Maandurite kaitseloogika parandamine ja inseneriringimine raudteeveokorra elektritarnesüsteemides

1. Süsteemi seadistamine ja töötingimused
Ženžoos Rail Transiti Nõupidamise & Näitusekeskuse peamises alljaotusväljakus ja Linna staadioni peamises alljaotusväljakus kasutatakse peamiste transfooride puhul tähe/delta kaelase ühendust neutraalse punktiga, mida ei maandatud. 35 kV busi poolt kasutatakse Zigzag-maandatud transfoorit, mis on maandatud madala väärtusega vasturite kaudu ja seda kasutatakse ka asutuse tarbekaaluks. Kui joonel tekib ühefaasi maapinna lühikutejuht, tekib tee läbi maandatud transfoori, maandatud vasturi ja maandussüsteemi, tekitades nulljärjestiku voolu.

See võimaldab tõeliselt tundliku, selektiivse nulljärjestiku kaitse toimida veenduslikult ja kohe välja lülitada vastavate katkestaja, nii et saaks viga isoleerida ja selle mõju piirata. Kui maandatud transfoor lahkub, muutub süsteem maapunktaga varustamata süsteemiks. Sellisel tingimusel ohustaks ühefaasi maapinna lühikutejuht tugevalt süsteemi isolatsiooni ja seadmete ohutust. Seetõttu peab maandatud transfoori kaitse töötlemisel mitte ainult maandatud transfoor ise välja lülituma, vaid ka vastav peamine transfoor peab välja lülituma.

2. Olemasolevate kaitsemeetodite piirangud
Ženžoos Rail Transiti Nõupidamise & Näitusekeskuse peamises alljaotusväljakus ja Linna staadioni peamises alljaotusväljakus sisaldab maandatud transfoori olemasolev kaitse ainult ületulekahju kaitset. Kui vigastus põhjustab maandatud transfoori väljalülitumise, lülitab see välja ainult enda käigukasti ilma, et seostataks vastava sissetuleva võrgujuhu katkestaja väljalülitamisega.

See tulemuseks viib selle, et puudutatud busi osa töötab pikka aega ilma maapunktita. Sellisel tingimusel võib ühefaasi maapinna lühikutejuhu korral esineda ülepinge või kaitse süsteem võib ebaõnnestuda nulljärjestiku voolu tuvastamisel, mis võib põhjustada nulljärjestiku kaitse ebaõnnestumise või mitteaktiveerumise – potentsiaalselt suurendades sündmust ja ohustades üldist elektrivõrguohutust.

Lisaks, busside ühendamise automaatse ülekande (bus tie auto-switching) ajal ei seosta maandatud transfoor deenergeeritud busi osa katkestajaga. See võib põhjustada, et mõlemad busid siduvad üksteisega busside ühendamise katkestaja kaudu, tekkitades süsteemis kahepunktilise maanduse. Selline kahepunktiline maandumine võib põhjustada kaks tõsist probleemi: (1) nulljärjestiku voolu eksitus maapinna lühikutejuhtude korral, mis võib põhjustada kaitse ebaaktiveerumise või vale aktiveerumise; ja (2) nulljärjestiku voolu poolt tekitatud ringivool, mis võib põhjustada seadmete ülekuumenemist ja eralduskate kahjustumist.

Praegune kaitseloogika on oluliste piirangutega. Tavalised kaitseseadmed jälgivad ainult maandatud transfoori töötingimusi ja ei loo seostatud loogikat sissetuleva võrgujuhu katkestajaga ega busside ühendamise katkestajaga – puudub vajalik blokeerimis/ühendusmekhanism.

3. Soovitused olemasolevate kaitsepiirangute parandamiseks

3.1 Eelnõud paranduste tegemiseks

Lisa “Maandatud Transfoori Väljalülituse Ühendus” Müügiloogika

• Aktiveerimistingimus: Maandatud transfoori katkestaja avaneb. Kui süsteem kasutab madala vastusega maandamist, võidakse lisada maandatud vasturi voolu kadumine kui täiendav kriteerium.

• Ühenduslülitamise loogika disain: Lülita välja sissetuleva võrgujuhu katkestaja: Kui maandatud transfoor eemaldatakse ja bussidel ei ole muud maapunkti, lülita välja sissetuleva võrgujuhu katkestaja, et sundida laadit liikuma teisele bussile. Lülita välja busside ühendamise katkestaja: Kui mõlemad bussid töötavad paralleelselt busside ühendamise katkestaja kaudu, lülita välja busside ühendamise katkestaja, et isoleerida maapunktaga varustamata bussi.

