

Hozirgi paytda, substationlarda o'rnatilgan grounding transformatorlar ikkita asosiy maqsadga xizmat qiladi:

• Substationning yordamchi ishlar uchun past voltajli AC energiya ta'minlashi;

• 10 kV tomonida artificial neutral nuqtani yaratish, bu Petersen spirali (zem qopish spirali) bilan birga 10 kV bir fazali zem qopish paytida kapasitiv zem qopish akrimini kompensatsiya qiladi, shunda zem qopish nuqtasidagi ark sondiriladi. Prinsip quyidagicha:

Uch fazali elektr tizimidagi jami kabelning uzunligi boyicha fazalar orasida va har bir fazadan zemga qarab kapasitivlik mavjud. Agar tizim neutral nuqtasi qat'iy ravishda yopilmasa, bir fazali zem qopish paytida zemga qarab kapasitivlik qopish fazasida nolga teng bo'lib, boshqa ikki fazaning voltaji normal fazalik voltajning √3 marta oshadi. Bu o'sish inshtroyka limitlarida qoladi, ammo ularning zemga qarab kapasitivligini oshiradi. Bir fazali zem qopish paytida kapasitiv zem qopish akrimi normal fazalik kapasitiv akrimning 3 marta oshadi. Bu akrim katta bo'lganda, u vorislikda arkalashishni oson qiladi, tizimning induktiv-kapasitiv doirasida rezonansni o'zgartiradi va fazalik voltajning 2.5-3 marta oshib boradigan overvoltajlarni yaratadi. Tizim voltajining oshishi bu overvoltajlardan kelib chiqqan xavfdan ham oshiradi. Shuning uchun, faqat 60 kV dan past tizimlarda neutral nuqta yopilsa, ularning bir fazali kapasitiv zem qopish akrimi kam qoldiradi. Yuqori voltajli tizimlar uchun, grounding transformator orqali neutral nuqta impedance orqali ulanishi kerak.

Agar substationning asosiy transformatorining bir tomoni (masalan, 10 kV tomoni) delta yoki wye shaklda ulangan va neutral chiqarilmagan bo'lsa, oddiy fazalik kondensatorli zemleka tasmasi kattaborga teng bo'lishi mumkin. Shunday holatlarda, zemleka qilish uchun zemleka transformatori ishlatiladi. Bu transformator yaratilgan xususiy neutral nuqtani, bu esa arkalarni yo'qotish bobini ulashga imkon beradi. Bu yaratilgan neutral tizimning kondensatorlik zemleka tasmasini kompensatsiya qilishiga va zemleka arkini sondirishga imkon beradi—bu zemleka transformatorining asosiy vazifasidir.

Normal ishlash jarayonida, zemleka transformatorida simmetrik uchfazli voltaj bor va uning ichidan faqat kichik talqinlanish arusi o'tadi, ya'ni transformator nihoyatda yuklanmagan holatda ishlaydi. Neutral nuqta va zemleka orasidagi potentsial farqi nol (arklarni sondirish bobi tomonidan yuzaga keladigan nechta nechta neutral nuqtaning siljish voltajini e'tiborga olganda), va bobdan hech qanday arus o'tmaydi. Masalan, agar C faza zemleka xatosiga tushsa, shu asymetriya natijasida hosil bo'lgan nol-sekvansiyali voltaj (nol-sekvansiyali voltaj) arklarni sondirish bobi orqali zemleka bo'lgan joyga o'tadi. Bob induktiv arus yaratadi, bu esa kondensatorlik zemleka xato arusini kompensatsiya qiladi, shunda ark yo'qotiladi—bu alohida arklarni sondirish bobi bilan funktsional jihatdan bir xil.

So'nggi yillarda, ba'zi hududdagi 110 kV substationlarda zemleka transformatorlari himoyasi juda ko'p marta noto'g'ri ishlagan, bu esa elektr tarmog'ining barqarorligiga o'zroq ta'sir qilib keldi. Asosiy sabablarni aniqlash, to'g'rilashish choralarini amalga oshirish va tajribalar bilan bog'liq maslahatlar taqdim etish orqali, shunday holatlarning qayta paydo bo'lishini oldini olish va boshqa hududlarga yo'naltirish maqsadga olib keldi.

