Rukovanje jednofaznom zemljom na distribucijskoj liniji od 35kV

Distributivne linije: Ključni sastojak električnih sistema

Distributivne linije su važan sastojak električnih sistema. Na istoj busbari na istom naponu povezane su mnoge distributivne linije (za unos ili iznos), svaka sa brojnim granama raspoređenim radijalno i povezanima sa transformatorima za distribuciju. Nakon sniženja napona do niskog nivoa tim transformatorima, struja se dostavlja širokom spektru krajnjih korisnika. U takvim mrežama distribucije, često se javljaju greške poput prekidova između faza, preopterećenja (prekomernog toka) i prekida jedne faze na zemlju. Među ovima, prekidi jedne faze na zemlju su najčešći, čineći preko 70% ukupnih sistemskih grešaka. Takođe, mnoge greške kratak spoj evoluiraju iz prekida jedne faze na zemlju koji se pretvaraju u više-fazne prekide na zemlju.

Prekid jedne faze na zemlju se odnosi na situaciju gde bilo koja od tri faze (A, B ili C) na distributivnoj liniji prekine i padne na tlo, kontaktira drveće, zgrade, stubove ili toranj, formirajući provodni put sa zemljom. Mogu se takođe desiti zbog prekomernog napona uzrokovanog munjama ili drugim atmosferskim uslovima, što oštećuje izolaciju opreme za distribuciju, dovodeći do značajnog pada otpora izolacije prema zemlji.

Kada se prekid jedne faze na zemlju desi u sistemu sa niskim tokom zemljenja, potpuna petlja greške se ne formira direktno. Kapacitivni tok zemljenja je znatno manji od opterećenja, a linijski naponi sistema ostaju simetrični, tako da se isporuka struje korisnicima ne prekida odmah. Stoga dopuštaju regulative nastavak rada sa jednim prekidom na zemlju do 2 sata. Međutim, napon na fazama koje nisu oštećene poraste u odnosu na zemlju, predstavljajući pretnju izolaciji. Stoga se mora brzo identificirati i rešiti linija sa postojećim prekidom na zemlju.

I. Identifikacija prekida jedne faze na zemlju na pomoćnim busbarima od 35kV

Kada se desi prekid jedne faze na zemlju, ferorezonansa, gubitak faze ili prekid visokonaponskog sigurnosnog prekidača (VT), posmatrani fenomeni mogu biti slični, ali pažljiva analiza otkriva razlike.

• Prekid jedne faze na zemlju:
  Podstaciona i SCADA sistem će emitovati signale kao što su “zemljenje busbare 35kV” ili “Aktiviran je bobin za gasenje lukovičnog prekida X.” Relativna zaštita ne prekida, ali aktivira alarm. Napon oštećene faze pada, dok se napon ostalih dvije faze povećava. Indikator VT za oštećenu fazu tamni, dok se ostala dva osvetljaju. U slučaju čvrstog (metalnog) prekida na zemlju, napon oštećene faze pada na nulu, a napon ostalih dvije faze prema zemlji poveća se √3 puta, dok linijski naponi ostaju nepromenjeni. Izlaz 3V₀ VT-a čita oko 100V, a indikator harmoničkog supresora se upali. Bobina za gasenje lukovičnog prekida nosi tok, jednak kompenzacionom toku odgovarajućeg stupnja podešavanja. Ako je instaliran selektor linija sa malim tokom, on će se aktivirati i identifikovati oštećenu liniju. Ako je greška unutar podstacije, fizikalni znaci kao što su vidljivi lukovi, dim i glasni električni zvukovi čine tačku greške lakše identifikovatu.

• Ferorezonansa:
  Generiše se neutralni napon pomerenosti, menjajući napon tri faze. Obično se napon jedne faze povećava, dok se ostala dva smanjuju, ili obrnuto, i linijski naponi se menjaju odgovarajuće. Budući da neutralni napon nije nula, tok teče kroz bobinu za gasenje lukovičnog prekida, i može se pojaviti signal “zemljenja busbare” u zavisnosti od veličine pomerenog napona.

