Izveides raksturlielumi un strukturālais dizains ārējiem stipriem vakuuma līkstes izolētājiem
No 2009. līdz 2010. gada laikā Valsts tīkls atradās mērķtiecīgā fāzē, pievēršoties stipra lielapjoma tīkla plānošanai, veicot galveno tehnoloģiju un ražošanas iekārtu pētījumus un izstrādi, kā arī īstenojot dažādus sektoros pilotprojektus. Periods no 2011. līdz 2015. gadam atzīmēja pilnīgas konstrukcijas fāzi, kurā tika sākotnēji veidota operatīvā kontroles un interaktīva servisa sistēma lielapjoma tīklam, un tika panākti būtiski progresi galvenajās tehnoloģijās un iekārtās, kas vēlāk tika plaši pielietotas.
No 2016. līdz 2020. gada laikā tas ieņēma vadības un modernizācijas stadiju, ar vienotu un stipru lielapjoma tīklu pilnībā izveidotu, un tehnoloģijas un iekārtas sasniedzis starptautiski augstus līmeņus. Tad tīkla resursu optimizācijas spējas tika būtiski uzlabotas. Lai atbildētu nacionālā lielapjoma tīkla attīstības mērķiem, galvenajos tīkos instalētie ārējie šķērsošanas vakuumbrīvdabas slodzes automāti ir jānodrošina ar mikrodatoru balstītu augstassensitīvu aizsardzību, kas nozīmē zemu minimālo primāro darbības strāvas vērtību.
Tāpēc, papildus tam, ka katram no trim posmiem ir nepieciešams atsevišķs strāves transformators diferenciālas aizsardzībai, ārējie šķērsošanas vakuumbrīvdabas slodzes automāti arī jāaprīko ar atlikusīs strāves transformatoru mikrodatora aizsardzībai, lai nodrošinātu precīzu cirkulācijas aizsardzību mikrodatoram. Parastie atlikusīs strāves transformatori ir lieli, smagi un nīga precizitāte.
Ietekmēts faktoriem, piemēram, ierobežotam montāžas telpai un ilgam sekundārajam vada ceļam, tie grūti varētu apmierināt mikrodatora aizsardzības prasības ārējiem šķērsošanas vakuumbrīvdabas slodzes automātiem. Pašlaik visi ārējie slodzes automāti, kas atbilst nacionālā lielapjoma tīkla prasībām, tiek ražoti ārzemju uzņēmumiem, kas rada augstus izmaksas. Lai pielāgotos nacionālā lielapjoma tīkla attīstības prasībām, ir nepieciešams izstrādāt ārējos slodzes automātus, kas atbilst nacionālā lielapjoma tīkla vajadzībām.
Pašreiz mums jārisina galvenais tehniskais izaicinājums - izstrādāt atlikusīs strāves transformatorus mikrodatora aizsardzībai, kas var tikt izmantoti kopā ar šiem slodzes automātiem, atbilstot prasībām par maziem telpu izmantošanu, augsta sensitivitātes cirkulācijas mikrodatora aizsardzību un precīzu darbību, un sākotnēji sasniegt atlikusīs strāves transformatoru mikrodatora aizsardzības lokalizāciju.
Atlikusīs strāves transformatoru mikrodatora aizsardzības lietojuma un veiktspējas prasības
Atlikusīs strāves transformators (nullsekvenču strāves transformators) ir speciāli izstrādāts strāves transformators, lai transformētu atlikusīs strāves (nullsekvenču strāvu). Tā lietošana ir vienfase zemes savienojuma aizsardzība neitrālajās izolētajās sistēmās. Trīs fāzes vednes caur transformatora kodolu ekrānu tiek novadītas vienlaikus, kā primārā transformatora vāka.