110 kV substationlarning 10 kV tarmog'idagi kabel ulanishlarning o'zgarishi bilan, oddiy fazalik kondensatorlik zemleka tasmasi juda ko'p oshib borgan. Zemleka xatolari davomida overvoltage miqdorini pasaytirish uchun, bir qancha 110 kV substationlarda zemleka transformatorlari o'rnatilgan, bu esa past omillik zemleka ulanishini amalga oshiradi, nol-sekvansiyali arus yo'lini yaratadi. Bu, zemleka xatolarni joylashuviga qarab tanlovli nol-sekvansiyali himoya orqali ajratishga, ark qaytarishini oldini olishga va xavfsiz energiya ta'minotini ta'minlashga imkon beradi.

2008 yildan boshlab, ba'zi hududdagi 110 kV substationlarning 10 kV tarmog'lari zemleka transformatorlari va ular bilan bog'liq himoya qurilmalari o'rnatilgan, bu esa past omillik zemleka ulanishini amalga oshiradi. Bu, har qanday 10 kV kabel zemleka xatosini tez ajratishga, elektr tarmog'iga ta'sirni minimal qilishga imkon beradi. Amma, so'nggi vaqtga qadar, hududdagi besh 110 kV substationda zemleka transformatorlari himoyasi juda ko'p marta noto'g'ri ishlagan, bu esa elektr tarmog'ining barqarorligiga ta'sir qilib keldi. Shunday qilib, asosiy sabablarni aniqlash va ularni hal qilish choralarini amalga oshirish muhimdir.

1. Zemleka transformatorlari himoyasi noto'g'ri ishlashining asosiy sabablari

10 kV kabel zemleka xatosi paydo bo'lganda, 110 kV substationdagi kabelning nol-sekvansiyali himoyasi avval xatoni ajratish uchun ishga tushishi kerak. Agar bu amalga oshmasa, zemleka transformatorining nol-sekvansiyali himoya qo'shimcha ishga tushadi, bus tie va asosiy transformatorning klyuchlarini ochadi, xatoni cheklash uchun. Shunday qilib, 10 kV kabel himoyasi va klyuchlarining to'g'ri ishlashi muhimdir. Besh substationdagi noto'g'ri ishlashlar statistik tahlili ko'rsatadi ki, kabel himoyasining radjaborligi asosiy sababdirlar.

10 kV kabel nol-sekvansiyali himoyasi quyidagicha ishlaydi: nol-sekvansiyali CT namunalarini olish → himoya ishga tushirish → klyuch ochish. Asosiy ahamiyatga ega bo'lgan komponentlar nol-sekvansiyali CT, himoya releyi va klyuchdir. Tahlil ushbu elementlarga qaratiladi:

1.1 Nol-sekvansiyali CT xatolari noto'g'ri ishlashga olib keliyapti
Zemleka xatosi paydo bo'lganda, xato kabelning nol-sekvansiyali CT xato arusini aniqlaydi, bu esa ularning himoyasini ishga tushiradi. Aynan shu paytda, zemleka transformatorining nol-sekvansiyali CT ham arusni hisobga oladi. Tanlovni ta'minlash uchun, kabel himoyasi sozlamalari (masalan, 60 A, 1.0 s) zemleka transformatorining sozlamalardan (masalan, 75 A, 1.5 s bus tie, 2.5 s asosiy transformator) kamroq bo'lishi kerak. Amma, CT xatolari (masalan, -10% zemleka transformatorining CT, +10% kabel CT) haqiqiy qabul qilinadigan aruslarni qoldiqsiz teng (67.5 A vs. 66 A) qilib, faqat vaqt ajratishga asoslangan holda, zemleka transformatorining tejasini oshirish xavfi ortadi.

