Izboljšava logike zaščite in inženirska uporaba zemljiških transformatorjev v sistemih oskrbe s strujom za železnice
1. Konfiguracija sistema in delovne pogoji
Glavni transformatorji v glavnih podstanicah Železniškega prometa v Zhengzhou, konferenčnem in izstavnem centru ter glavni podstanici mesta in štadijona, uporabljajo zvezdo/delta navije z neizolirano neutralno točko. Na strani 35 kV busa se uporablja zigzag transformator z enotno zemljenjem, povezan z zemljo preko nizekohodnega upornika, ki tudi oskrbuje območna bremena. Ko se na črtu pojavi enofazni zemeljski kratkihod, se ustvari pot skozi zemljeni transformator, zemljeni upornik in mrežo zemljenja, s tem se generira nulti zaporedni tok.
To omogoča visoko občutljivo, selektivno zaščito z ničelnim tokom znotraj osebljenega odseka, ki deluje zanesljivo in takoj odpali ustrezen preklopnik, s tem izolira osebko in omeji njen vpliv. Če je zemljeni transformator odvezan, postane sistem nezemljen. V tej situaciji bi enofazna zemeljska osebka hudo ogrozila izolacijo sistema in varnost opreme. Zato, ko se aktivira zaščita zemljenega transformatorja, mora biti odpaljen ne le sam zemljeni transformator, ampak tudi povezan glavni transformator.
2. Omejitve obstoječih shem zaščite
V električnih sistemih glavnih podstanic konferenčnega in izstavnega centra ter mesta in štadijona Železniškega prometa v Zhengzhou obstaja samo zaščita proti pretoku pri zemljenem stanovanjskem transformatorju. Ko osebka povzroči, da se zemljeni transformator odpali in odstrani, odpali samo svoj preklopni aparat brez interlokiranja odpala ustreznega vhodnega prenosnega preklopnika.
To privede do dolgotrajnega delovanja osebljenega odseka busa brez zemljenja. V primeru enofazne zemeljske osebke v takšnih pogoji bi se lahko pojavila previsoka napetost ali pa bi zaščitni sistem ne morel zaznati ničelnega toka, kar bi povzročilo nepravilno delovanje ali neoperativnost ničelne zaščite - s tem bi se lahko incident poslabšal in ogrozil celoten električni sistem.
Dodatno, med avtomatskim preklopom mehura (avtomatski preklop mehura) se zemljeni stanovanjski transformator na razvrljenem odseku busa ne odpali interlokirano. To lahko privede do vzajemnega povezovanja obeh odsekov busa preko preklopnika mehura, s tem do dvotockastega zemljenja v sistemu. Tak dvotockasti pogoj zemljenja lahko povzroči dva resna problema: (1) napačna klasifikacija ničelnega toka med zemeljskimi osebkami, kar povzroči zanikanje delovanja zaščite ali lažno odpale; (2) cirkulirajoči tokovi, ki so posledica ničelnega toka, ki povzročajo pregrevanje opreme in poškodbo izolacije.
Trenutna logika zaščite ima značilne omejitve. Običajni zaščitni napravi spremljajo le stanje delovanja zemljenega transformatorja in ne uvedejo interlokirane logike s vhodnimi prenosnimi preklopniki ali preklopniki mehura - manjkajo potrebni mehanizmi blokade/interlokiranja.
3. Predlogi za izboljšanje obstoječih omejitev zaščite
3.1 Predlagane ukrepe za izboljšanje
Dodajte "Interlokiranje odpala zemljenega stanovanjskega transformatorja" kot programska logika
Pogoj za odpal:Odpal preklopnika zemljenega stanovanjskega transformatorja.Če sistem uporablja zemljenje z nizekohodnim upornikom, lahko dodate izginotev toka zemljenega upornika kot dodaten kriterij.
Razgradnja logike interlokiranega odpala:Odpal vhodnega prenosnega preklopnika: Če je zemljeni stanovanjski transformator odstranjen in na odseku busa ne obstaja druga zemljenja točka, odpalite vhodni prenosni preklopnik, da prisilita prenos bremena na drug odsek busa.Odpal preklopnika mehura: Če sta oba odseka busa vzporedno v delu preko preklopnika mehura, odpalite preklopnik mehura, da izolirate nezemljen odsek busa.
