Peningkatan Logik Perlindungan dan Aplikasi Kejuruteraan bagi Transformator Penjejak dalam Sistem Bekalan Kuasa Pengangkutan Rel

1. Konfigurasi Sistem dan Syarat Operasi
Transformator utama di Substansi Utama Pusat Pameran & Konvensyen Zhengzhou Rail Transit dan Substansi Utama Stadium Bandaraya mengadopsi sambungan gulungan bintang/delta dengan mod operasi titik neutral tidak terbumikan. Di sisi bus 35 kV, transformator pembumian Zigzag digunakan, disambungkan ke tanah melalui resistor bernilai rendah, dan juga menyediakan beban perkhidmatan stesen. Apabila terjadi kesalahan pendek rangkaian satu fasa, laluan dibentuk melalui transformator pembumian, resistor pembumian, dan grid pembumian, menghasilkan arus sekuensial nol.

Ini membolehkan perlindungan sekuensial nol yang sensitif dan selektif dalam bahagian yang rosak beroperasi dengan dapat dipercayai dan segera memutuskan pemutus litar yang berkaitan, seterusnya mengasingkan kesalahan dan membatasi kesannya. Jika transformator pembumian diputuskan, sistem menjadi sistem tidak terbumikan. Dalam keadaan ini, kesalahan pendek satu fasa akan mengancam serius isolasi sistem dan keselamatan peralatan. Oleh itu, apabila perlindungan transformator pembumian beroperasi, bukan sahaja transformator pembumian sendiri mesti diputuskan, tetapi transformator utama yang berkaitan juga mesti diputuskan secara interlock.

2. Keterbatasan Skema Perlindungan Sedia Ada
Dalam sistem bekalan elektrik Substansi Utama Pusat Pameran & Konvensyen dan Substansi Utama Stadium Bandaraya Zhengzhou Rail Transit, perlindungan sedia ada untuk transformator perkhidmatan pembumian hanya termasuk perlindungan arus berlebihan. Apabila kesalahan menyebabkan transformator pembumian diputuskan dan dikeluarkan dari perkhidmatan, ia hanya memutuskan peralatan switchgear sendiri tanpa interlock untuk memutuskan pemutus litar pengumpan kuasa masuk yang berkaitan.

Ini mengakibatkan bahagian bus yang terjejas beroperasi untuk tempoh yang panjang tanpa titik pembumian. Dalam keadaan seperti ini, jika terjadi kesalahan pendek satu fasa, overvoltan mungkin berlaku atau sistem perlindungan gagal mendeteksi arus sekuensial nol, menyebabkan perlindungan sekuensial nol tidak berfungsi atau gagal beroperasi—potensi meningkatkan insiden dan merosakkan keselamatan sistem kuasa secara keseluruhan.

Selain itu, semasa operasi penukaran otomatis bus (auto-switching bus tie), transformator perkhidmatan pembumian pada bahagian bus yang tidak diberi tenaga tidak diputuskan secara interlock. Ini mungkin menyebabkan kedua-dua bahagian bus menjadi tersambung melalui pemutus litar bus tie, mengakibatkan keadaan pembumian dua titik dalam sistem. Keadaan pembumian dua titik ini boleh menyebabkan dua isu serius: (1) penjenisan salah arus sekuensial nol semasa kesalahan pembumian, menyebabkan perlindungan enggan beroperasi atau tripping palsu; dan (2) arus edaran yang disebabkan oleh arus sekuensial nol, menyebabkan peralatan panas berlebihan dan kerosakan isolasi.

Logik perlindungan semasa mempunyai keterbatasan yang signifikan. Peranti perlindungan konvensional hanya memantau status operasi transformator pembumian dan tidak menubuhkan logik interlock dengan pemutus litar pengumpan kuasa masuk atau pemutus litar bus tie—kurang mekanisme blocking/interlock yang diperlukan.

3. Cadangan untuk Meningkatkan Keterbatasan Perlindungan Sedia Ada

3.1 Langkah Penambahbaikan yang Dicadangkan

Tambah Logik Lembut "Interlock Trip Transformator Perkhidmatan Pembumian"

• Syarat Trigger:Pemutus litar transformator perkhidmatan pembumian terbuka.Jika sistem menggunakan pembumian resistor bernilai rendah, hilangnya arus resistor pembumian boleh ditambah sebagai kriteria tambahan.

• Reka Bentuk Logik Interlock Trip:Trip pemutus litar pengumpan kuasa masuk: Jika transformator perkhidmatan pembumian dikeluarkan dan tiada titik pembumian lain pada bahagian bus, interlock-trip pemutus litar pengumpan kuasa masuk untuk memaksa pemindahan beban ke bus lain.Trip pemutus litar bus tie: Jika kedua-dua bahagian bus beroperasi secara selari melalui pemutus litar bus tie, interlock-trip pemutus litar bus tie untuk mengasingkan bahagian bus yang tidak terbumikan.

