การปรับปรุงตรรกะการป้องกันและการประยุกต์ใช้งานวิศวกรรมของหม้อแปลงกราวด์ในระบบจ่ายไฟฟ้าสำหรับรถไฟฟ้า

1. การกำหนดค่าระบบและการทำงาน
หม้อแปลงหลักที่สถานีไฟฟ้าหลักศูนย์ประชุมและแสดงสินค้าและสถานีไฟฟ้าหลักสนามกีฬาเมืองจิ่งโจวใช้การเชื่อมต่อขดลวดแบบดาว/เดลตาพร้อมการทำงานในโหมดจุดกลางไม่ต่อกราวด์ บนฝั่งบัส 35 kV ใช้หม้อแปลงต่อกราวด์แบบ Zigzag ซึ่งต่อกราวด์ผ่านตัวต้านทานค่าต่ำ และยังให้โหลดบริการสถานี เมื่อเกิดความผิดพลาดทางไฟฟ้าระหว่างเฟสเดียวบนสายไฟ จะมีเส้นทางผ่านหม้อแปลงต่อกราวด์ ตัวต้านทานต่อกราวด์ และโครงสร้างต่อกราวด์ ทำให้เกิดกระแสลำดับศูนย์

สิ่งนี้ช่วยให้การป้องกันลำดับศูนย์ที่มีความไวสูงและเลือกได้ภายในส่วนที่มีความผิดพลาดสามารถทำงานได้เชื่อถือได้และกระโดดวงจรเบรกเกอร์ที่เกี่ยวข้องทันที ทำให้แยกความผิดพลาดและจำกัดผลกระทบ หากหม้อแปลงต่อกราวด์ถูกตัดออก ระบบจะกลายเป็นระบบไม่ต่อกราวด์ ในสภาพนี้ ความผิดพลาดทางไฟฟ้าระหว่างเฟสเดียวจะเป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่อฉนวนและอุปกรณ์ความปลอดภัย ดังนั้น เมื่อการป้องกันหม้อแปลงต่อกราวด์ทำงาน ไม่เพียงแต่ต้องกระโดดหม้อแปลงต่อกราวด์เองเท่านั้น แต่ยังต้องเชื่อมโยงและกระโดดหม้อแปลงหลักที่เกี่ยวข้องด้วย

2. ข้อจำกัดของแผนการป้องกันที่มีอยู่
ในระบบจ่ายไฟฟ้าของสถานีไฟฟ้าหลักศูนย์ประชุมและแสดงสินค้าและสถานีไฟฟ้าหลักสนามกีฬาเมืองจิ่งโจว การป้องกันสำหรับหม้อแปลงบริการสถานีที่ต่อกราวด์มีเพียงการป้องกันกระแสเกินเท่านั้น เมื่อความผิดพลาดทำให้หม้อแปลงต่อกราวด์กระโดดและถูกนำออกจากบริการ มันจะกระโดดสวิตช์เกียร์ของตัวเองโดยไม่เชื่อมโยงไปกระโดดเบรกเกอร์ที่จ่ายไฟเข้ามาที่เกี่ยวข้อง

สิ่งนี้ทำให้ส่วนของบัสที่ได้รับผลกระทบทำงานโดยไม่มีจุดต่อกราวด์เป็นระยะเวลานาน ในกรณีที่เกิดความผิดพลาดทางไฟฟ้าระหว่างเฟสเดียวภายใต้เงื่อนไขนี้ อาจเกิดแรงดันไฟฟ้าเกินหรือระบบป้องกันไม่สามารถตรวจจับกระแสลำดับศูนย์ได้ ทำให้การป้องกันลำดับศูนย์ทำงานผิดพลาดหรือไม่ทำงาน—อาจทำให้เหตุการณ์ขยายใหญ่ขึ้นและลดความปลอดภัยของระบบไฟฟ้าโดยรวม

