35kV fordelingslinje enefase jordfeilhåndtering

Distribusjonslinjer: En viktig del av kraftsystemer

Distribusjonslinjer er en viktig del av kraftsystemer. På samme spenningsnivåbuss er flere distribusjonslinjer (for inngang eller utgang) tilkoblet, hver med mange grener organisert radielt og koblet til distribusjonstransformatorer. Etter at spenningen er redusert til lav spenning av disse transformatorer, leveres elektrisitet til et bredt spekter av sluttkunder. I slike distribusjonsnett forekommer feil som fasetilfase kortslutninger, overstrømning (overbelastning) og en-fase-til-jord feil ofte. Av disse er en-fase-til-jord feil de mest vanlige, som utgjør over 70% av totale systemfeil. Dessuten utvikler mange kortslutningsfeil seg fra en-fase-til-jord feil som eskalerer til flerfasen jordfeil.

En-fase-til-jord feil refererer til situasjoner der en av de tre fasene (A, B eller C) på en distribusjonslinje bryter og faller ned i bakken, kommer i kontakt med trær, bygninger, stolper eller tårn, og danner en ledende bane med jorden. De kan også oppstå som følge av overspenning forårsaket av lyn eller andre atmosfæriske forhold, som skader isolasjonen av distribusjonsekvipering, og fører til en betydelig reduksjon i isolasjonsmotstand mot jord.

Når det oppstår en en-fase-til-jord feil i et lavstrøm jordingsystem, dannes ikke en fullstendig feilløkke direkte. Kondensatorisk jordingsstrøm er mye mindre enn laststrømmen, og systemets linjespenninger forbli symmetriske, så strømforsyningen til brukerne blir ikke umiddelbart forstyrret. Derfor tillater forskrifter at drift fortsettes med én jordfeil i opptil 2 timer. Imidlertid stiger spenningen på de ukvemte fasene relativt til jord, noe som utgjør en trussel mot isolasjon. Derfor må linjer med eksisterende jordfeil raskt identifiseres og håndteres.

I. Identifisering av en-fase-til-jord feil på 35kV hjelpsbuss

Når det oppstår en-fase-til-jord feil, ferromagnetisk resonans, faseavbrudd eller høyspenningsfuseknusning i spenningstransformatorer (VT), kan observerte fenomener være liknende, men nøyaktig analyse avslører klare forskjeller.

• En-fase-til-jord feil:
  Stasjonen og SCADA-systemet vil sende signaler som “35kV buss jording” eller “Bueutslukningsbobin nr. X aktivert.” Relébeskyttelse tripper ikke, men utløser alarm-signaler. Spenningen på den feilende fasen synker, mens de to andre fase-spenningene øker. VT-indikatorlyset for den feilende fasen mørkes, mens de to andre lyser opp. Ved en solid (metallisk) jordfeil, synker den feilende fase-spenningen til null, og de to andre fase-til-jord spenningene øker med √3 ganger, mens linjespenningene forbli uendrede. VT sin 3V₀-utdata leses ca. 100V, og harmonisk undertrykkelseslys lyser. Bueutslukningsbobinen bærer strøm, som er lik kompensasjonstrømmen som samsvarer med dens tapsetting. Hvis det er installert en liten-strøm feillinjevelger, vil denne aktiveres og identifisere den feilende linjen. Hvis feilen ligger innenfor stasjonen, gjør fysiske tegn som synlig buelys, røyk og høye elektriske lyder det lettere å identifisere feilpunktet.

• Ferromagnetisk resonans:
  Det genereres en neutralpunktfordringsspenning, som endrer de tre fase-spenningene. Typisk øker en fase-spenning, mens de to andre synker, eller motsatt, og linjespenninger endres deretter. Siden den neutrale spenningen ikke er null, strømmer det gjennom bueutslukningsbobinen, og “buss jording”-signaler kan oppstå avhengig av størrelsen på fordringsspenningen.

