Обработка на еднофазна поврзана грешка на дистрибутивната линија од 35кВ

Распределителни линии: Клучен компонент на електропреводните системи

Распределителните линии се состојат од главни компоненти на електропреводните системи. На иста шина со исти ниво на напон, поврзани се многу распределителни линии (за влез или излез), секоја со множество гранки распоредени радијално и поврзани со трансформатори за распределба. Потоа, кога електричната енергија е поништена до нисок напон од овие трансформатори, се доставува на широк спектар на крајни корисници. Во такви мрежи за распределба, често се случуваат грешки како фазно-фазни кратки замкнувања, прекумерен струја (прекумерен нагуз) и једнофазни земјиски грешки. Од овие, једнофазните земјиски грешки се најчести, што чини повеќе од 70% од вкупните системски грешки. Повеќето кратки замкнувања почињаат како једнофазни земјиски грешки кои се ескалираат во многофазни земјиски грешки.

Једнофазните земјиски грешки се односят на ситуациите каде било која од три фази (A, B, или C) на распределителната линија се прекинува и падне на земјата, контактира дрвја, згради, столбови или тореви, формирајќи проводлив пат со земјата. Тие исто така можат да произлегуваат од прекумерен напон предизвикан од молнии или други атмосферски услови, што повредува изолацијата на опремата за распределба, причинувајќи значајно намалување на изолационот отпор према земјата.

Кога се случи једнофазна земјиска грешка во систем со нисок стројен строј, не се формира целостен грешен циклус. Капацитивниот земјиски струја е многу помал од струјата на нагуз, а линијските напони на системот остануваат симетрични, затоа доставата на енергија на корисниците не се прекинува одма. Затоа, правилата дозволуваат продолжување на работа со една земјиска грешка до 2 часа. Меѓутоа, напонот на неврежните фази се зголемува релативно на земјата, што го заприздува изолацијата. Затоа, линиите со постојана земјиска грешка треба брзо да се идентификуваат и решат.

I. Идентификација на једнофазни земјиски грешки на помошни шини на 35кВ

Кога се случуваат једнофазни земјиски грешки, ферорезонанса, загуба на фаза или прекин на високонапонски предплински предпалици (VTs), набљудуваните феномени можат да бидат слични, но внимателна анализа покажува различни разлики.

• Једнофазна земјиска грешка:
  Подстанцијата и SCADA системот ќе испратат сигнали како „Земјиско поврзување на шината на 35кВ“ или „Активирана Аркусна Спирала број X“. Реле заштита не се активира, но се тргнуваат алармски сигнали. Напонот на поврзаната фаза се намалува, додека другите две фази се зголемуваат. Индикаторот на VT за поврзаната фаза се тамнува, додека другите две се засветкуваат. Во случај на тврда (метална) земјиска грешка, напонот на поврзаната фаза се намалува до нула, а другите два напона до земјата се зголемуваат за √3 пати, додека линијските напони остануваат непроменети. Излезот 3V₀ на VT е околу 100В, а светло за хармоничка подобрање се засветкува. Аркусната спирала носи струја, еднаква на компензацијата на струјата соодветно на нивоот на тапање. Ако е инсталиран изборник на малострујна грешка, тој ќе се активира и идентификува поврзаната линија. Ако грешката е во подстанцијата, физички знаци како видливи аркусни, дим и силни електрични звуци, го прават точката на грешката полесно идентификувана.

• Ферорезонанса:
  Се генерира напон на преместување на нейтрална точка, што ги менува трифазните фазни напони. Обично, напонот на една фаза се зголемува, додека другите две се намалуваат, или обратно, и линијските напони се менуваат соодветно. Бидејќи напонот на нейтралната точка не е нула, струја протече низ аркусната спирала, и може да се појават сигнали за „земјиско поврзување на шината“ во зависност од големината на преместениот напон.

