بهبود منطق حفاظت و کاربرد مهندسی ترانسفورماتورهای زمینی در سیستمهای تأمین برق راهآهن
۱. پیکربندی سیستم و شرایط عملیاتی
تبدیلکنندههای اصلی در زیرстанسیون اصلی مرکز نمایشگاه و میدان شهرداری ترابری ریلی زنجان به استفاده از اتصال بسته/مثلثی با حالت عملیاتی نقطه میانی بدون زمینگذاری میپردازند. در سمت بوس ۳۵ کیلوولت، از یک تبدیلکننده زمینگذاری Zigzag استفاده میشود که از طریق مقاومت کمقدرت به زمین متصل میشود و همچنین بارهای خدماتی ایستگاه را تأمین میکند. وقتی که خطا قطع فاز تکی در خط رخ دهد، مسیری از طریق تبدیلکننده زمینگذاری، مقاومت زمینگذاری و شبکه زمینگذاری تشکیل میشود که جریان دنباله صفر ایجاد میکند.
این امکان حفاظت دنباله صفر با حساسیت بالا و انتخابی در بخش خطا را برای عملکرد مطمئن و فوری و قطع آنی مداربرها فراهم میکند، بدین ترتیب خطا را جدا و تأثیر آن را محدود میکند. اگر تبدیلکننده زمینگذاری قطع شود، سیستم به سیستم بدون زمینگذاری تبدیل میشود. در این حالت، خطا قطع فاز تکی تهدید جدی برای عایق سیستم و امنیت تجهیزات خواهد بود. بنابراین، در عملکرد حفاظت تبدیلکننده زمینگذاری، نه تنها باید خود تبدیلکننده زمینگذاری قطع شود بلکه تبدیلکننده اصلی مربوطه نیز باید به صورت متقابل قطع شود.
۲. محدودیتهای حفاظتهای موجود
در سیستمهای تأمین برق زیرستانسیون اصلی مرکز نمایشگاه و میدان شهرداری ترابری ریلی زنجان، حفاظت موجود برای تبدیلکننده خدماتی زمینگذاری فقط شامل حفاظت جریان بیش از حد است. وقتی که خطا باعث قطع تبدیلکننده زمینگذاری و خارج شدن آن از خدمت میشود، فقط مداربر خود را قطع میکند بدون اینکه متقابل مداربر خط تغذیه ورودی را قطع کند.
این امر منجر به عملکرد برای مدت طولانی بخش بوس متأثر بدون نقطه زمینگذاری میشود. در صورت بروز خطا قطع فاز تکی در چنین شرایطی، ممکن است ولتاژ بیش از حد رخ دهد یا سیستم حفاظتی نتواند جریان دنباله صفر را تشخیص دهد، که باعث اختلال یا عدم عملکرد حفاظت دنباله صفر میشود - ممکن است حوادث را تشدید و امنیت کلی سیستم برق را تهدید کند.
به علاوه، در عملیات انتقال خودکار بوس (انتقال خودکار بوس)، تبدیلکننده خدماتی زمینگذاری در بخش بوس خاموش شده به صورت متقابل قطع نمیشود. این ممکن است باعث شود که هر دو بخش بوس از طریق مداربر اتصال بوس به هم متصل شوند، وضعیت دو نقطه زمینگذاری در سیستم ایجاد میکند. چنین وضعیت دو نقطه زمینگذاری میتواند منجر به دو مشکل جدی شود: (۱) طبقهبندی اشتباه جریان دنباله صفر در مواقع خطا، باعث عدم عملکرد یا قطع غلط حفاظت میشود؛ و (۲) جریانهای دوری که توسط جریان دنباله صفر القاء میشوند، باعث گرم شدن تجهیزات و آسیب به عایق میشود.
منطق حفاظتی فعلی محدودیتهای قابل توجهی دارد. دستگاههای حفاظتی معمولی فقط وضعیت عملیاتی تبدیلکننده زمینگذاری را نظارت میکنند و منطق متقابل با مداربرهای خط تغذیه ورودی یا مداربر اتصال بوس را ایجاد نمیکنند - بدون وجود مکانیسمهای ضروری بلوک/متقاطع.