• Faseavbrudd:
  Spenningen på den upstream-side av den tapte fasen øker til 1,5 ganger normal spenning, mens downstream-spenningen synker til null. Strømmen i den feilende fasen blir null, og de to andre fase-spenningene synker litt. Linjespenninger forbli uendrede. 3V₀ leses ca. 50V, bueutslukningsbobinen bærer strøm, og et jordingsignal sendes ut. Brukere rapporterer sannsynligvis strømnedbryt.

• VT høyspenningsfuseknusning:
  Spenningen på den knuste fasen synker betydelig (typisk under halvparten av normal fase-spenning), mens de andre fase-spenningene ikke øker. Linjespenninger blir ubalanserte. Alle utgående kretser på bussen utløser en “spenningskrets åpen”-alarm. 3V₀ leses ca. 33V, og et jordingsignal sendes ut.

Selv om disse fire tilstandene—en-fase-til-jord, ferromagnetisk resonans, faseavbrudd og VT fuseknusning—viser liknende symptomer, kan en grundig analyse av fase-spenning, linjespenning, 3V₀, bueutslukningsbobinstrøm, SCADA-automatiseringssignaler og rapporter fra kontrollromsoperatører nøyaktig skille en en-fase-til-jord feil.

II. Behandlingsprosess for 35kV hjelpsbuss en-fase-til-jord feil

Når det oppstår en 35kV linje jordingsfeil, sender Wan’an-stasjonens 35kV-buss en jordingsalarm. Personell på sentralkontrollstasjonen skal umiddelbart informeres om å inspisere innsideutstyr og beskyttelsesstatus (inkludert 3V₀ spenning, status for liten-strøm feillinjevelger, bueutslukningsbobintemperatur/strøm osv.), og linjeoperasjonsteamet skal sendes ut for linjeinspeksjon. Etter å ha mottatt tilbakemelding fra sentralstasjon som bekrefter en jordfeil, skal prøveomskakning (prøvetripp) av linjer utføres. Før prøveomskakning, må kritiske brukere informeres.

For systemer uten prøveomskakningsenheter, kan fjerntripping via SCADA være mulig, men laster ved nedstrems stasjoner må først overføres. I systemer med interne broforbindelser, må automatiske overføringsbrytere (ATS) deaktivert for å unngå at de overfører feilen til sunne seksjoner.Når en spesifikk linje er identifisert som feil, bør prioritet gis til overføring av dens last før den feilende linjen tas ut av drift. Linjeoperasjonsteamet og personell på sentralstasjon bør deretter informeres om å inspisere 35kV-linjen og inspisere 35kV-utstyr i den relevante 35kV-stasjonen.

For å unngå at feilen eskalerer til en fase-til-fase kortslutning, som kan forårsake plutselige strømnedbryt, må feilutstyr raskt lokalisert og isolert. I tillegg, for å unngå overoppvarming og skade på bueutslukningsbobinen, bør feilutstyret generelt isoleres innen 2 timer. Bobinens temperaturøkning skal overvåkes og holdes under 55°C. Hvis dette overskrides, må en-fase-til-jord drift stoppes umiddelbart, og feilutstyret frakobles. Hvis jordingsforholdet fortsetter over 2 timer, må situasjonen rapporteres til seniorledelse.

III. Konklusjon

Når det oppstår en en-fase-til-jord feil på en distribusjonslinje, forbli linjespenningens størrelse og fase uendret, noe som tillater kortvarig fortsettelse av drift uten å frakoble feilutstyret. Mens dette forbedrer forsyningens pålitelighet, stiger spenningen på de to sunne fasene til linje-til-linje-nivå, noe som øker risikoen for isolasjonsnedbrytning og etterfølgende to-fase-til-jord kortslutninger. Dette utgjør betydelige risikoer for trygg og økonomisk drift av stasjonsutstyr og distribusjonsnett. Derfor bør slike feil unngås der det er mulig, og når de oppstår, må feilpunktet raskt lokalisert og eliminert for å forbedre total forsyningens pålitelighet.