Predlog za tehnično izvedbo:Dodajte zaščito pred ničelnim tokom. Pri delovanju zaradi pretoka ali ničelnega toka naj zaščitna naprava odpali svoj lokalni preklopnik in hkrati pošlje ukaze za interlokirani odpal ustreznemu vhodnemu prenosnemu preklopniku in preklopniku mehura. Proizvajalcem zaščitnih naprav je treba prilagoditi diagram interlokirane logike in izvesti posodobitve programske opreme glede na to logiko.
3.2 Nadgradnja zaščite na osnovi ničelnega napon
Funkcija za blokado/odpal zaradi previsokega ničelnega napon:Dodajte zaščito pred previsokim ničelnim naponom v shemo zaščite busa kot rezervo, ko je zemljeni stanovanjski transformator izven službe. Če preseže ničelni napon določeno pragovno vrednost za več kot prednastavljeni časovni zamik, avtomatsko odpali vhodni prenosni preklopnik ali preklopnik mehura.
Uskladitev z stanjem zemljenega transformatorja:Povežite funkcijo zaščite pred ničelnim naponom z signalom stanja delovanja zemljenega stanovanjskega transformatorja:Ko zemljeni transformator normalno deluje, funkcija zaščite pred ničelnim naponom deluje v načinu alarmiranja.Ko zemljeni transformator ni v službi, funkcija zaščite pred ničelnim naponom preklopi v način odpala.
Opomba – ukrepi za preprečevanje napačnega delovanja:Dodajte časovni zamik, da se izognete napačnemu odpalu zaradi prehodnih motenj.Uporabite kriterije logike "AND" (npr. ničelni napon + stanje zemljenega transformatorja izven službe), da izboljšate zanesljivost.
3.3 Sprememba nadzorne vezave (izboljšanje strojne opreme)
Dodajte vezavo med zaščitno napravo zemljenega stanovanjskega transformatorja in zaščitno napravo vhodnega prenosnega preklopnika. Ko se zemljeni transformator odpali, se signal odpala iz njegovega izhodnega terminala → aktivira izhodni terminal zaščitne naprave vhodnega prenosnega preklopnika → odpali vhodni prenosni preklopnik.
Med avtomatskim prenašanjem med stikalovalniki, ko naprava za zaščito stikalovalnikov pošilja signal za odstranitev vhodnega preklopnika, hkrati pošilja signal skozi svoj izhodni terminal povezave → do izhodnega terminala naprave za zaščito preklopnika transformatorja nizko-voltnega omrežja → za odstranitev preklopnika transformatorja nizko-voltnega omrežja.
3.4 Izvedba na mestu prenove
Kot je prikazano v Tabeli 1, zahtevata možnost 1 in možnost 2 spremembe in nadgradnje naprav za zaščito. Vendar sta glavna podstanica Kongresnega in razstaviškega centra ter glavna podstanica Mestnega stadiona starajoče podstanice, katerih oprema je daleč prek zagotovila. Uvod možnosti 1 ali 2 bi zahteval, da bi izvirni proizvajalci naprav za zaščito izvedli posodobitve programske opreme, kar bi vključevalo veliko človeških in finančnih virov. Zato je osebje izbralo možnost 3 – izvedbo sprememb na mestu z dodajanjem peščanih vezij.
| Shema | Prednosti | Nedostatki | Uporabni scenariji |
| Posodobitev logike zaščite (Shema 1/2) | Visoka prilagodljivost; ni potrebna sprememba strojne opreme | Odvisno od podpore funkcij naprave za zaščito | Podstani, kjer je mogoče posodobiti naprave za zaščito |
| Strokovna vezana zavara (Shema 3) | Visoka zaupnost; hitra reakcija | Za spremembo je potreben prekinitveni čas; slaba prilagodljivost | Stari podstani ali hitra popravila v nujnih primerih |
Ko zaradi napake odpne preklopno transformator, je potrebno vzporedno odpniti preklopnik za vhodni električni vod. Pri pregledu je bilo ugotovljeno, da so rezervni izhodi 1, 2 in 3 ostali neuporabljeni. Po koncu železniškega prometa osebje za vzdrževanje zaprosilo opremnega dispečera za dovoljenje za delo ("zahteva za dovoljenje za delo"). Dispečer je izvedel prenos obremenitve glede na operativne zahteve in odobril dovoljenje za delo, ko so bile pogoji primerni za gradnjo.