Kad sistēma darbojas normāli, trīs fāžu strāves fazu summa ir nulle, un atlikusīs strāves transformatora sekundārā pusē nav izvades. Kad notiek vienfase zemes savienojuma kļūda kādā līnijā, atlikusīs strāves transformatora primārā strāva sasniedz releja vai mikrodatora aizsardzības minimālo darbības strāvu, aktivizējot aizsardzības ierīci, lai darbotos.
Citas situācijās tā paliek neaktivna. Parastajos atlikusīs strāves transformatoros sekundārā pusē tiek tieši savienots ar releju. Jo transformatora primārā vāka skaita ir parasti 1, sekundārā vāka skaita ir ļoti mazs. Parasto atlikusīs strāves transformatoru minimālā primārā darbības strāva parasti ir starp 2,4A un 10A, un parasto atlikusīs strāves transformatoru nomālinātā primārā strāva parasti tiek izvēlēta diapazonā no 15A līdz 300A. Lai apmierinātu precizitātes prasības, transformatora kodola šķērsprofils ir izstrādāts relatīvi liels, tāpēc tā izmēri ir lieli, svars ir smags, precizitāte ir zema, un sekundārās slodzes ir mazas.
Ja kļūdas strāva ir mazāka par 2,4A, parastais transformators nespēj izsniegt pietiekamu strāvu, lai aktivizētu releju, radot "nederīgu zonu". Tāpēc, lai transformatoram būtu iespējams sniegt precīzu aizsardzību mikrodatoram plašā darbības strāvas diapazonā bez "nederīgas zonas", ir nepieciešams izstrādāt īpašu atlikusīs strāves transformatoru, kas var tikt izmantots kopā ar mikrodatora aizsardzību.
Ierobežots ar slodzes automāta montāžas telpu, īpašais atlikusīs strāves transformators, kas tiek izmantots kopā ar mikrodatora aizsardzību, ne tikai jābūt mazam izmēram un vieglam svaram, bet arī nepieciešama augsta precizitātes sekundārā izvade un liela sekundārā slodze. Parasti transformatora primārā darbības strāva ir jābūt starp 0,2A un 10A. Ja transformatoram varētu nodrošināt labu lineāritāti un sensitivitāti, ņemot vērā lielu sekundārās slodzes izvadi, tā varētu apmierināt mikrodatora aizsardzības prasības un izvairīties no "nederīgas zonas" radīšanās.
Atlikusīs strāves transformatoru mikrodatora aizsardzības struktūras dizains
Transformatora noteiktās slodzes parametru izvēle
Ārējie šķērsošanas vakuumbrīvdabas slodzes automāti parasti tiek instalēti ārpus telpām un ir tālu no atbalstošām automatizācijas ierīcēm. Tomēr mikrodatora aizsardzībai pašai ir ļoti zema slodze. Izstrādājot atlikusīs strāves transformatoru, noteiktā slodze galvenokārt ņem vērā transformatora sekundārā vada slodzi. Jo mikrodatora aizsardzības ierīce parasti ir tālu no ārpus telpām instalētajiem šķērsošanas slodzes automātiem, transformatora noteiktā slodze parasti tiek izvēlēta relatīvi liela, ar maksimālo aptuveni 200Ω (šo slodzi var noteikt atkarībā no patērētāja faktiskajām vajadzībām).
Primārā un sekundārā vākas skaita, kodola forma un materiāla izvēle
Atlikusīs strāves transformatori mikrodatora aizsardzībai prasa ļoti augstu sensitivitāti un ir jāreaģē ātri un precīzi. Sensitivitāte attiecas uz transformatora sekundārā vāka spēju reaģēt uz cirkulāciju, ko var aprakstīt šādi: pie noteiktā cirkulācijas daudzuma, jo augstāks indukcija elektriskā sprieguma atšķirīgs transformatoru, jo augstāka ir to sensitivitāte.
Sensitivitāte ir saistīta ar transformatora primārā un sekundārā vāka skaita. Jo vairāk sekundārā vāka skaita, jo augstāka ir sensitivitāte. Atlikusīs strāves transformators tiek tieši instalēts uz trīs fāžu primārām vednēm, un primārā vedne ir aizsargājamā līnija, ar primārā vāka skaita 1. Palielināt primārā vāka skaitu nav praktiski.
