טיפול באחריות קרקע חד-פאזה בקו התפוצה של 35kV

קווים התפלגותיים: רכיב מפתח במערכות חשמל

קווים התפלגותיים הם רכיב מרכזי במערכות חשמל. על מסילה של אותה מתח, מחוברים מספר קווי התפצלות (לכניסה או יציאה), כל אחד עם ענפים רבים המארגנים באופן רדיאלי ומחברים לטרנספורמיטורים התפלגותיים. לאחר שמורדים למתח נמוך על ידי הטרנספורמיטורים הללו, החשמל מסופק למשתמשי סוף מגוונים. במערכות התפלגותיות כאלה, מתרחשות תכופות תקלות כגון קצר בין פאזה לפאזה, זרם יתר (יתר העמסה) ותקלות פאזה יחידה לקרקע. מהן, תקלות פאזה יחידה לקרקע הן הנפוצות ביותר, מהוות מעל 70% מהתקלות הכוללות של המערכת. בנוסף, רבות מהתקלות קצר מתח מתחילה כתקלות פאזה יחידה לקרקע שמתפתחות לשגיאות קצר מתח רב-פאזה.

תקלות פאזה יחידה לקרקע מתארות מצבים בהם אחת משלוש הפאזות (A, B או C) בקו התפלגות נשבר ונופל לקרקע, מתחבר לעצים, מבנים, עמודים או מגדלים, ויוצר מסלול מוליך עם הקרקע. הן יכולות גם לנבוע מיתר מתח שנגרם מברקים או ממצבי אטמוספירה אחרים, שפוגעים במבודד של ציוד התפלגות, גורמים להפחתה משמעותית בהשראת מבודד לקרקע.

כאשר מתרחשת תקלה פאזה יחידה לקרקע במערכת מיתר נמוך, לא נוצרת מעגל תקלה מלא ישירות. הזרם הקפציטרי לקרקע הרבה יותר קטן מהזרם המטען, והמתחים הקו של המערכת נשארים סימטריים, כך שהספק למשתמשים אינו מופסק מיד. לכן, התקנות מאפשרות המשך פעולה עם תקלה אחת לקרקע עד לשני שעות. עם זאת, המתח על הפאזות שאינן מוטות עולה יחסית לקרקע, מה שמאיים על המבודד. לכן, על קווים עם תקלה קרקעית קיימת להיות זוהים וטופלו במהירות.

א. זיהוי תקלות פאזה יחידה לקרקע על מסילות עזר של 35kV

כאשר מתרחשות תקלות פאזה יחידה לקרקע, פרו-רזוננס, אובדן פאזה או התפוצצות מנגנוני הגנה במתח גבוה בטרנספורמיטורי מתח (VTs), התופעות המושגות יכולות להיות דומות, אך ניתוח זהיר מראה הבדלים ברורים.

• תקלה פאזה יחידה לקרקע:
  התחנה והמערכת SCADA ישלחו אותות כמו "מסילה 35kV קרקע" או "סליל השמדת קשת מספר X פעיל." הגנה רלאית לא מפעילה את הניתוק אך מפעילה אותות אזעקה. המתח של הפאזה המוטה יורד, בעוד המתחים של שתי הפאזות האחרות עולים. נורת ההצגה של VT עבור הפאזה המוטה מאדה, בעוד שתי האחרות מתבהרות. בתקלה קרקעית מוצקה (מתכתית), המתח של הפאזה המוטה יורד לאפס, ומתחים פאזה לקרקע של שתי הפאזות האחרות עולים פי √3, בעוד המתחים הקו נשארים ללא שינוי. הפלט 3V₀ של VT קורא בערך 100V, והאור המ庶续上文 抑制线圈承载电流，等于其抽头设置对应的补偿电流。如果安装了小电流故障线路选择器，它将激活并识别故障线路。如果故障在变电站内，物理迹象如可见电弧、烟雾和响亮的电气噪音使故障点更容易识别。