Za vez z vzporednim odpiranjem: rezervni izhod 2 (kljubci 517/518) na signalki plošči 5# za varnostni uredbnik WCB-822C—običajno odprti stiki—so bili serijsko povezani v nov dodan kabelski vezni okvir. Ta vez se nato usmerja na običajno odprte kljubce izhoda 5 (kljubci 13/14) na izhodni plošči 4# za varnostni uredbnik WBH-818A za sklop vodila vhodnega preklopnika. Po izhodu signala s terminalne plošče se odpne vhodni preklopnik. Kabelska vez je bila nameščena med sklopom preklopne transformatorja in sklopom vhodnega preklopnika, ter integrirana v kabelski blokirni vez preko fizične ploščne povezave. Vključitev ali izključitev te trdne ploščne povezave določa, ali je funkcija blokiranja dejavna.
Točke sprememb za drugo bus sekcijo so enake zgornjim. Med nadgradnjo obeh bus sekcij so bili uporabljani razdeljeni vhodni vodi za zagotavljanje neprekinjenega oskrbevanja z energijo posameznih servisnih območij, s tem pa minimizirana vpliva na vzdrževanje opreme po operaciji.
Po dokončanju sprememb je bil izveden test varnostnih relejev za preverjanje funkcije vzporednega odpiranja. Ko je bila ta preverjena kot normalna, je sistem neposredno postavljen v delovanje.
V zvezi z vzporednim odpiranjem preklopne stanice pri de-energiziranem busu med operacijo samodejnega preklopa busa (BATS): pri pregledu je bilo ugotovljeno, da so ostali neuporabljeni rezervni izhodi 3 do 7. Po koncu železniškega prometa osebje za vzdrževanje zaprosilo opremnega dispečera za dovoljenje za delo. Dispečer je izvedel prenos obremenitve glede na operativne zahteve in odobril dovoljenje, ko so bili pogoji primerni za gradnjo.
Za lokacijsko nadgradnjo preklopne transformatorja stanice za prvo bus sekcijo: je bil dodan nov kabelski vezni okvir. Rezervni izhod 3 (kljubci 519/520) na signalki plošči 5# za varnostni uredbnik WBT-821C—običajno odprti stiki—so bili serijsko povezani v nov kabelski vezni okvir, ki se nato usmerja na običajno odprte kljubce rezervnega izhoda 1 (kljubci 514/515) na izhodni plošči 5# za varnostni uredbnik WCB-822C v sklop preklopne transformatorja stanice za prvo bus sekcijo. Po izhodu terminala se odpne preklopnik preklopne transformatorja. Nov kabelski vezni okvir je bil nameščen na sekundarnih vratah sklopa preklopne transformatorja in sklopa preklopnika busa, ter povezan v kabelski blokirni vez preko fizične ploščne povezave. Funkcijo blokiranja je mogoče omogočiti ali onemogočiti s vključitvijo ali izključitvijo trdne ploščne povezave.
Za lokacijsko nadgradnjo preklopne transformatorja stanice za drugo bus sekcijo: je bil dodan nov kabelski vezni okvir. Rezervni izhod 4 (kljubci 311/312) na širilni plošči 3# za varnostni uredbnik WBT-821C—običajno odprti stiki—so bili serijsko povezani v nov kabelski vezni okvir, ki se nato usmerja na običajno odprte kljubce rezervnega izhoda 1 (kljubci 514/515) na izhodni plošči 5# za varnostni uredbnik WCB-822C v sklop preklopne transformatorja stanice za drugo bus sekcijo. Po izhodu terminala se odpne preklopnik preklopne transformatorja. Nov kabelski vezni okvir je bil nameščen na sekundarnih vratah sklopa preklopne transformatorja in sklopa preklopnika busa, ter povezan v kabelski blokirni vez preko fizične ploščne povezave. Funkcijo blokiranja je mogoče omogočiti ali onemogočiti s vključitvijo ali izključitvijo trdne ploščne povezave.
Sprememba signala za vzporedno odpiranje preklopne transformatorja stanice na de-energiziranem busu med zagonom samodejnega preklopa busa je bila dokončana med prej omenjenim procesom nadgradnje enega busa za ustrezno bus sekcijo.
4. Zaključek
Kot umetno vpeljana neutralna točka v sistemih z ne-zazemljenimi neutralnimi konfiguracijami, igra preklopni transformator ključno vlogo pri zagotavljanju varnosti in stabilnega delovanja sistema. Opisane izboljšave bistveno povečajo varnost sistema, ko je preklopni transformator odstranjen iz službe, učinkovito preprečujejo tveganja povišanih napetosti in poškodbe opreme, ki bi jih lahko povzročila operacija brez zazemljenja. Pred dejansko implementacijo mora biti izvedena podrobna preverjanja glede na specifične modele opreme in parametre sistema.