Sekundārā vāka indukcija elektriskā sprieguma U2=4,44f⋅N2⋅μ⋅I1⋅S, kur:
I1 atzīmē nomālināto primāro strāvu.
S ir transformatora kodola šķērsprofila platums.
μ ir magnetiskā caurvedība.
f ir frekvence.
N2 ir sekundārā vāka skaita.
Kā redzams no formulas, tā kā transformatora montāžas pozīcijas ierobežojumi, transformatora ārējie izmēri nevar būt ļoti lieli. Tāpēc transformatora kodola šķērsprofils ir salīdzinoši mazs. Lai palielinātu transformatora sensitivitāti, ir jāpalielina sekundārā vāka skaita vai jāuzlabo transformatora kodola magnetiskā caurvedība.
Ārējo slodzes automātu nomālinātā primārā strāva parasti ir 630A vai mazāk. Ņemot vērā transformatora kodola mazos šķērsprofila platumu, lai nodrošinātu augstu sensitivitāti, eksperimentālās metodes liecina, ka sekundārā vāka skaita parasti tiek sākotnēji iestatīts starp 1500 un 2000. Konkrētais skaitlis var tikt noteikts atkarībā no sekundārās slodzes un transformatora sekundārās izvades elektrosprieguma, kas nepieciešams mikrodatoram.
Kad kodola šķērsprofils, skaita un sekundārā slodze ir noteiktas, parametrs, kas ietekmē transformatora sekundāro indukciju elektriskā sprieguma (t.i., sensitivitāti), ir tikai saistīts ar transformatora kodola magnetiskā caurvedība. Tāpēc ir ļoti svarīgi noteikt transformatora kodola materiālu. Vēlāk minētās transformatora lineāritāte un atlikusīs īpašības arī ir cieši saistītas ar transformatora kodola materiālu.
Analizējot Tabulā 1 datus, gan nanokristāliskais legāls, gan Metglas ir augstākā magnetiskā caurvedība. Tomēr Metglas saturēšanas indukcijas intensitāte ir salīdzinoši zema, un tā ir dārga tirgū. Ņemot vērā vispārējo, mēs prioritāti izvēlamies nanokristālisko legālu kā materiālu.Transformatora sensitivitāte nav tikai tieši proporcionāla transformatora kodola magnetiskā caurvedība, bet arī tieši saistīta ar kodola formu un magnētiskā ceļa garumu.
Parasti, lai palielinātu transformatora sensitivitāti, izmantojot augstākās magnetiskās caurvedības materiālus kodolam, mēs cenšamies pēc iespējas samazināt transformatora kodola magnētisko ceļu, lai samazinātu magnētisko noplūsmu un nodrošinātu kodola izmantošanas efektivitāti. Parasti apļa kodols ir īsākais magnētiskais ceļš. Tomēr, tā kā ārējie šķērsošanas slodzes automāti trīs fāžu primārās vednes ir novietotas blakus viena otrai, kad telpa to atļauj, kodols jādizaina kā elipse, balstoties uz trīs fāžu primārās vednes novietojumu un attālumu. Transformatora forma un tās pozicionālā attiecība ar primāro vedni ir parādīta Attēlā 1.
Atlikusīs strāves transformators ir jāspēj ātri reaģēt uz neatbilstošiem cirkulācijas stāvokļiem sistēmā un nodrošināt darbības spējīgu elektrosprieguma signālu mikrodatora aizsardzības ierīcei. Transformatoram ir jābūt labai lineāritātei, lai tieši atspoguļotu sistēmas darbības stāvokli. Lineāritāte attiecas uz transformatora ieejas strāvas maiņas attiecību pret transformatora izvades elektrosprieguma maiņu, kas ir konstante, kā parādīts Attēlā 2.
transformatora ir tikai saistīts ar transformatora kodola magnetiskā caurvedība. Tāpēc ir ļoti svarīgi noteikt transformatora kodola materiālu. Vēlāk minētās transformatora lineāritāte un atlikusīs īpašības arī ir cieši saistītas ar transformatora kodola materiālu.