• 铁磁谐振：
  产生中性点位移电压，改变三相相电压。通常，一相电压升高而其他两相降低，或者相反，线电压也随之变化。由于中性点电压不为零，消弧线圈中有电流流过，根据位移电压的大小可能会出现“母线接地”信号。

• 缺相：
  失相上游侧的电压上升到正常电压的1.5倍，而下游电压降为零。故障相的电流变为零，其他两相电压略有下降。线电压保持不变。3V₀读数约为50V，消弧线圈承载电流，并发出接地信号。用户可能会报告停电。

• 电压互感器高压熔丝熔断：
  熔断相的电压显著下降（通常低于正常相电压的一半），而其他相电压不上升。线电压变得不平衡。母线上所有出线触发“电压回路开路”报警。3V₀读数约为33V，并发出接地信号。

虽然这四种情况——单相接地、铁磁谐振、缺相和电压互感器熔丝熔断——表现出相似的症状，但通过仔细分析相电压、线电压、3V₀、消弧线圈电流、SCADA自动化信号以及控制室操作员的报告，可以准确区分单相接地故障。

II. 35kV辅助母线单相接地故障处理过程

当35kV线路发生接地故障时，万安变电站的35kV母线会发出接地报警。应立即通知中央控制站人员检查站内设备和保护状态（包括3V₀电压、小电流故障线路选择器状态、消弧线圈温度/电流等），并派遣线路运行班组进行线路巡视。在收到中央站确认接地故障的反馈后，应进行试送电（试跳闸）。试送电前必须通知重要用户。

对于没有试送电装置的系统，可以通过SCADA进行远程跳闸，但必须先转移下游变电站的负荷。对于内部桥接系统，必须禁用自动转换开关（ATS），以防止其将故障转移到健康部分。一旦确定特定线路有故障，应优先转移其负荷，然后再将其从服务中移除。然后应通知线路运行班组和中央站人员巡视35kV线路，并检查相关35kV变电站内的35kV设备。

为了防止故障升级为相间短路——可能导致突然停电——必须迅速定位并隔离故障设备。此外，为了防止消弧线圈过热和损坏，故障设备应在2小时内隔离。应监测线圈的温升并保持在55°C以下。如果超过该温度，必须立即停止单相接地运行，并断开故障设备。如果接地状况持续超过2小时，必须向上级管理层报告。

III. 结论

当配电线路发生单相接地故障时，线路电压的大小和相位保持不变，允许短期内继续运行而不必断开故障设备。虽然这提高了供电可靠性，但两个健康相的电压上升到线间水平，增加了绝缘击穿和随后的两相接地短路的风险。这对变电站设备和配电网的安全经济运行构成重大风险。因此，应尽可能预防此类故障，一旦发生，必须迅速找到并消除故障点，以提高整体供电可靠性。

קווים התפלגותיים: רכיב מפתח במערכות חשמל

קווים התפלגותיים הם רכיב מרכזי במערכות חשמל. על מסילה של אותה מתח, מחוברים מספר קווי התפצלות (לכניסה או יציאה), כל אחד עם ענפים רבים המארגנים באופן רדיאלי ומחברים לטרנספורמיטורים התפלגותיים. לאחר שמורדים למתח נמוך על ידי הטרנספורמיטורים הללו, החשמל מסופק למשתמשי סוף מגוונים. במערכות התפלגותיות כאלה, מתרחשות תכופות תקלות כגון קצר בין פאזה לפאזה, זרם יתר (יתר העמסה) ותקלות פאזה יחידה לקרקע. מהן, תקלות פאזה יחידה לקרקע הן הנפוצות ביותר, מהוות מעל 70% מהתקלות הכוללות של המערכת. בנוסף, רבות מהתקלות קצר מתח מתחילה כתקלות פאזה יחידה לקרקע שמתפתחות לשגיאות קצר מתח רב-פאזה.