• Cadangan Pelaksanaan Teknikal:Tambah perlindungan arus sekuensial nol. Semasa operasi arus berlebihan atau arus sekuensial nol, peranti perlindungan harus memutuskan pemutus litar setempat dan secara serentak menghantar perintah interlock-trip kepada pemutus litar pengumpan kuasa masuk dan pemutus litar bus tie yang berkaitan. Pembuat peranti perlindungan harus mengubah rajah logik interlock dan melakukan peningkatan perisian berdasarkan logik ini.

3.2 Penambahbaikan Perlindungan Berdasarkan Voltan Sekuensial Nol

• Fungsi Blocking/Tripping Overvoltan Sekuensial Nol:Tambah perlindungan overvoltan sekuensial nol ke dalam skema perlindungan bus sebagai cadangan apabila transformator perkhidmatan pembumian tidak beroperasi. Jika voltan sekuensial nol melebihi ambang yang ditetapkan untuk tempoh yang lebih lama daripada penundaan yang ditetapkan, secara automatik trip pemutus litar pengumpan masuk atau pemutus litar bus tie.

• Koordinasi dengan Status Transformator Pembumian:Hubungkan fungsi perlindungan voltan sekuensial nol dengan isyarat status operasi transformator perkhidmatan pembumian:Saat transformator pembumian beroperasi normal, perlindungan voltan sekuensial nol beroperasi dalam mod alarm.Saat transformator pembumian tidak beroperasi, perlindungan voltan sekuensial nol beralih ke mod trip.

• Nota Pelaksanaan – Tindakan Anti-Maloperation:Tambah penundaan untuk mengelakkan tripping palsu akibat gangguan sementara.Gunakan kriteria logik "AND" (misalnya, voltan sekuensial nol + status off-transformator pembumian) untuk meningkatkan kebolehpercayaan.

3.3 Pengubahsuaian Litar Kawalan (Peningkatan Perkakasan)

• Tambah litar interlock keras antara peranti perlindungan transformator perkhidmatan pembumian dan peranti perlindungan pemutus litar pengumpan masuk. Apabila transformator pembumian trip, isyarat trip dari terminal output peranti perlindungan → memicu terminal output peranti perlindungan pengumpan masuk → trip pemutus litar pengumpan masuk.

• Semasa operasi pemindahan automatik bus tie, apabila peranti pelindung bus tie menghantar isyarat untuk memutuskan pemutus litar masukan, ia juga menghantar isyarat melalui terminal output interloknya → ke terminal output peranti pelindung pemutus transformator stesen pengenjaran → untuk memutuskan pemutus transformator pengenjaran.

3.4 Pelaksanaan Penambahbaikan di Tapak
Sebagaimana ditunjukkan dalam Jadual 1, kedua-dua Pilihan 1 dan Pilihan 2 memerlukan penambahbaikan dan peningkatan peranti pelindung. Walau bagaimanapun, Substesyen Utama Pusat Pameran & Pameran dan Substesyen Utama Stadium Bandar adalah substesyen yang telah lama dan peralatannya sudah melebihi tempoh jaminan. Melaksanakan Pilihan 1 atau Pilihan 2 akan memerlukan pembuat asal peranti pelindung untuk melakukan peningkatan perisian, yang melibatkan pelaburan tenaga kerja dan kewangan yang signifikan. Oleh itu, kakitangan operasi telah memilih Pilihan 3—melaksanakan penambahbaikan di tapak dengan menambah litar interlok berjisim.

Apabila transformator pengenjaran terputus akibat gangguan, diperlukan untuk mengunci-trip pemutus laluan penyedia tenaga masuk. Semasa pemeriksaan, didapati bahawa output sediaan 1, 2, dan 3 tidak digunakan. Setelah operasi kereta api tamat, jurutera perbaikan memohon ke atas penjadual peralatan untuk permit kerja ("permintaan kewenangan bekerja"). Penjadual melaksanakan pemindahan beban mengikut keperluan operasi dan memberi kelulusan kepada permit kerja apabila keadaan sesuai untuk pembinaan.