• Tehniline rakendamise soovitus: Lisa nulljärjestiku voolu kaitse. Ületulekahju või nulljärjestiku voolu korral peaks kaitse seade välja lülitama oma kohaliku katkestaja ja samas saatma ühenduslülitamise käsklused vastavale sissetulevale võrgujuhu katkestajale ja busside ühendamise katkestajale. Kaitse seadme tootjad peaksid vastavalt selle loogikaga muutma ühendusloogika diagrammi ja teostama tarkvarauuendusi.

3.2 Nulljärjestiku pingega põhine kaitse uuendus

• Nulljärjestiku ülepinge blokeerimis/lülitamisfunktsioon: Lisa nulljärjestiku ülepingekaitse bussi kaitse skeemile varakaitseks, kui maandatud transfoor on välja lülitatud. Kui nulljärjestiku pinge ületab määratud limiiti pikemalt kui eelnevalt määratud viivitus, lülita automaatselt välja sissetuleva võrgujuhu katkestaja või busside ühendamise katkestaja.

• Koordineerimine maandatud transfoori staatusega: Seosta nulljärjestiku ülepingekaitse funktsioon maandatud transfoori töötingimuse signaaliga: Kui maandatud transfoor töötab normaalselt, töötab nulljärjestiku ülepingekaitse hoiatusrežiimis. Kui maandatud transfoor on välja lülitatud, lülitub nulljärjestiku ülepingekaitse üle lülitamisrežiimi.

• Rakendamise märkmed – vastu ebaaktiveerumisele: Lisa viivitus, et vältida ebaaktiveerumist ajutiste segaduste tõttu. Kasuta "JA" loogika kriteeriumi (nt nulljärjestiku ülepinge + maandatud transfoori väljalülitus) usaldusväärsuse tõstmiseks.

3.3 Juhtimiskircuiti muutmine (Hardveri tugevdamine)

• Lisa füüsilisi ühenduslülitamiskitsendusi maandatud transfoori kaitse seadme ja sissetuleva võrgujuhu katkestaja kaitse seadme vahel. Kui maandatud transfoor lülitub välja, siis tema kaitse seadme väljunditerminalist lähtuv väljalülitussignaal → aktiveerib sissetuleva võrgujuhu kaitse seadme väljunditerminali → lülitab välja sissetuleva võrgujuhu katkestaja.

• Busside sidumise automaatse ülekandemüüri töötamisel saatatakse busside sidumiskaitseseadmet poolt signaal sissetuleva juurdejuhtme katkuri lülitamiseks, samas kui see saatatakse ka interlocki väljundterminali kaudu → maandusjaama teenuse transfoorimise seade kaitsevahendi väljundterminalile → et lülitada maandustransfoori katkur.

3.4 Paigalduse kohalik täiustamine
Nagu tabel 1 näitab, nõuavad mõlemad valikud 1 ja 2 kaitsevahendite muutmist ja uuendamist. Kuid Nõukogu- ja näitusekeskuse peamises alamvoolukeskuses ning linna staadioni peamises alamvoolukeskuses on laadunud varustused, mille garanteed on juba mitte kehtivad. Valiku 1 või 2 rakendamine nõutaks algseid kaitsevahendite tootjaid tarkvarauuenduste tegemiseks, mis hõlmaks olulist inimressursi ja rahalist investeeringut. Seetõttu on operatsioonipersonal otsustanud kasutada valikut 3 – paigalduse kohalikke muudatusi, lisades füüsilisi interlocki ringeid.

Kui maandusvahetaja lõhkeb tõrke tõttu, on vaja interlokiliseks lõhkuda sissetuleva võrguloojapäringu katkendit. Inspeerimisel avastati, et varuhulgad 1, 2 ja 3 olid kõik kasutamata. Rongide töö lõppedes taotasid hooldustöötajad seadmete juhatajalt töölehe ("tööautoriseerimissoovitus"). Juhataja tegeles laadimise ülekandega vastavalt operatsioonilistele nõudmistele ning andis töölehe heakskiidu, kui ehituslikele töödele sobivad tingimused olid olemas.