תקלות פאזה יחידה לקרקע מתארות מצבים בהם אחת משלוש הפאזות (A, B או C) בקו התפלגות נשבר ונופל לקרקע, מתחבר לעצים, מבנים, עמודים או מגדלים, ויוצר מסלול מוליך עם הקרקע. הן יכולות גם לנבוע מיתר מתח שנגרם מברקים או ממצבי אטמוספירה אחרים, שפוגעים במבודד של ציוד התפלגות, גורמים להפחתה משמעותית בהשראת מבודד לקרקע.

כאשר מתרחשת תקלה פאזה יחידה לקרקע במערכת מיתר נמוך, לא נוצרת מעגל תקלה מלא ישירות. הזרם הקפציטרי לקרקע הרבה יותר קטן מהזרם המטען, והמתחים הקו של המערכת נשארים סימטריים, כך שהספק למשתמשים אינו מופסק מיד. לכן, התקנות מאפשרות המשך פעולה עם תקלה אחת לקרקע עד לשני שעות. עם זאת, המתח על הפאזות שאינן מוטות עולה יחסית לקרקע, מה שמאיים על המבודד. לכן, על קווים עם תקלה קרקעית קיימת להיות זוהים וטופלו במהירות.

א. זיהוי תקלות פאזה יחידה לקרקע על מסילות עזר של 35kV

כאשר מתרחשות תקלות פאזה יחידה לקרקע, פרו-רזוננס, אובדן פאזה או התפוצצות מנגנוני הגנה במתח גבוה בטרנספורמיטורי מתח (VTs), התופעות המושגות יכולות להיות דומות, אך ניתוח זהיר מראה הבדלים ברורים.

• תקלה פאזה יחידה לקרקע:
  התחנה והמערכת SCADA ישלחו אותות כמו "מסילה 35kV קרקע" או "סליל השמדת קשת מספר X פעיל." הגנה רלאית לא מפעילה את הניתוק אך מפעילה אותות אזעקה. המתח של הפאזה המוטה יורד, בעוד המתחים של שתי הפאזות האחרות עולים. נורת ההצגה של VT עבור הפאזה המוטה מאדה, בעוד שתי האחרות מתבהרות. בתקלה קרקעית מוצקה (מתכתית), המתח של הפאזה המוטה יורד לאפס, ומתחים פאזה לקרקע של שתי הפאזות האחרות עולים פי √3, בעוד המתחים הקו נשארים ללא שינוי. הפלט 3V₀ של VT קורא בערך 100V, והאור המדכא הרמוני מאיר. סליל השמדת הקשת נושא זרם השווה לזרם ההצבה המתאים לתפוצתו. אם מותקן בחירת קו תקלה בתזוזה קטנה, הוא יופעל ויזהה את הקו המוטה. אם התקלה בתוך תחנת הכוח, סימנים פיזיים כמו קשתות נראהות, עשן וקולות חשמליים חזקים ייעשו להתקלה קל יותר לזהות.

• פרו-רזוננס:
  נוצר מתח נקודת נייטרלית, משנה את המתחים של שלושת הפאזות. בדרך כלל, מתח פאזה אחת עולה בעוד שניים אחרים יורדים, או להיפך, והמתחים הקו משתנים בהתאם. מכיוון שהמתח נייטרלי אינו אפס, זרם זורם דרך סליל השמדת הקשת, ואותות "מסילה קרקע" עשויים להופיע בהתאם לגודל המתח הניטרלי.

• אובדן פאזה:
  המתח בצדמעלה של הפאזה האבודה עולה ל-1.5 פעמים המתח הנורמלי, בעוד המתח בצדמטה יורד לאפס. הזרם בפאזה המוטה הופך לאפס, והמתחים של שתי הפאזות האחרות יורדים מעט. המתחים הקו נשארים ללא שינוי. 3V₀ קורא בערך 50V, סליל השמדת הקשת נושא זרם, ואות קרקעי מופץ. משתמשים prawdopodobnie zgłaszają przerwy w dostawie energii.