นอกจากนี้ ในระหว่างการโอนเปลี่ยนอัตโนมัติของบัส (การสลับบัสอัตโนมัติ) หม้อแปลงบริการสถานีที่ต่อกราวด์บนบัสที่ถูกตัดไฟไม่ได้ถูกเชื่อมโยงไปกระโดด สิ่งนี้อาจทำให้ทั้งสองส่วนของบัสเชื่อมต่อกันผ่านเบรกเกอร์สลับบัส ทำให้เกิดสภาพต่อกราวด์ที่จุดสองจุดภายในระบบ ภาวะต่อกราวด์ที่จุดสองจุดนี้สามารถนำไปสู่ปัญหาร้ายแรงสองประการ: (1) การจำแนกกระแสลำดับศูนย์ผิดพลาดในระหว่างความผิดพลาดทางไฟฟ้า ทำให้การป้องกันปฏิเสธที่จะทำงานหรือกระโดดผิดพลาด และ (2) กระแสไหลเวียนที่เกิดจากกระแสลำดับศูนย์ ทำให้อุปกรณ์ร้อนเกินไปและฉนวนเสียหาย

ตรรกะการป้องกันปัจจุบันมีข้อจำกัดสำคัญ อุปกรณ์ป้องกันแบบดั้งเดิมตรวจสอบเฉพาะสถานะการทำงานของหม้อแปลงต่อกราวด์และไม่ได้สร้างตรรกะเชื่อมโยงกับเบรกเกอร์ที่จ่ายไฟเข้ามาหรือเบรกเกอร์สลับบัส—ขาดกลไกการป้องกัน/เชื่อมโยงที่จำเป็น

3. คำแนะนำในการปรับปรุงข้อจำกัดของการป้องกันที่มีอยู่

3.1 มาตรการปรับปรุงที่เสนอ

เพิ่มตรรกะซอฟต์แวร์ "การกระโดดเชื่อมโยงหม้อแปลงบริการสถานีที่ต่อกราวด์"

• เงื่อนไขการทริกเกอร์: เบรกเกอร์ของหม้อแปลงบริการสถานีที่ต่อกราวด์เปิด หากระบบใช้การต่อกราวด์ด้วยตัวต้านทานค่าต่ำ การหายไปของกระแสตัวต้านทานต่อกราวด์อาจถูกเพิ่มเป็นเงื่อนไขเพิ่มเติม

• การออกแบบตรรกะการกระโดดเชื่อมโยง: กระโดดเบรกเกอร์ที่จ่ายไฟเข้ามา: หากหม้อแปลงบริการสถานีที่ต่อกราวด์ถูกนำออกและไม่มีจุดต่อกราวด์อื่น ๆ บนบัส เชื่อมโยงกระโดดเบรกเกอร์ที่จ่ายไฟเข้ามา เพื่อบังคับให้โหลดเปลี่ยนไปยังบัสอื่น กระโดดเบรกเกอร์สลับบัส: หากทั้งสองส่วนของบัสกำลังทำงานขนานกันผ่านเบรกเกอร์สลับบัส เชื่อมโยงกระโดดเบรกเกอร์สลับบัส เพื่อแยกบัสที่ไม่ต่อกราวด์

• คำแนะนำในการดำเนินการทางเทคนิค: เพิ่มการป้องกันกระแสลำดับศูนย์ เมื่อมีการทำงานของกระแสเกินหรือกระแสลำดับศูนย์ อุปกรณ์ป้องกันควรกระโดดเบรกเกอร์ของตัวเองและส่งคำสั่งกระโดดเชื่อมโยงไปยังเบรกเกอร์ที่จ่ายไฟเข้ามาและเบรกเกอร์สลับบัสที่เกี่ยวข้อง ผู้ผลิตอุปกรณ์ป้องกันควรแก้ไขแผนภาพตรรกะการเชื่อมโยงและอัปเกรดซอฟต์แวร์ตามตรรกะนี้

3.2 การปรับปรุงการป้องกันโดยอาศัยแรงดันลำดับศูนย์

• ฟังก์ชันการป้องกันแรงดันลำดับศูนย์เกิน/กระโดด: เพิ่มการป้องกันแรงดันลำดับศูนย์เกินลงในแผนการป้องกันบัสเป็นการสำรองเมื่อหม้อแปลงบริการสถานีที่ต่อกราวด์ไม่ทำงาน หากแรงดันลำดับศูนย์เกินค่าที่กำหนดนานกว่าเวลาที่ตั้งไว้ กระโดดเบรกเกอร์ที่จ่ายไฟเข้ามาหรือเบรกเกอร์สลับบัสโดยอัตโนมัติ