۳. پیشنهادات برای بهبود محدودیتهای حفاظتی موجود
۳.۱ اقدامات بهبود پیشنهادی
اضافه کردن منطق نرم "متقاطع قطع تبدیلکننده خدماتی زمینگذاری"
شرایط فعالسازی:مداربر تبدیلکننده خدماتی زمینگذاری باز میشود.اگر سیستم از زمینگذاری مقاومت کم استفاده میکند، ناپدید شدن جریان مقاومت زمینگذاری میتواند به عنوان معیار اضافی اضافه شود.
طراحی منطق متقاطع قطع:قطع مداربر خط تغذیه ورودی: اگر تبدیلکننده خدماتی زمینگذاری خارج شده و نقطه زمینگذاری دیگری در بخش بوس وجود ندارد، متقاطع قطع مداربر خط تغذیه ورودی برای اجباری تغییر بار به بوس دیگر.قطع مداربر اتصال بوس: اگر هر دو بخش بوس از طریق مداربر اتصال بوس به صورت موازی کار میکنند، متقاطع قطع مداربر اتصال بوس برای جدا کردن بخش بوس بدون زمینگذاری.
پیشنهاد اجرای فنی:اضافه کردن حفاظت جریان دنباله صفر. در صورت عملکرد جریان بیش از حد یا جریان دنباله صفر، دستگاه حفاظتی باید مداربر محلی خود را قطع کند و همزمان دستور متقاطع قطع را به مداربر خط تغذیه ورودی و مداربر اتصال بوس ارسال کند. سازندگان دستگاه حفاظتی باید نمودار منطقی متقاطع را به تطبیق با این منطق اصلاح کنند و بهروزرسانیهای نرمافزاری متناسب با این منطق انجام دهند.
۳.۲ بهروزرسانی حفاظت بر اساس ولتاژ دنباله صفر
عملکرد بلاک/قطع ولتاژ دنباله صفر بیش از حد:اضافه کردن حفاظت ولتاژ دنباله صفر بیش از حد به طرح حفاظت بوس به عنوان پشتیبانی وقتی تبدیلکننده خدماتی زمینگذاری خارج از خدمت است. اگر ولتاژ دنباله صفر بیش از حد حد تعیین شده برای مدت زمان تنظیم شده بیشتر شود، به صورت خودکار مداربر خط تغذیه ورودی یا مداربر اتصال بوس را قطع کند.
هماهنگی با وضعیت عملیاتی تبدیلکننده زمینگذاری:پیوند دادن عملکرد حفاظت ولتاژ دنباله صفر با سیگنال وضعیت عملیاتی تبدیلکننده خدماتی زمینگذاری:وقتی تبدیلکننده زمینگذاری به طور عادی کار میکند، حفاظت ولتاژ دنباله صفر در حالت هشدار عمل میکند.وقتی تبدیلکننده زمینگذاری خارج از خدمت است، حفاظت ولتاژ دنباله صفر به حالت قطع تغییر میکند.
یادداشتهای اجرایی - اقدامات ضد خطا:اضافه کردن تأخیر زمانی برای جلوگیری از قطع غلط به دلیل اختلالات موقتی.استفاده از معیارهای منطقی "و" (مانند ولتاژ دنباله صفر + وضعیت خارج از خدمت تبدیلکننده زمینگذاری) برای افزایش قابلیت اطمینان.
۳.۳ اصلاح مدار کنترل (بهبود سختافزاری)
اضافه کردن مدارهای متقاطع سختافزاری بین دستگاه حفاظت تبدیلکننده خدماتی زمینگذاری و دستگاه حفاظت مداربر خط تغذیه ورودی. وقتی تبدیلکننده زمینگذاری قطع میشود، سیگنال قطع از ترمینال خروجی دستگاه حفاظت آن → ترمینال خروجی دستگاه حفاظت مداربر خط تغذیه ورودی را فعال میکند → مداربر خط تغذیه ورودی قطع میشود.
در حین عملیات خودکار انتقال بوس، هنگامی که دستگاه محافظ بوس سیگنالی برای قطع شدن برشکن ورودی میفرستد، همزمان سیگنالی را از طریق ترمینال خروجی پیوند خود به ترمینال ورودی دستگاه محافظ ترانسفورماتور خدمات زمینی میفرستد تا برشکن ترانسفورماتور زمینی قطع شود.