Untuk litar trip interlock: output sediaan 2 (terminal 517/518) pada papan plug-in isyarat nombor 5 peranti perlindungan WCB-822C—kontak biasa terbuka—dihubungkan secara siri ke dalam litar interlock hardwired baru. Litar ini kemudian dihantar ke terminal biasa terbuka output 5 (terminal 13/14) pada papan plug-in output nombor 4 peranti perlindungan WBH-818A untuk switchgear penyedia tenaga masuk. Selepas isyarat output dari blok terminal, pemutus laluan masuk terputus. Kawat keras dipasang antara switchgear transformator pengenjaran dan switchgear penyedia tenaga masuk, dan diintegrasikan ke dalam litar blocking hardwired melalui tautan plat tekan fizikal. Pengaktifan atau penghentian plat tekan keras ini menentukan sama ada fungsi blocking aktif.

Titik-titik modifikasi untuk bahagian bus yang lain adalah sama seperti di atas. Semasa penjenamaan semula kedua-dua bahagian bus, penyedia tenaga masuk yang dibahagikan digunakan untuk memastikan bekalan tenaga tanpa gangguan ke kawasan perkhidmatan masing-masing, dengan itu mengurangkan kesan kepada perbaikan peralatan selepas operasi.

Selepas penjenamaan semula selesai, ujian relai perlindungan dilakukan untuk mengesahkan fungsi trip interlock. Setelah disahkan normal, sistem dimasukkan langsung ke dalam perkhidmatan.

Mengenai trip interlock transformator perkhidmatan stesen pengenjaran pada bus yang tidak berenergi semasa operasi auto-transfer bus tie (BATS): semasa pemeriksaan, didapati output sediaan 3 hingga 7 tidak digunakan. Setelah operasi kereta api tamat, jurutera perbaikan memohon ke atas penjadual peralatan untuk permit kerja. Penjadual melaksanakan pemindahan beban mengikut keperluan operasi dan memberi kelulusan apabila keadaan sesuai untuk pembinaan.

Untuk penjenamaan semula tapak transformator perkhidmatan stesen pengenjaran Bahagian I: litar hardwired baru ditambah. Output sediaan 3 (terminal 519/520) pada papan plug-in isyarat nombor 5 peranti perlindungan WBT-821C—kontak biasa terbuka—dihubungkan secara siri ke dalam litar hardwired baru, yang kemudian dihantar ke terminal biasa terbuka output sediaan 1 (terminal 514/515) pada papan plug-in output nombor 5 peranti perlindungan WCB-822C dalam switchgear transformator perkhidmatan stesen pengenjaran Bahagian I. Selepas output terminal, pemutus transformator pengenjaran terputus. Litar hardwired baru dipasang pada pintu kabinet sekunder kedua-dua switchgear transformator pengenjaran dan switchgear bus tie, dan dihubungkan ke dalam litar blocking hardwired melalui tautan plat tekan fizikal. Fungsi blocking boleh diaktifkan atau dinonaktifkan dengan mengaktifkan atau menonaktifkan plat tekan keras.

Untuk penjenamaan semula tapak transformator perkhidmatan stesen pengenjaran Bahagian II: litar hardwired baru ditambah. Output sediaan 4 (terminal 311/312) pada papan plug-in tambahan nombor 3 peranti perlindungan WBT-821C—kontak biasa terbuka—dihubungkan secara siri ke dalam litar hardwired baru, yang kemudian dihantar ke terminal biasa terbuka output sediaan 1 (terminal 514/515) pada papan plug-in output nombor 5 peranti perlindungan WCB-822C dalam switchgear transformator perkhidmatan stesen pengenjaran Bahagian II. Selepas output terminal, pemutus transformator pengenjaran terputus. Litar hardwired baru dipasang pada pintu kabinet sekunder kedua-dua switchgear transformator pengenjaran dan switchgear bus tie, dan dihubungkan ke dalam litar blocking hardwired melalui tautan plat tekan fizikal. Fungsi blocking boleh diaktifkan atau dinonaktifkan dengan mengaktifkan atau menonaktifkan plat tekan keras.

Modifikasi isyarat trip interlock untuk transformator perkhidmatan stesen pengenjaran pada bus yang tidak berenergi semasa permulaan auto-transfer bus tie diselesaikan semasa proses penjenamaan semula single-bus untuk bahagian bus yang berkaitan.

4. Kesimpulan

Sebagai titik neutral buatan yang diperkenalkan dalam sistem tenaga dengan konfigurasi neutral tidak berpengenjaran, transformator pengenjaran memainkan peranan penting dalam memastikan keselamatan dan operasi stabil sistem. Peningkatan yang diterangkan di atas meningkatkan keselamatan sistem secara signifikan apabila transformator pengenjaran dikeluarkan daripada perkhidmatan, dengan efektif mengelakkan risiko overvoltage dan kerosakan peralatan yang disebabkan oleh operasi tanpa titik pengenjaran. Sebelum pelaksanaan sebenar, pengesahan terperinci mesti dilakukan berdasarkan model peralatan dan parameter sistem tertentu.