Interlokiliseks lõhkumiseks mõeldud tsirkviit: varuhulk 2 (kontaktid 517/518) WCB-822C kaitseüksuse 5. signaalplaatil — tavaliselt avatud kontaktid — ühendati sarisse uude füüsilise juhega. See tsirkviit viidi edasi W BH-818A kaitseüksuse 4. väljundplaatil sissetuleva võrguloojapäringu katkendi kontuurile (kontaktid 13/14). Pärast signaali väljundit terminalblokkist lõhkes sissetulev võrguloojapäring. Füüsilist juhet paigaldati maandusvahetaja katkendi ja sissetuleva võrguloojapäringu katkendi vahel ning integreeriti füüsilise paindleva plaatiga blokeerimiskontuurisse. Selle füüsilise paindleva plaaia sisse või välja panemine määrab, kas blokeerimisfunktsioon on aktiivne.

Teise busiliini muutmispunktid on samad kui eespool kirjeldatud. Mõlemate busiliinide ümberkorraldamisel kasutati segmenteeritud sissetulevat võrguloojapäringut, et tagada pidev elektrivool vastavates teeninduspiirkondades, vähendades nii toimiva seadme hooldusele avalduvat mõju.

Muudatuste lõpetamisel läbi viidi kaitserööpide testimine, et kinnitada interlokiliseks lõhkumise funktsiooni. Kui see oli normaalsena kinnitatud, pandi süsteem otse kasutusse.

Busiliinide automaatse ülekande (BATS) ajal maandusstantsiooni palveltransformaatori interlokiliseks lõhkumise osas: inspeerimisel avastati, et varuhulgad 3 kuni 7 olid kasutamata. Rongide töö lõppedes taotasid hooldustöötajad seadmete juhatajalt töölehte. Juhataja tegeles laadimise ülekandega vastavalt operatsioonilistele nõudmistele ning andis töölehe heakskiidu, kui ehituslikele töödele sobivad tingimused olid olemas.

I sektori busiliini maandusstantsiooni palveltransformaatori kohapealne ümberkorraldamine: lisati uus füüsiline juhe. Varuhulk 3 (kontaktid 519/520) WBT-821C kaitseüksuse 5. signaalplaatil — tavaliselt avatud kontaktid — ühendati sarisse uude füüsilise juhega, mis viidi edasi I sektori maandusstantsiooni palveltransformaatori katkendi WCB-822C kaitseüksuse 5. väljundplaatil varuhulka 1 (kontaktid 514/515). Pärast terminalbloki väljundit lõhkes maandusvahetaja katkendi. Uus füüsiline juhe paigaldati sekundaarsete kaabinetükkide uksekohtadele nii maandusvahetaja katkendi kui ka busiliinide ühenduskatkendi poolt, ühendides selle füüsilise blokeerimiskontuuriga paindleva plaaia abil. Blokeerimisfunktsiooni saab lubada või keelata sissepanemise või väljavõtmise teel paindleva plaaia abil.

II sektori busiliini maandusstantsiooni palveltransformaatori kohapealne ümberkorraldamine: lisati uus füüsiline juhe. Varuhulk 4 (kontaktid 311/312) WBT-821C kaitseüksuse 3. laiendusplaatil — tavaliselt avatud kontaktid — ühendati sarisse uude füüsilise juhega, mis viidi edasi II sektori maandusstantsiooni palveltransformaatori katkendi WCB-822C kaitseüksuse 5. väljundplaatil varuhulka 1 (kontaktid 514/515). Pärast terminalbloki väljundit lõhkes maandusvahetaja katkendi. Uus füüsiline juhe paigaldati sekundaarsete kaabinetükkide uksekohtadele nii maandusvahetaja katkendi kui ka busiliinide ühenduskatkendi poolt, ühendides selle füüsilise blokeerimiskontuuriga paindleva plaaia abil. Blokeerimisfunktsiooni saab lubada või keelata sissepanemise või väljavõtmise teel paindleva plaaia abil.

Maandusstantsiooni palveltransformaatori interlokiliseks lõhkumise signaali muutmine energiavahetamise ajal busiliinide automaatse ülekande käivitamisel lõpetati eespool kirjeldatud ühebusiliini ümberkorraldamise protsessi käigus vastavale busiliinile.

4. Lõppkokkuvõte

Maandusvahetaja, mis on tekitatud neutraalpunkt elektroonikuteenuses, millel puudub maandatud neutraal, mängib olulist rolli süsteemi ohutuse ja stabiilse toimimise tagamisel. Eespool kirjeldatud parandused suurendavad oluliselt süsteemi ohutust, kui maandusvahetaja on eemaldatud tööst, vältides ületensioni ja seadmete kahjustamise riske, mis tekivad tööd tegemisel ilma maanduspunktita. Enne tegeliku rakendamise eel tuleb täpselt kontrollida konkreetsete seadmete mudelite ja süsteemi parameetrite põhjal.