۳.۴ اجرای تغییرات محلی
همانطور که در جدول ۱ نشان داده شده است، هر دو گزینه ۱ و گزینه ۲ نیازمند تغییر و بهروزرسانی دستگاههای محافظ هستند. با این حال، زیرстанسیون اصلی مرکز نمایشگاه و زیرستانسیون اصلی ورزشگاه شهری زیرستانسیونهای قدیمی هستند که تجهیزات آنها به طور قابل توجهی از دوره گارانتی خارج شدهاند. اجرای گزینه ۱ یا گزینه ۲ نیازمند بهروزرسانی نرمافزاری توسط سازنده اصلی دستگاه محافظ خواهد بود که شامل سرمایهگذاری قابل توجه نیروی انسانی و مالی است. بنابراین، کارکنان عملیاتی گزینه ۳ را انتخاب کردهاند - اجرای تغییرات محلی با افزودن مدارهای پیوند سختافزاری.
| طرح | مزایا | معایب | سیناریوهای قابل اعمال |
| بهروزرسانی منطق محافظت (طرح ۱/۲) | انعطافپذیری بالا؛ نیاز به تغییر سختافزار ندارد | وابسته به حمایت عملکرد دستگاه محافظت | پستهای الکتریکی که دستگاههای محافظت آنها میتوانند بهروزرسانی شوند |
| قفلبندی با سیمپیچ (طرح ۳) | قابلیت اطمینان بالا؛ پاسخ سریع | نیاز به قطع برق برای تغییرات؛ انعطافپذیری ضعیف | پستهای قدیمی یا اصلاحات اضطراری |
هرچیرې د زمینه کولو ترانسفورمر له خاطر ستونزه قطع شي، نو اړین ده چې د داخلېدونکي برقی فیدر بریکر هم سره قطع شي. د معاينې په جريان کې وپوه شو چې د ۱، ۲ او ۳ شمېره والې بشپړې (سپير) آوټ پټونه هر يوې بې استعمال وو. د رالو د کار وروسته، د مرمت څوکي د مهماتو د رسيدو له لارې د کار ته اجازه ("د کار اجازه غوښتنه") غوښتنه وکړه. د رسيدو والى د عملونو د اړتياوو له مخې د بار ځایه کولو ترتيب ورکاوه او کله چې د جوړونې لاملونه مناسب وو، نو د کار اجازه ورکړل شوه.
د انټرلاک قطع سرکټ لپاره: د WCB-822C د محافظتي سازو ۵# د اشارت د پلاګن بورډ پر سپير آوټ پټ ۲ (سره ۵۱۷/۵۱۸) — د معمولي کشر کانټيکتونو سره — د يوې نوي جوړې شوې ټکسالي انټرلاک سرکټ ته سره سره وصل شو. بيا دا سرکټ د WBH-818A د محافظتي سازو د ۴# د آوټ پټ بورډ د آوټ پټ ۵ (سره ۱۳/۱۴) د معمولي کشر سره ته ورسېده. د سره د اشارت له وخته وروسته، د داخلېدونکي فیدر بریکر قطع شو. د زمینه کولو ترانسفورمر سوئچ ګير او د داخلېدونکي فیدر سوئچ ګير ترميان د ټکسالي سرکټ نصب شو، او د فيزيکي فشار پليټ لنک له لارې د ټکسالي بلاکينګ سرکټ ته ورگډ شو. د دې سخت فشار پليټ د ساتلو يا واچولو له لارې د بلاکينګ فعالیت ټاکل کېږي.
د بل بس سکشن د تغییر نقطو ټاکنې د لاندې څخه ياد شوې دي. د دواړو بس سکشنونو د جوړونې په جريان کې، د حوزو لپاره د غير منقطع برق ته ورسیدو لپاره د سکشن شوې داخلېدونکي فیدرونه کارول شول، چې د دوامداره مهماتو د مرمت تاثیر کمه کړ.
د تغییراتو د بشپړېدو وروسته، د محافظتي ريلے د چاچونې ته اړتيا وه چې د انټرلاک-قطع فعالیت تائید شي. کله چې عادي وي، نو سيسټم مستقيماً د کارولو لپاره تجهيز شو.