• התפוצצות מנגנון הגנה במתח גבוה ב-VT:
  המתח של הפאזה שהתפוצצה יורד באופן משמעותי (בדרך כלל מתחת לחצי המתח הנורמלי של הפאזה), בעוד המתחים של הפאזות האחרות אינם עולים. המתחים הקו נעשים בלתי מאוזנים. כל המעגלים היוצאים מהמסילה מפעילים אזעקה "פתיחה של מעגל מתח". 3V₀ קורא בערך 33V, ואות קרקעי מופץ.

אם כי ארבעת המצבים הללו — תקלה פאזה יחידה לקרקע, פרו-רזוננס, אובדן פאזה והתפוצצות מנגנון הגנה במתח גבוה ב-VT — מראים תסמינים דומים, ניתוח מקיף של המתחים של הפאזות, המתחים הקו, 3V₀, זרם סליל השמדת הקשת, אותות אוטומציה SCADA ודו"חות ממבצעי חדר הבקרה יכול להבחין במדויק בין תקלה פאזה יחידה לקרקע.

II. תהליך טיפול בתקלות פאזה יחידה לקרקע במסילות עזר של 35kV

כאשר מתרחשת תקלה קרקעית בקו 35kV, מסילת 35kV בתחנת הכוח ואן מפעילה אזעקה קרקעית. יש לדווח מיד לצוות במרכז הבקרה כדי לבדוק את הציוד והגנה בתחנה (כולל מתח 3V₀, מצב בחירת קו תקלה בתזוזה קטנה, טמפרטורה/זרם של סליל השמדת הקשת, וכדומה), ולשלוח צוות תפעול לקו לסיור בקו. לאחר קבלת hồi אל מהמרכז המאשר תקלה קרקעית, יש לבצע ניסיונות החלפה (ניסויי ניתוק). לפני ניסיונות החלפה, יש להודיע למשתמשים קריטיים.

במערכות ללא מכשירי ניסיונות החלפה, ניתן לבצע ניתוק מרוחק באמצעות SCADA, אך יש להעביר קודם את המטענים בתחנות המשנה. במערכות עם חיבורים פנימיים, יש לנטרל את המיתגים האוטומטיים (ATS) כדי למנוע מהם להעביר את התקלה לחלקים בריאים.ברגע שקו מסוים זוהה כמוטה, יש לתת עדיפות להעברת המטען שלו לפני שיקראו אותו מחוץ לשירות. יש להודיע לצוות תפעול הקו וצוות המרכז לסיור בקו 35kV ולבדוק את הציוד 35kV בתחנת הכוח המעורבת.

כדי למנוע מהתקלה להתפתח לשגיאות קצר מתח בין פאזה לפאזה — שיכולות לגרום להפסקות פתאומיות — על הציוד המוטה להיות זוהה וolated במהירות. בנוסף, כדי למנוע חימום והשחתה של סליל השמדת הקשת, על הציוד המוטה להיות מבודד תוך שעתיים. יש לפקח על עליית הטמפרטורה של הסליל ולשמור אותה מתחת ל-55°C. אם היא עולה מעל זה, על הפעילות פאזה יחידה לקרקע להפסיק מיידית, והציוד המוטה צריך להיות מנתק. אם מצב הקרקע מתמשך מעבר לשעתיים, יש לדווח לניהול בכיר.

III. סיכום

כאשר מתרחשת תקלה פאזה יחידה לקרקע בקו התפלגות, גודל ומתח הפאזה של הקו נשארים ללא שינוי, מה שמאפשר המשך פעולה קצרה מבלי לנתק את הציוד המוטה. למרות שזה משפר את надежность электроснабжения, напряжение на двух здоровых фазах повышается до межфазного уровня, увеличивая риск пробоя изоляции и последующих коротких замыканий между двумя фазами и землей. Это представляет значительные риски для безопасной и экономичной работы оборудования подстанций и распределительных сетей. Следовательно, такие неисправности следует предотвращать по возможности, а при их возникновении необходимо быстро обнаружить и устранить место неисправности, чтобы повысить общую надежность электроснабжения.