35 kV elosztási vonal egyfázisú földkapcsolódás kezelése

Elosztóvonalak: A villamos rendszerek egyik kulcsfontosságú összetevője

Az elosztóvonalak a villamos rendszerek egyik fő összetevőjét képezik. Ugyanazon feszültségi szintű buszkon vannak csatlakoztatva több elosztóvonal (befogásra vagy kifogásra), mindegyik sorban több ággal, amelyek sugározottan elrendezve kapcsolódnak az elosztó transzformátorokhoz. Ezután ezek a transzformátorok alacsonyabb feszültségre csökkentik az áramot, és számos végső felhasználóhoz juttatják. Ilyen elosztó hálózatokban gyakran fordulnak elő hibák, mint például a fázis közti rövidzárt, a túlmenő (túlterhelés) és az egyfázis-kihagyás hibák. Ezek közül az egyfázis-kihagyás hibák a leggyakrabbak, melyek a teljes rendszer hibáinak 70%-át teszik ki. Sőt, sok rövidzárt hiba eredetileg egyfázis-kihagyás hibából fejlődik, ami végül többfázisú kihagyás hibává változik.

Egyfázis-kihagyás hiba azt jelenti, hogy az elosztóvonal bármelyik fázisa (A, B vagy C) megszakad és a talajig esik, érinti a fákat, épületeket, oszlopokat vagy toronyokat, és így egy vezető útvonalat formál a talajval. Ezek a hibák gyakran porcelánbuzgók sérülése miatt is létrejönnek, amit a villám vagy más atmoszféri hatások okoznak, ami drasztikusan csökkenti a berendezések izolációs ellenállását a talajhoz képest.

Amikor egyfázis-kihagyás hiba történik egy alacsony áramú földelő rendszerben, nem keletkezik teljes hibahurok. A kondenzátoros földelő áram sokkal kisebb, mint a terhelési áram, és a rendszer vonalai feszültsége szimmetrikus marad, így a felhasználók ellátása nem zavarodik meg azonnal. Ezért a szabályzatok lehetővé teszik, hogy egy kihagyás hibával továbbra is működjön akár 2 óráig. Azonban a hiba nélküli fázisok feszültsége emelkedik a talajhoz képest, ami veszélyt jelent az izolációnak. Emiatt a kihagyás hibával rendelkező vonalakat gyorsan fel kell fedezni és kezelni.

I. Az egyfázis-kihagyás hibák azonosítása 35 kV segéd buszon

Amikor egyfázis-kihagyás hiba, ferromrezonancia, fázisvesztés vagy magasfeszültségi biztosítékporcelánbuzgó robbanása történik, a megfigyelt jelenségek hasonlóak lehetnek, de a részletes elemzés különbségeket mutat.

• Egyfázis-kihagyás hiba:
  A telephely és a SCADA rendszer jeleket ad, mint például "35 kV busz földelő" vagy "X. számú hullámmentesítő cso bekapcsolódott." A relévédelem nem áll le, hanem riasztási jeleket aktivál. A hiba fázisának feszültsége csökken, míg a másik két fázis feszültsége emelkedik. A hiba fázisának VT jelzőfénye elhalványul, míg a másik kettő fényesebb lesz. Szilárd (fém) földelő esetén a hiba fázisának feszültsége nullára csökken, a másik két fázis-talaj feszültsége √3-szeresére nő, míg a vonalfeszültségek változatlanok maradnak. A VT 3V₀ kimenete körülbelül 100 V-os, és a harmonikus szűrési jelzőfény világít. A hullámmentesítő cso áramot visz, ami a beállított szintnek megfelelő kompenzációs ármmal egyenlő. Ha van telepítve kisáramú hibavonal-választó, ez aktiválódik és azonosítja a hibás vonalt. Ha a hiba a telephelyen belül van, fizikai jelenségek, mint például látható hídvirág, füst és nagy hangú elektrikus zaj, könnyebben azonosíthatóvá teszik a hiba helyét.

• Ferromrezonancia:
  Generálódik egy neutrális pont eltolt feszültsége, ami megváltoztatja a három fázis feszültségét. Általában egy fázis feszültsége emelkedik, míg a másik kettő csökken, vagy fordítva, és a vonalfeszültségek is ennek megfelelően változnak. Mivel a neutrális feszültség nem nulla, áram folyik a hullámmentesítő cson, és "busz földelő" jelek jelentkezhetnek, attól függően, hogy milyen nagy a feszültség-elmozdulás.