د بس ټائي اوتوماتيک ټرانسفر (BATS) د عملونو په جريان کې د بند بس پر زمینه کولو د سروس ترانسفورمر د انټرلاک قطع سره اړه لري: د معاينې په جريان کې وپوه شو چې د ۳ څخه تر ۷ شمېره والې سپير آوټ پټونه بې استعمال وو. د رالو د کار وروسته، د مرمت څوکي د مهماتو د رسيدو له لارې د کار ته اجازه غوښتنه وکړه. د رسيدو والى د عملونو د اړتياوو له مخې د بار بدلون ترتيب ورکاوه او کله چې د جوړونې شرايط سم وو، نو اجازه ورکړل شوه.
د بس د لومړي سکشن د زمینه کولو د سروس ترانسفورمر د ځايي جوړونې لپاره: يو نوی ټکسالي سرکټ اضافه شو. د WBT-821C د محافظتي سازو د ۵# د اشارت د پلاګن بورډ د سپير آوټ پټ ۳ (سره ۵۱۹/۵۲۰) — د معمولي کشر کانټيکتونو سره — د نوي ټکسالي سرکټ ته سره سره وصل شو، چې بيا د لومړي سکشن د زمینه کولو د سروس ترانسفورمر سوئچ ګير کې د WCB-822C د محافظتي سازو د ۵# د آوټ پټ بورډ د سپير آوټ پټ ۱ (سره ۵۱۴/۵۱۵) د معمولي کشر سره ته ورسېده. د سره د اشارت له وخته وروسته، د زمینه کولو ترانسفورمر بریکر قطع شو. د نوي ټکسالي سرکټ د زمینه کولو ترانسفورمر سوئچ ګير او د بس ټائي سوئچ ګير د دوهمه دروازو ته نصب شو، او د فيزيکي فشار پليټ لنک له لارې د ټکسالي بلاکينګ سرکټ ته ورگډ شو. د بلاکينګ فعالیت د سخت فشار پليټ د ساتلو يا واچولو له لارې فعال يا غیر فعال کېدای شي.
د بس د دويم سکشن د زمینه کولو د سروس ترانسفورمر د ځايي جوړونې لپاره: يو نوی ټکسالي سرکټ اضافه شو. د WBT-821C د محافظتي سازو د ۳# د څرګندونې د پلاګن بورډ د سپير آوټ پټ ۴ (سره ۳۱۱/۳۱۲) — د معمولي کشر کانټيکتونو سره — د نوي ټکسالي سرکټ ته سره سره وصل شو، چې بيا د دويم سکشن د زمینه کولو د سروس ترانسفورمر سوئچ ګير کې د WCB-822C د محافظتي سازو د ۵# د آوټ پټ بورډ د سپير آوټ پټ ۱ (سره ۵۱۴/۵۱۵) د معمولي کشر سره ته ورسېده. د سره د اشارت له وخته وروسته، د زمینه کولو ترانسفورمر بریکر قطع شو. د نوي ټکسالي سرکټ د زمینه کولو ترانسفورمر سوئچ ګير او د بس ټائي سوئچ ګير د دوهمه دروازو ته نصب شو، او د فيزيکي فشار پليټ لنک له لارې د ټکسالي بلاکينګ سرکټ ته ورگډ شو. د بلاکينګ فعالیت د سخت فشار پليټ د ساتلو يا واچولو له لارې فعال يا غیر فعال کېدای شي.
د بس ټائي اوتوماتيک ټرانسفر د پيل په وخت کې د بند بس پر زمینه کولو د سروس ترانسفورمر د انټرلاک-قطع اشارت د تغییراتو په جريان کې د مخکې وړاندې د يو بس د جوړونې د پروسه کې بشپړ شو.
۴. نتيجه
د نا منظم شوي زمینه کولو سيسټمونو کې د بشري طور معرفي شوي نيټرال نقطې په توګه، د زمینه کولو ترانسفورمر د سيسټم د امنيت او ثابت عملونو تضمین کولو کې مهمه رول لري. د لاندې توضيحاتو سره توصيف شوي بهبودونه د زمینه کولو ترانسفورمر د سرويس څخه وتلو په وخت کې د سيسټم د امنيت ډېر زياتوي، او د زمینه نقطه نشتوالۍ سره د کارولو له امله د اوورولټيچ او مهماتو تخریب خطرات موثره ډډه کوي. د عملي کولو څخه مخکې، بايد د مشخصه مهماتو ماډلونو او د سيسټم د پارامېټرونو له مخې دقيقه تائید ترسره شي.