Sistēmā parasti tiek prasīts, lai slodzes automāta minimālā primārā darbības strāva būtu zemāka par 10A. Tāpēc parasti tiek prasīts, lai, kad transformatora primārā strāva ir zemāka par 10A, labāk būtu transformatora ieejas strāvas maiņas attiecība pret transformatora izvades elektrosprieguma maiņu lineāra, lai to varētu izmantot. Transformatora lineāritātes prasība ir jāveic vairākas reizes testēšana.
Pēc tam, kad transformatora kodola magnetiskā caurvedība un sekundārā slodze ir noteiktas, transformatora izvades elektrosprieguma lineāritāte tiek nodrošināta, pielāgojot transformatora kodola šķērsprofila platumu vai sekundārā vāka skaitu. Tomēr reālās sistēmās bieži ir citi faktori, kas ietekmē transformatora spēju sniegt precīzu elektrosprieguma signālu mikrodatora aizsardzības ierīcei.
Montējot transformatoru, tas jānovieto uz trīs fāžu vednēm, kas novietotas blakus viena otrai. Kad primārā vedne nonāk nomālinātajā strāvā, atlikusīs strāves transformators tiek iedarbināts ar trīs fāžu strāvām radītajiem magnētiskajiem laukiem, un transformatora kodola lokālā magnētiskā plūsma palielinās. Ja kodola daļa tiek pārsaturēta, transformatora lineāritāte pasliktināsies, nopietni ietekmējot sekundārās izvades elektrosprieguma lielumu. Tādējādi mikrodatora aizsardzība varētu darboties nepareizi vai nevis darboties vispār.
Reālajā darbībā, pēc tam, kad atlikusīs strāves transformatoram ir bijusi iedarbina liela zemes savienojuma strāva, un pēc aizsardzības darbības beigām un enerģijas piegādes atjaunošanas turpināšanai, ja transformatora tehniskie parametri nevar atgriezties uz stāvokli pirms iedarbina, t.i., ir atlikusīs magnētiskās preces transformatora kodolā, tā nopietni ietekmētu nākamo cirkulācijas aizsargātāja precīzo darbību.
Izstrādājot šo atlikusīs strāves transformatoru, jāņem vērā šādi punkti:
Kodols jāizmanto nanokristāliskajam legālam ar augstu magnetiskā caurvedību un zemu atlikusīs magnētisko preces. Šis materiāls ir labas pārmērīgas slodzes raksturojumi un viegli var atgriezties sākotnējā magnētiskā stāvoklī pārmērīgā strāvā. Transformatora atlikusīs elektrosprieguma var kontrolēt un novērot, ka tas nav pārāk liels, simulējot dažādas zemes savienojuma strāvas caur primāro pusi. Tomēr transformatora atlikusīs elektrospriegums parasti palielinās ar nomālināto primāro strāvas palielināšanos. Bet, kad kodols sasniedz magnētisko saturašanos, transformatora sekundārās puses atlikusīs elektrospriegums strauji palielinās.
Izstrādājot transformatoru, lai samazinātu primārās strāvas ietekmi uz atlikusīs strāves transformatora atlikusīs elektrosprieguma vērtību, izvēloties nanokristālisku legālu ar augstu magnetiskā caurvedību un zemu atlikusīs magnētisko preces, lai izgatavotu kodolu, varētu kopīgi veikt pasākumus, piemēram, palielināt transformatora kodola šķērsprofila platumu vai samazināt sekundārā vāka iekšējo rezistenci, lai samazinātu atlikusīs strāves transformatora atlikusīs elektrospriegumu.