• Загуба на фаза:
  Напонот на горената страна на загубената фаза се зголемува до 1.5 пати од нормалниот напон, додека долунапонот се намалува до нула. Струјата во поврзаната фаза станува нула, а другите два напона на фаза се намалуваат. Линијските напони остануваат непроменети. 3V₀ е околу 50В, аркусната спирала носи струја, и се испраща сигнал за земјиско поврзување. Корисниците веројатно ќе извести за прекин на енергијата.

• Прекин на високонапонски предплински предпалик (VT):
  Напонот на прекинутата фаза се намалува значително (обично под половина од нормалниот напон), додека другите фазни напони не се зголемуваат. Линијските напони стануваат асиметрични. Сите исходни линии на шината тргнуваат аларма „Отворена напонска кола“. 3V₀ е околу 33В, и се испраща сигнал за земјиско поврзување.

Иако овие четири услови - једнофазна земјиска грешка, ферорезонанса, загуба на фаза и прекин на предплински предпалик (VT) - покажуваат слични симптоми, детална анализа на фазни напони, линијски напони, 3V₀, струја на аркусната спирала, автоматски сигнали од SCADA и извештаи од операторите во контролна соба можат точно да ги разликуваат једнофазната земјиска грешка.

II. Процес на обработка на једнофазни земјиски грешки на помошни шини на 35кВ

Кога се случи земјиска грешка на линија на 35кВ, шината на 35кВ на Подстанцијата Ван’ан ја испраща алармата за земјиско поврзување. Оперативните лица во централната контролна станција треба незабавно да бидат известени да проверат внатрешната опрема и статусот на заштитата (вклучувајќи напонот 3V₀, статус на изборникот на малострујна грешка, температурата/струјата на аркусната спирала итн.), и треба да се испрати тим за патување по линијата. По примирање на повратна информација од централната станција за потврда на земјиската грешка, треба да се изведе пробно превклучување (пробно исклучување) на линиите. Пред пробно превклучување, критичните корисници мора да бидат известени. 

За системи без уреди за пробно превклучување, може да се изведе дистанционско исклучување преку SCADA, но прво мора да се пренесе нагузот на нижните подстанции. Во системи со внатрешни мостови, автоматски превклучувачи (ATS) мора да се оневозможат за да се спречи преносот на грешката на здрави делови.Кога се идентификува специфична линија како поврзана, првенство треба да се даде на преносот на нагузот пред да се исклучи поврзаната линија. Тимот за патување по линијата и оперативните лица во централната станција треба да бидат известени да патуваат по линијата на 35кВ и да проверат опремата на 35кВ во поврзаната подстанција на 35кВ. 

За да се спречи грешката да се ескалира во фазно-фазно кратко поврзување - што може да предизвика ненадејни прекини - поврзаната опрема мора брзо да се локализира и изолира. Додека, за да се спречи прекумерен нагрев и повреда на аркусната спирала, поврзаната опрема обично треба да се изолира во рамки на 2 часа. Температурниот пораст на спиралата треба да се следи и да се држи под 55°C. Ако се надмине, работата со једнофазна земјиска грешка мора незабавно да се спречи, и поврзаната опрема да се исклучи. Ако земјиското поврзување се продолжи повеќе од 2 часа, ситуацијата мора да се извести на високи начинствени лица.

III. Заклучок

Кога се случи једнофазна земјиска грешка на распределителна линија, величината и фазата на линијскиот напон остануваат непроменети, што дозволува краткосрочно продолжување на работа без да се исклучи поврзаната опрема. Иако ова подобрува надежноста на доставата, напонот на две здрави фази се зголемува до ниво на фазно-фазен напон, што зголемува ризикот од повреда на изолацијата и последниве двофазни земјиски кратки поврзувања. Ова го прави значајниот ризик за безопасна и економична работа на опремата во подстанцијата и мрежата за распределба. Затоа, такви грешки треба да се спречат колку што е можно, и кога се случат, точката на грешката мора брзо да се локализира и елиминира за да се подобри общата надежност на доставата на енергија.