• Gubitak faze:
  Napon na strani iznad gubitka faze raste na 1.5 puta normalni napon, dok napon ispod pada na nulu. Tok oštećene faze postaje nula, a napon ostalih dvije faze blago pada. Linijski naponi ostaju nepromenjeni. 3V₀ čita oko 50V, bobina za gasenje lukovičnog prekida nosi tok, i emitovan je signal zemljenja. Korisnici verovatno prijavljivaju prekide snabdevanja.

• Prekid visokonaponskog sigurnosnog prekidača (VT):
  Napon prekinute faze značajno pada (obično ispod polovine normalnog fazonapona), dok ostali fazonaponi ne rastu. Linijski naponi postaju neravnomerni. Svi izlazi na busbaru pokreću alarm “otvorena naponska vezana”. 3V₀ čita oko 33V, i emitovan je signal zemljenja.

Iako ove četiri situacije - prekid jedne faze na zemlju, ferorezonansa, gubitak faze i prekid visokonaponskog sigurnosnog prekidača (VT) - pokazuju slične simptome, temeljna analiza fazonapona, linijskih napona, 3V₀, toka bobine za gasenje lukovičnog prekida, SCADA automatskih signala i izveštaja operatera kontrolne sobe može tačno razlikovati prekid jedne faze na zemlju.

II. Postupak rukovanja prekidom jedne faze na zemlju na pomoćnim busbarima od 35kV

Kada dođe do prekida zemljenja linije od 35kV, busbar 35kV u podstaciji Wan’an emituje alarm zemljenja. Osoblje centralne kontrolne stanice treba odmah obavestiti da pregledaju opremu i status zaštite unutar stacije (uključujući napon 3V₀, status selektora linija sa malim tokom, temperaturu/tok bobine za gasenje lukovičnog prekida, itd.), a ekipe za rad na linijama treba poslati za patrolu linije. Nakon primanja povratne informacije od centralne stanice o potvrdi prekida na zemlju, treba izvršiti probnu promenu (probno prekidanje) linija. Pre probnog prekidanja, kritični korisnici moraju biti obavešteni. 

Za sisteme bez uređaja za probno prekidanje, moguće je daljinsko prekidanje putem SCADA, ali prvo mora biti prebačeno opterećenje na donje stacije. U sistemima sa unutrašnjim mostovima, automatski preklapači (ATS) moraju biti isključeni kako bi se sprečilo prebacivanje greške na zdrave delove.Kada se specifična linija identifikuje kao oštećena, prioritet treba dati prebacivanju njegovog opterećenja pre nego što se oštećena linija isključi. Ekipa za rad na linijama i osoblje centralne stanice treba obavestiti da patroliraju liniju od 35kV i provere opremu od 35kV unutar povezane podstacije od 35kV. 

Da bi se sprecilo da greška evoluiru u prekid između faza - što bi moglo dovesti do naglog prekida snabdevanja - oštećena oprema mora biti brzo identifikovana i izolovana. Takođe, da bi se sprečilo pregrejavanje i oštećenje bobine za gasenje lukovičnog prekida, oštećena oprema obično treba biti izolovana unutar 2 sata. Povišenje temperature bobine treba pratiti i održavati ispod 55°C. Ako se prekorači, rad sa prekidom jedne faze na zemlju mora biti odmah zaustavljen, a oštećena oprema isključena. Ako se stanje zemljenja nastavi dalje od 2 sata, situacija mora biti izveštavana nadležnom menadžmentu.

III. Zaključak

Kada dođe do prekida jedne faze na zemlju na distributivnoj liniji, magnituda i faza linijskog napona ostaju nepromenjene, omogućavajući kratkoročno nastavak rada bez isključivanja oštećene opreme. Iako to poboljšava pouzdanost snabdevanja, napon na dve zdrave faze raste na nivou linijskog napon, povećavajući rizik od rušenja izolacije i kasnije prekida dve faze na zemlju. To predstavlja značajan rizik za bezbednu i ekonomičnu operaciju opreme stacije i mreže distribucije. Stoga, takve greške treba sprečiti kad god je moguće, a kada se desi, tačka greške mora biti brzo identifikovana i eliminisana kako bi se poboljšala ukupna pouzdanost snabdevanja strujom.