1.2 Noto'g'ri kabel shildi zemleka ulanishining noto'g'ri ishlashga olib keliyapti
10 kV kabel shildli kabeldan foydalanadi, shildlari ikki tomonidan zemleka ulangan—bu EMI radjaborligi uchun umumiy tavsiya. Nol-sekvansiyali CTlar adolatli toroidal, kabelning switchgear chiqish joyi bo'lgan joyda o'rnatilgan. Zemleka xatosi paydo bo'lganda, mos emas arus CT ichiga signal yaratadi. Amma, agar shild ikki tomonidan zemleka ulangan bo'lsa, aylanadigan shild aruslari ham CT ichidan o'tadi, bu esa o'lchovni inkor toqmoqda. To'g'ri o'rnatilishsiz (masalan, shild zemleka kabeli to'g'ri CT ichidan o'tkazilgan), kabel himoyasi radjabor bo'lishi mumkin, bu esa zemleka transformatorining tejasini oshiradi.

1.3 Kabel himoyasining radjaborligi noto'g'ri ishlashga olib keliyapti
Microprocessorli releylar yuqori darajada samarali, ammo mahsulot sifati o'zaro farqlanadi. Umumiy xatoliklar energiya, namuna olish, CPU yoki triplash modullariga doir. Agar aniqlanmasa, bu himoya radjaborligiga olib kela oladi, bu esa zemleka transformatorining noto'g'ri ishlashiga olib kela oladi.

1.4 Kabel klyuchi radjaborligi noto'g'ri ishlashga olib keliyapti
Keschilik, ko'p marta ishlatilish yoki past sifatli klyuchlar (xususan, ruxsat berilgan hududlardagi eski GG-1A turli) radjaborlik ehtimollarini oshiradi. Boshqaruv konturlarining xatoliklari—xususan, triplash spirlarining yonib o'tishi—himoya buyrugiga qaramay klyuchning ishlamasini oldini olishi mumkin, bu esa zemleka transformatorining qo'shimcha himoyasini ishga tushiradi.

1.5 Bir yoki ikki kabelning yuqori impedansli zemleka xatosi noto'g'ri ishlashga olib keliyapti
Agar ikki kabelning bir xil fazada yuqori impedansli zemleka xatosi paydo bo'lsa, har bir nol-sekvansiyali arus (masalan, 40 A va 50 A) kabelning qabul qilinadigan miqdordan (60 A) past bo'lishi mumkin, lekin ularning yig'indisi (90 A) zemleka transformatorining sozlamasidan (75 A) yuqori bo'lib, tejaning oshishiga olib kela oladi. Har bir katta yuqori impedansli xato (masalan, 58 A) normal kondensatorlik arus (masalan, 12–15 A) bilan birgalikda 75 A ga yaqinlasha oladi. Tizimda bo'lgan nazoratlar shunday holatda noto'g'ri ishlashni o'zgartirishga olib kela oladi.

2. Noto'g'ri ishlashni oldini olish uchun choralar

2.1 CT xatolarini hal qilish

Yuqori sifatli nol-sekvansiyali CTlardan foydalaning; komissiyaga olishda >5% xatoga ega bo'lganlar rad etilsin; himoya chegaralari asosiy qiymatlarga asoslanib belgilansin; asosiy injeksiya testlari orqali sozlamalarni tekshiring.

2.2 Kabel shildi zemleka ulanishini to'g'rilash

• Yorug'ni shtrift qilish uchun nol-sekvensiya CT orqali pastga o'tkazing va kabel zavodlaridan izolyatsiya qiling; CT oldidan tortishmang.

• Sinov uchun ochiq qoldirilgan konduktor uchlari; qolgan qismini izolyatsiya qiling.

• Agar himoya yorug'i nuqtasi CT pastida bo'lsa, uni CT orqali o'tkazmang. Yorug' nuqtasini CT oynasiga joylashtirmang.

• Kabel xodimlarini va himoya xodimlarini to'g'ri o'rnatishda tayyorlash.

• Relë, ishlatish va kabel jamoalarining umumiy qabul tekshiruvini amalga oshiring.

2.3 Himoyadan buzilishni oldini olish

Ishonchli, ishonchli relëlarni ishlatish; eskirgan yoki xato ishlash relëlarni almashtirish; sozlamani kuchaytirish; sovuq qilish/ishlatishni o'rnatish, qattiq ishlatishdan saqlanish.