• Fázisvesztés:
  A vesztes fázis felső oldali feszültsége 1,5-szeresére emelkedik a normál feszültségen, míg az alsó oldali feszültsége nullára csökken. A hiba fázisának árama nulla lesz, a másik két fázis feszültsége kissé csökken. A vonalfeszültségek változatlanok maradnak. 3V₀ körülbelül 50 V-os, a hullámmentesítő cso áramot visz, és földelő jel adódik. A felhasználók valószínűleg bejelentik a tápellátás megszakadását.

• VT magasfeszültségi biztosítékporcelánbuzgó robbanása:
  A robbant fázis feszültsége jelentősen csökken (általában a normál fázis feszültségének fele alá), míg a másik fázis feszültsége nem emelkedik. A vonalfeszültségek egyensúlytalanságot mutatnak. A buszon minden kimenő ág "feszültségkör nyitva" riasztást aktivál. 3V₀ körülbelül 33 V-os, és földelő jel adódik.

Bár ez a négy feltétel—egyfázis-kihagyás, ferromrezonancia, fázisvesztés és VT biztosítékporcelánbuzgó robbanása—hasonló tüneteket mutat, a fázisfeszültség, vonalfeszültség, 3V₀, hullámmentesítő cso áram, SCADA automatizált jelek és a parancsnokság jelentései alapján pontosan azonosítható az egyfázis-kihagyás hiba.

II. A 35 kV segéd busz egyfázis-kihagyás hibáinak kezelési folyamata

Amikor 35 kV vonal földelő hiba történik, a Wan’an telephely 35 kV busza földelő riasztást ad. Azonnal értesíteni kell a központi irányítótelep alkalmazottait, hogy ellenőrizzék a telephelyen lévő berendezéseket és a védelmi állapotot (beleértve a 3V₀ feszültséget, a kisáramú hibavonal-választó állapotát, a hullámmentesítő cso hőmérsékletét/áramát stb.), és küldeni kell vonal Ellenőrző csapatot. Miután a központi telephely visszajelzést ad a hiba megerősítéséről, próbálkozandó vonal váltással (próbálkozandó lekapcsolással). A próbálkozandó váltás előtt értesíteni kell a kritikus felhasználókat. 

Rendszerekben, ahol nincs próbálkozandó váltó berendezés, távoli lekapcsolás lehetséges a SCADA-n keresztül, de először át kell helyezni a lejtői telephelyeken lévő terheléseket. Belső hidakkel rendelkező rendszerekben a hiba mentes szakaszokra való átadás megelőzésére letiltani kell az automatikus átkapcsoló (ATS) rendszereket.Amennyiben egy konkrét vonal hibásnak bizonyult, először prioritást kell adni annak terhelésének áthelyezésének, majd a hibás vonal kivitelezésének. A vonal Ellenőrző csapatot és a központi telephely alkalmazottait értesíteni kell a 35 kV vonal ellenőrzéséről, valamint a hozzá tartozó 35 kV telephely 35 kV berendezéseinek ellenőrzéséről. 

A hiba átterjedésének megelőzése érdekében, ami fázis közti rövidzárttá válhat, ami hirtelen megszakíthatja a tápellátást, a hibás berendezéseket gyorsan fel kell fedezni és elkülöníteni. Továbbá, a hullámmentesítő cso túlzott hőmérsékleti emelkedésének és károsodásának megelőzése érdekében a hibás berendezéseket általában 2 órán belül el kell szakítani. A cso hőmérsékleti emelkedését figyelemmel kell kísérni, és alacsonyabb, mint 55°C-nál, tartani. Ha ezt meghaladja, az egyfázis-kihagyás működést azonnal meg kell állítani, és a hibás berendezést el kell szakítani. Ha a földelő állapot 2 órán túl tart, a helyzetet fel kell jelenteni a felsőbb szintű igazgatónak.

III. Összefoglalás

Amikor egyfázis-kihagyás hiba történik egy elosztóvonalon, a vonal feszültségének nagysága és fázisa változatlan marad, ami lehetővé teszi a rövid távú működést, anélkül, hogy a hibás berendezést el kellene szakítani. Habár ez javítja a szolgáltatás megbízhatóságát, a két egészséges fázis feszültsége vonal-feszültség szintre emelkedik, ami növeli az izoláció megrongálódásának és a két fázis közötti rövidzárt kialakulásának kockázatát. Ez jelentős kockázatokat jelent a telephelyi berendezések és az elosztó hálózat biztonságos és gazdaságos működésére. Tehát ilyen hibákat, ahol csak lehetséges, el kell kerülni, és amennyiben bekövetkeznek, a hiba helyét gyorsan fel kell fedezni és kijavítani, hogy javítsa a teljes tápellátás megbízhatóságát.