35kV Distribusyon Line Single-Phase Ground Fault Handling

Distribution Lines: A Key Component of Power Systems

Ang mga distribution lines usa ka importante nga komponente sa mga power systems. Sa parehas nga voltage-level busbar, gikonekta ang daghang distribution lines (para sa input o output), kung diin adunay daghang branches nga gisulayan radially ug gikonekta sa mga distribution transformers. Human sa pag-step down sa low voltage niining mga transformers, gigibit og kuryente sa daghang end users. Sa sulod niining mga distribution networks, mahimong mag-occur ang mga faults sama sa phase-to-phase short circuits, overcurrent (overload), ug single-phase-to-ground faults. Sa tanang ini, ang single-phase-to-ground faults ang labi nga kasagaran, nga naglakip sa higit pa sa 70% sa total system faults. Gihapon, daghang short-circuit faults mao ang resulta sa single-phase-to-ground faults nga naging multi-phase ground faults.

Ang single-phase-to-ground faults nagrefer sa sitwasyon kung asa bisan unsang usa sa tulo ka phases (A, B, o C) sa distribution line moguha ug mobaba sa yuta, nakasulob sa mga trees, buildings, poles, o towers, ug nag-form og conductive path sa earth. Kini usab mahimong resulta sa overvoltage gikan sa lightning o uban pang atmospheric conditions, nga nag-damage sa insulation sa mga distribution equipment, resulta sa significant drop sa insulation resistance sa yuta.

Kung mag-occur ang single-phase-to-ground fault sa low-current grounding system, wala direkta ang complete fault loop nga giform. Ang capacitive grounding current mas gamay kay sa load current, ug ang system's line voltages molabay gihapon symmetric, tungod niini dili immediate ang disruption sa power supply sa mga users. Busa, ang regulasyon nagpermyt sa continued operation sa usa ka ground fault hangtod sa 2 oras. Apan, ang voltage sa non-faulted phases naaasenso relative sa yuta, nga nagpose og banta sa insulation. Busa, kinahanglan ma-identify ug matambong ang mga lines nga may existing ground fault.

I. Identification of Single-Phase-to-Ground Faults on 35kV Auxiliary Busbars

Kung mag-occur ang single-phase-to-ground faults, ferroresonance, phase loss, o high-voltage fuse blowouts sa voltage transformers (VTs), ang observed phenomena mahimong parehas, apan ang careful analysis nagpakita sa distinct differences.

• Single-Phase-to-Ground Fault:
  Ang substation ug SCADA system mag-release og signals sama sa “35kV busbar grounding” o “Arc Suppression Coil No. X activated.” Ang relay protection dili mog trip apan trigger og alarm signals. Ang voltage sa faulted phase mobaba, apan ang uban duha ka phase voltages naaasenso. Ang VT indicator light sa faulted phase madugay, apan ang uban duha brighten. Sa solid (metallic) ground fault, ang faulted phase voltage mobaba ngadto sa zero, ug ang uban duha ka phase-to-ground voltages naaasenso sa √3 times, apan ang line voltages walay changes. Ang VT’s 3V₀ output nagbabag-o ngadto sa 100V, ug ang harmonic suppression light maglight up. Ang arc suppression coil nagdala og current, equal sa compensation current corresponding sa iyang tap setting. Kung adunay small-current fault line selector, magactivate kini ug identify ang faulted line. Kung ang fault ania sa substation, physical signs sama sa visible arcing, smoke, ug loud electrical noises makahimo kini mas easy to identify ang fault point.

• Ferroresonance:
  Genera ang neutral point displacement voltage, altering ang three-phase phase voltages. Kasagaran, ang usa ka phase voltage naaasenso apan ang uban duha mobaba, o vice versa, ug ang line voltages usab mag-change accordingly. Tungod kay ang neutral voltage dili zero, ang current nag-flow through ang arc suppression coil, ug “busbar grounding” signals mahimong mag-appear depende sa magnitude sa displacement voltage.

• Phase Loss:
  Ang voltage sa upstream side sa lost phase naaasenso ngadto sa 1.5 times sa normal voltage, apan ang downstream voltage mobaba ngadto sa zero. Ang current sa faulted phase mobaba ngadto sa zero, ug ang uban duha ka phase voltages slightly decrease. Ang line voltages walay changes. Ang 3V₀ nagbabag-o ngadto sa 50V, ang arc suppression coil nagdala og current, ug release og grounding signal. Ang users malamang mag-report og power outages.

• VT High-Voltage Fuse Blowout:
  Ang voltage sa blown phase mobaba significantly (kasagaran below half sa normal phase voltage), apan ang uban duha ka phase voltages dili naaasenso. Ang line voltages become unbalanced. Tanang outgoing circuits sa busbar trigger og “voltage circuit open” alarm. Ang 3V₀ nagbabag-o ngadto sa 33V, ug release og grounding signal.

Bagama ang four conditions—single-phase-to-ground, ferroresonance, phase loss, ug VT fuse blowout—exhibit similar symptoms, ang thorough analysis sa phase voltage, line voltage, 3V₀, arc suppression coil current, SCADA automation signals, ug reports gikan sa control room operators makapagtubag sa accurate distinction sa single-phase-to-ground fault.

II. Handling Process for 35kV Auxiliary Bus Single-Phase-to-Ground Faults

Kung mag-occur ang 35kV line grounding fault, ang Wan’an substation’s 35kV busbar mag-release og grounding alarm. Kinahanglan mapahibalo ang personnel sa central control station aron mag-inspect sa in-station equipment ug protection status (including 3V₀ voltage, small-current fault line selector status, arc suppression coil temperature/current, etc.), ug dispatch ang line operation team para sa line patrol. Human sa receipt sa feedback gikan sa central station confirming ang ground fault, performon ang trial switching (trial tripping) sa lines. Before ang trial switching, notifyon ang critical users. 

Para sa mga systems nga wala’y trial switching devices, possible ang remote tripping via SCADA, apan ang loads sa downstream substations kinahanglan transferon. Sa mga systems nga may internal bridge connections, disableon ang automatic transfer switches (ATS) aron dili mag-transfer sa fault sa healthy sections.Una nga identified ang specific line nga faulted, priorityon ang transfer sa iyang load before taking the faulty line out of service. Mapahibalo ang line operation team ug central station personnel aron mag-patrol sa 35kV line ug inspect sa 35kV equipment sa associated 35kV substation. 

Arhon ang fault nga mag-escalate ngadto sa phase-to-phase short circuit—which could cause sudden outages—kinahanglan quick location ug isolation sa faulty equipment. Gihapon, arhon ang overheating ug damage sa arc suppression coil, ang faulted equipment kinahanglan isolate within 2 hours. Monitoron ang coil’s temperature rise ug keepon sa below 55°C. Kung exceeded, stopon ang single-phase-to-ground operation immediately, ug disconnecton ang faulted equipment. Kung ang grounding condition persists beyond 2 hours, reporton ang situation sa senior management.

III. Conclusion

Kung mag-occur ang single-phase-to-ground fault sa distribution line, ang line voltage magnitude ug phase walay changes, allowing short-term continued operation without disconnecting the faulty equipment. While this improves supply reliability, ang voltage sa two healthy phases naaasenso ngadto sa line-to-line levels, increasing ang risk sa insulation breakdown ug subsequent two-phase-to-ground short circuits. This poses significant risks sa safe ug economical operation sa substation equipment ug distribution network. Therefore, such faults kinahanglan preventon where possible, ug once they occur, kinahanglan quick location ug elimination sa fault point aron enhance overall power supply reliability.