2.4 Automatik kesishdan buzilishni oldini olish

Ishonchli, modern avtomatik kesish (masalan, sprinter yoki elektr motor bilan sig'langan turli) ishlatish; eskirgan GG-1A shkafchalarini fazona olish; boshqaruv sharoitlarini saqlash; yuqori sifatli tripp rölelarni ishlatish.

2.5 Yuqori impedansli xato risklarini kamaytirish

Yorug' xabarlari bo'lganda tezroq tekshirish va toza qilish; uzunligini qisqartirish; fazalar orasidagi yuklarni moslashtirish, normal kapasitiv tokni minimal qilish.

3. Xulosa

Yorug' transformatorlari tarmoq tuzilishini va barqarorlikni yaxshilaydi, ammo takrorlanadigan noto'g'ri ishlashlari g'oyasi ostidagi risklarni ko'rsatadi. Bu maqola asosiy sabablarni tahlil qilib, praktik yechimlarni taklif qiladi, bu yechimlar yorug' transformatorlarni o'rnatgan yoki o'rnatmoqchi bo'lgan hududlarga yo'naltirilgan.

Zigzag (Z-tur) Yorug' Transformatorlari

35 kV va 66 kV taqsimot tarmog'larida, transformator saralari adolatli ulangan holda, neutral nuqta mavjud, shuning uchun yorug' transformatorlari talab qilinmaydi. Biroq, 6 kV va 10 kV tarmog'larida, uchburchak ulangan transformatorlarda neutral nuqta yo'q, shuning uchun yorug' transformatorlari ark yopish spiralini ulash uchun kerak.

Yorug' transformatorlari zigzag (Z-tur) saralari ulanishidan foydalanadi: har bir fazaviy saralik ikki terka qismiga ajratiladi. Nol-sekvensiya magnet fluxlari ikki saralardan qarama-qarshi bo'lib, nol-sekvensiya impedansi juda past (kamroq 10 Ω), bo'sh yuk zararlari past, va reytingli qobilyatning 90% dan ortiq ishlatiladi. Aksincha, an'anaviy transformatorlarda nol-sekvensiya impedansi juda yuqori, ark yopish spiralining qobilyati transformator reytingining ≤20% ga cheklanadi. Demak, Z-tur transformatorlari yorug' uchun optimaldir.

Tizim imkoniyat voltajining katta bo'lgan holatda, balanslangan Z-tur saralari o'lchash uchun yetarli. Past imkoniyat tizimlarda (masalan, butun kabel tarmog'larida), neutral 30–70 V imkoniyat voltajini o'lchash uchun ishlab chiqarilgan.

Yorug' transformatorlari ikkinchi bosqich yuklarini ta'minlashi ham mumkin, stantsiya xizmati transformatorlari sifatida ishlaydi. Bu holatlarda, birinchi bosqich reytingi ark yopish spiralining qobilyati va ikkinchi bosqich yuk qobilyati yig'indisiga teng.

Yorug' transformatorining asosiy vazifasi yorug' xatosi kompensatsiya tokini ta'minlashdir.

Rasm 1 va Rasm 2 ikkita umumiy Z-tur yorug' transformatorlari ulanishini ko'rsatadi: ZNyn11 va ZNyn1. Past nol-sekvensiya impedansi printsipi quyidagicha: har bir terka qismida ikki identik saralik mavjud, ular turli fazaviy voltajga ulangan. Musbat yoki manfiy sekvensiya voltajda, har bir terka qismidagi magnetotushunli kuchi (MMF) ikki fazaviy MMF vektor yig'indisiga teng. Uch terka qismi MMF lari balanslangan va 120° farq bilan, past muqoddimaga ega, yuqori flux, yuqori induksiya voltaji va demak, yuqori magnetlash impedansi.

Nol-sekvensiya voltajda, har bir terka qismidagi ikki saralik teng lekin qarama-qarshi MMF larni yaratadi, natijada har bir terka qismidagi umumiy MMF nolga teng. Nol-sekvensiya flux core ichida suzmaydi; u tank va atrofida mavjud ortamda suzib o'tadi, yuqori muqoddimaga duch keladi. Natijada, nol-sekvensiya flux va impedansi juda past.