• การประสานงานกับสถานะการทำงานของหม้อแปลงต่อกราวด์: เชื่อมโยงฟังก์ชันการป้องกันแรงดันลำดับศูนย์กับสัญญาณสถานะการทำงานของหม้อแปลงบริการสถานีที่ต่อกราวด์: เมื่อหม้อแปลงต่อกราวด์ทำงานปกติ การป้องกันแรงดันลำดับศูนย์ทำงานในโหมดแจ้งเตือน เมื่อหม้อแปลงต่อกราวด์ไม่ทำงาน การป้องกันแรงดันลำดับศูนย์เปลี่ยนเป็นโหมดกระโดด

• หมายเหตุการดำเนินการ – มาตรการป้องกันการกระโดดผิดพลาด: เพิ่มเวลาหน่วงเพื่อป้องกันการกระโดดผิดพลาดเนื่องจากสัญญาณรบกวนชั่วคราว ใช้ตรรกะเกณฑ์ "AND" (เช่น แรงดันลำดับศูนย์ + สถานะหม้อแปลงต่อกราวด์ไม่ทำงาน) เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ

3.3 การปรับปรุงวงจรควบคุม (การเสริมฮาร์ดแวร์)

• เพิ่มวงจรเชื่อมโยงฮาร์ดแวร์ระหว่างอุปกรณ์ป้องกันหม้อแปลงบริการสถานีที่ต่อกราวด์และอุปกรณ์ป้องกันเบรกเกอร์ที่จ่ายไฟเข้ามา เมื่อหม้อแปลงต่อกราวด์กระโดด สัญญาณกระโดดจากขาเอาต์พุตของอุปกรณ์ป้องกัน → กระตุ้นขาเอาต์พุตของอุปกรณ์ป้องกันที่จ่ายไฟเข้ามา → กระโดดเบรกเกอร์ที่จ่ายไฟเข้ามา

• ในระหว่างการดำเนินงานโอนย้ายอัตโนมัติของบัสทาย เมื่อเครื่องมือป้องกันบัสทายส่งสัญญาณให้ตัดวงจรเบรกเกอร์ขาเข้า มันจะส่งสัญญาณผ่านทางเทอร์มินัลเอาต์พุตเชื่อมโยงของตน → ไปยังเทอร์มินัลเอาต์พุตของเครื่องมือป้องกันสวิตช์แปลงไฟฟ้าภาคพื้นดิน → เพื่อตัดวงจรเบรกเกอร์แปลงไฟฟ้าภาคพื้นดิน

3.4 การดำเนินการปรับปรุงที่หน้างาน
ตามที่แสดงในตาราง 1 ทั้งทางเลือกที่ 1 และทางเลือกที่ 2 ต้องการการแก้ไขและการอัปเกรดเครื่องมือป้องกัน อย่างไรก็ตาม สถานีไฟฟ้าหลักศูนย์ประชุมและนิทรรศการและสถานีไฟฟ้าหลักสนามกีฬาเมืองเป็นสถานีไฟฟ้าที่มีอายุมากแล้วและอุปกรณ์ได้หมดประกันนานแล้ว การดำเนินการทางเลือกที่ 1 หรือทางเลือกที่ 2 จะต้องให้ผู้ผลิตเครื่องมือป้องกันเดิมทำการอัปเกรดซอฟต์แวร์ ซึ่งจำเป็นต้องใช้แรงงานและเงินลงทุนจำนวนมาก ดังนั้น บุคลากรปฏิบัติการจึงเลือกทางเลือกที่ 3 คือการดำเนินการปรับปรุงที่หน้างานโดยการเพิ่มวงจรเชื่อมโยงแบบฮาร์ดไวร์

เมื่อหม้อแปลงต่อพื้นดินถูกตัดออกเนื่องจากข้อผิดพลาด จะต้องมีการล็อกเชื่อมเพื่อตัดเบรกเกอร์สายจ่ายไฟเข้า เมื่อตรวจสอบพบว่าเอาต์พุตสำรอง 1, 2 และ 3 ยังไม่ได้ใช้งาน หลังจากการดำเนินงานของรถไฟสิ้นสุดลง บุคลากรซ่อมบำรุงได้ยื่นคำขออนุญาตทำงานไปยังผู้ควบคุมอุปกรณ์ ("ขอรับใบอนุญาตทำงาน") ผู้ควบคุมดำเนินการถ่ายโอนโหลดตามข้อกำหนดการปฏิบัติงาน และอนุมัติใบอนุญาตทำงานเมื่อเงื่อนไขเหมาะสมสำหรับการก่อสร้าง

สำหรับวงจรล็อกเชื่อมเพื่อการตัด: เอาต์พุตสำรอง 2 (ขั้ว 517/518) บนบอร์ดปลั๊กสัญญาณหมายเลข 5 ของอุปกรณ์ป้องกัน WCB-822C — คอนแทคแบบเปิดปกติ — ถูกร้อยต่ออนุกรมเข้ากับวงจรล็อกเชื่อมแบบฮาร์ดไวร์ที่เพิ่มเข้ามาใหม่ จากนั้นวงจรนี้จะเชื่อมต่อไปยังขั้วเปิดปกติของเอาต์พุต 5 (ขั้ว 13/14) บนบอร์ดเอาต์พุตหมายเลข 4 ของอุปกรณ์ป้องกัน WBH-818A สำหรับตู้สวิตช์เกียร์สายจ่ายไฟเข้า เมื่อสัญญาณเอาต์พุตออกมาจากเทอร์มินัลบล็อก เบรกเกอร์สายจ่ายไฟเข้าจะตัดออก การเดินสายฮาร์ดไวร์ถูกติดตั้งระหว่างตู้สวิตช์เกียร์หม้อแปลงต่อพื้นดินและตู้สวิตช์เกียร์สายจ่ายไฟเข้า และรวมเข้ากับวงจรล็อกแบบฮาร์ดไวร์ผ่านลิงก์แผ่นกดทางกายภาพ การเสียบหรือถอนแผ่นกดแข็งนี้จะกำหนดว่าฟังก์ชันการล็อกมีผลใช้งานหรือไม่

จุดปรับปรุงสำหรับส่วนบัสอื่นๆ มีลักษณะเหมือนกันกับข้างต้น ในระหว่างการปรับปรุงทั้งสองส่วนของบัส จะใช้สายจ่ายไฟเข้าแบบแบ่งส่วนเพื่อให้มั่นใจว่าการจ่ายไฟไปยังพื้นที่บริการแต่ละแห่งไม่หยุดชะงัก จึงลดผลกระทบต่อการบำรุงรักษาอุปกรณ์หลังการปฏิบัติงานให้น้อยที่สุด

หลังจากการปรับปรุงเสร็จสมบูรณ์ ได้มีการทดสอบรีเลย์ป้องกันเพื่อยืนยันการทำงานของฟังก์ชันล็อกเชื่อมเพื่อการตัด เมื่อยืนยันว่าเป็นปกติแล้ว ระบบจึงถูกนำไปใช้งานทันที

เกี่ยวกับการล็อกเชื่อมเพื่อตัดหม้อแปลงสถานีบริการต่อพื้นดินบนบัสที่ไม่มีพลังงานในระหว่างการทำงานของระบบเปลี่ยนอัตโนมัติของบัสไท (BATS): เมื่อตรวจสอบพบว่าเอาต์พุตสำรอง 3 ถึง 7 ยังไม่ได้ใช้งาน หลังจากการดำเนินงานของรถไฟสิ้นสุดลง บุคลากรซ่อมบำรุงได้ยื่นคำขออนุญาตทำงานไปยังผู้ควบคุมอุปกรณ์ ผู้ควบคุมดำเนินการสลับโหลดตามความต้องการของการปฏิบัติงาน และให้การอนุมัติเมื่อเงื่อนไขสำหรับการก่อสร้างพร้อมใช้งาน

สำหรับการปรับปรุงภาคสนามของหม้อแปลงสถานีบริการต่อพื้นดินส่วนที่ I ของบัส: เพิ่มวงจรฮาร์ดไวร์ใหม่ เอาต์พุตสำรอง 3 (ขั้ว 519/520) บนบอร์ดปลั๊กสัญญาณหมายเลข 5 ของอุปกรณ์ป้องกัน WBT-821C — คอนแทคแบบเปิดปกติ — ถูกร้อยต่ออนุกรมเข้ากับวงจรฮาร์ดไวร์ใหม่ ซึ่งต่อมาจะเชื่อมต่อไปยังขั้วเปิดปกติของเอาต์พุตสำรอง 1 (ขั้ว 514/515) บนบอร์ดเอาต์พุตหมายเลข 5 ของอุปกรณ์ป้องกัน WCB-822C ในตู้สวิตช์เกียร์หม้อแปลงสถานีบริการต่อพื้นดินส่วนที่ I เมื่อสัญญาณออกทางเทอร์มินัล เบรกเกอร์หม้อแปลงต่อพื้นดินจะตัดออก วงจรฮาร์ดไวร์ใหม่ถูกติดตั้งที่ประตูตู้ควบคุมระดับสองของทั้งตู้สวิตช์เกียร์หม้อแปลงต่อพื้นดินและตู้สวิตช์เกียร์บัสไท และเชื่อมต่อกับวงจรล็อกแบบฮาร์ดไวร์ผ่านลิงก์แผ่นกดทางกายภาพ ฟังก์ชันการล็อกสามารถเปิดหรือปิดได้โดยการเสียบหรือถอนแผ่นกดแข็ง

สำหรับการปรับปรุงภาคสนามของหม้อแปลงสถานีบริการต่อพื้นดินส่วนที่ II ของบัส: เพิ่มวงจรฮาร์ดไวร์ใหม่ เอาต์พุตสำรอง 4 (ขั้ว 311/312) บนบอร์ดปลั๊กขยายหมายเลข 3 ของอุปกรณ์ป้องกัน WBT-821C — คอนแทคแบบเปิดปกติ — ถูกร้อยต่ออนุกรมเข้ากับวงจรฮาร์ดไวร์ใหม่ ซึ่งต่อมาจะเชื่อมต่อไปยังขั้วเปิดปกติของเอาต์พุตสำรอง 1 (ขั้ว 514/515) บนบอร์ดเอาต์พุตหมายเลข 5 ของอุปกรณ์ป้องกัน WCB-822C ในตู้สวิตช์เกียร์หม้อแปลงสถานีบริการต่อพื้นดินส่วนที่ II เมื่อสัญญาณออกทางเทอร์มินัล เบรกเกอร์หม้อแปลงต่อพื้นดินจะตัดออก วงจรฮาร์ดไวร์ใหม่ถูกติดตั้งที่ประตูตู้ควบคุมระดับสองของทั้งตู้สวิตช์เกียร์หม้อแปลงต่อพื้นดินและตู้สวิตช์เกียร์บัสไท และเชื่อมต่อกับวงจรล็อกแบบฮาร์ดไวร์ผ่านลิงก์แผ่นกดทางกายภาพ ฟังก์ชันการล็อกสามารถเปิดหรือปิดได้โดยการเสียบหรือถอนแผ่นกดแข็ง

การปรับปรุงสัญญาณล็อกเชื่อมเพื่อการตัดของหม้อแปลงสถานีบริการต่อพื้นดินบนบัสที่ไม่มีพลังงานในระหว่างการเริ่มต้นระบบเปลี่ยนอัตโนมัติของบัสไท ได้เสร็จสมบูรณ์ในกระบวนการปรับปรุงบัสเดี่ยวที่กล่าวมาข้างต้นสำหรับส่วนบัสที่เกี่ยวข้อง

4. สรุป

ในฐานะจุดกลางที่ถูกนำเข้ามาโดยมนุษย์ในระบบไฟฟ้าที่มีโครงสร้างจุดกลางไม่ต่อพื้นดิน หม้อแปลงต่อพื้นดินมีบทบาทสำคัญในการรับประกันความปลอดภัยและเสถียรภาพของการดำเนินงานของระบบ การปรับปรุงที่อธิบายไว้ข้างต้นช่วยเพิ่มความปลอดภัยของระบบอย่างมีนัยสำคัญเมื่อหม้อแปลงต่อพื้นดินถูกนำออกจากบริการ โดยหลีกเลี่ยงความเสี่ยงจากแรงดันเกินและความเสียหายของอุปกรณ์ที่เกิดจากการทำงานโดยไม่มีจุดต่อพื้นดิน ก่อนการดำเนินการจริง จำเป็นต้องทำการตรวจสอบอย่างละเอียดตามรุ่นอุปกรณ์เฉพาะและพารามิเตอร์ของระบบ