Pag-aaddress ng Single-Phase Ground Fault sa 35kV Distribution Line

Mga Linya ng Distribusyon: Isang Mahalagang Komponente ng mga Sistema ng Pwersa

Ang mga linya ng distribusyon ay isang pangunahing komponente ng mga sistema ng pwersa. Sa parehong busbar ng antas ng boltya, nakakonekta ang maraming mga linya ng distribusyon (para sa input o output), bawat isa ay may maraming sangay na naka-arrange radial at nakakonekta sa mga transformer ng distribusyon. Pagkatapos ma-step down ang kuryente sa mababang boltya ng mga transformer na ito, ibinibigay ito sa malawak na hanay ng mga end user. Sa mga network ng distribusyon gaya nito, madalas mangyari ang mga kapansanan tulad ng phase-to-phase short circuit, overcurrent (overload), at single-phase-to-ground faults. Sa mga ito, ang single-phase-to-ground faults ang pinakakaraniwan, na sumasaklaw sa higit sa 70% ng kabuuang kapansanan ng sistema. Bukod dito, maraming short-circuit faults ang nagmumula sa single-phase-to-ground faults na lumalaki hanggang maging multi-phase ground faults.

Ang single-phase-to-ground faults ay tumutukoy sa mga sitwasyon kung saan anumang isa sa tatlong phases (A, B, o C) sa linya ng distribusyon ay nababali at bumababa sa lupa, nakakontak sa mga puno, gusali, poste, o torre, na nagpapabuo ng conductive path kasama ang lupa. Maaari rin itong magsimula sa overvoltage dahil sa lightning o iba pang kondisyon ng atmospera, na nagdudulot ng pagkasira sa insulation ng mga aparato ng distribusyon, na nagdudulot ng significant drop sa insulation resistance patungo sa lupa.

Kapag nagkaroon ng single-phase-to-ground fault sa isang low-current grounding system, hindi direktang nabubuo ang buong fault loop. Ang capacitive grounding current ay mas maliit kaysa sa load current, at ang line voltages ng sistema ay nananatiling symmetrical, kaya hindi agad nadidisrupt ang supply ng kuryente sa mga user. Kaya, pinapayagan ng regulasyon ang patuloy na operasyon hanggang sa 2 oras habang may isang ground fault. Gayunpaman, ang voltage sa mga non-faulted phases ay tumaas patungo sa lupa, na nagpapahamak sa insulation. Kaya, kailangan mabilis na matukoy at i-address ang mga linya na may existing ground fault.

I. Pag-identify ng Single-Phase-to-Ground Faults sa 35kV Auxiliary Busbars

Kapag nagkaroon ng single-phase-to-ground faults, ferroresonance, phase loss, o high-voltage fuse blowouts sa mga voltage transformers (VTs), ang mga napansin na phenomena ay maaaring magkasing anyo, ngunit ang maingat na analisis ay nagpapakita ng distinct differences.

• Single-Phase-to-Ground Fault:
  Magbibigay ng mga signal ang substation at SCADA system tulad ng “35kV busbar grounding” o “Arc Suppression Coil No. X activated.” Ang relay protection ay hindi tripping pero nag-trigger ng alarm signals. Ang voltage ng faulted phase ay bumababa, habang ang ibang dalawang phase voltages ay tumaas. Ang VT indicator light para sa faulted phase ay nadi-dim, habang ang ibang dalawa ay nagi-brighten. Sa isang solid (metallic) ground fault, ang faulted phase voltage ay bumababa hanggang zero, at ang ibang dalawang phase-to-ground voltages ay tumaas ng √3 times, habang ang line voltages ay nananatiling walang pagbabago. Ang 3V₀ output ng VT ay nasa around 100V, at ang harmonic suppression light ay nai-illuminate. Ang arc suppression coil ay nagdadala ng current, na katumbas ng compensation current na naka-setting sa tap. Kung may small-current fault line selector, ito ay mag-activate at matutukoy ang faulted line. Kung ang fault ay nasa loob ng substation, ang physical signs tulad ng visible arcing, smoke, at loud electrical noises ay nagpapadali sa pag-identify ng fault point.

• Ferroresonance:
  May ginagawang neutral point displacement voltage, na nagbabago ang three-phase phase voltages. Karaniwan, ang isang phase voltage ay tumaas habang ang ibang dalawa ay bumababa, o vice versa, at ang line voltages din ay nagbabago. Dahil ang neutral voltage ay hindi zero, may current na nagdaan sa arc suppression coil, at maaaring mag-appear ang “busbar grounding” signals depende sa magnitude ng displacement voltage.

• Phase Loss:
  Ang voltage sa upstream side ng nawawalang phase ay tumaas hanggang 1.5 beses ng normal voltage, habang ang downstream voltage ay bumababa hanggang zero. Ang current sa faulted phase ay naging zero, at ang ibang dalawang phase voltages ay medyo bumaba. Ang line voltages ay nananatiling walang pagbabago. Ang 3V₀ ay nasa around 50V, ang arc suppression coil ay nagdadala ng current, at in-issue ang grounding signal. Maipapahiwatig ng mga user ang power outages.

• VT High-Voltage Fuse Blowout:
  Ang voltage ng blown phase ay bumababa nang significantly (karaniwang below half ng normal phase voltage), habang ang ibang phase voltages ay hindi tumaas. Ang line voltages ay naging unbalanced. Ang lahat ng outgoing circuits sa busbar ay nag-trigger ng “voltage circuit open” alarm. Ang 3V₀ ay nasa approximately 33V, at in-issue ang grounding signal.

Bagama't ang apat na kondisyon—single-phase-to-ground, ferroresonance, phase loss, at VT fuse blowout—ay nagpapakita ng similar symptoms, ang thorough analysis ng phase voltage, line voltage, 3V₀, arc suppression coil current, SCADA automation signals, at reports mula sa control room operators ay makakatulong na accurately distinguish ang single-phase-to-ground fault.

II. Proseso ng Pag-handle para sa 35kV Auxiliary Bus Single-Phase-to-Ground Faults

Kapag nagkaroon ng 35kV line grounding fault, magbibigay ng grounding alarm ang 35kV busbar ng Wan’an substation. Dapat agad na ipaalam ang personnel sa central control station upang inspeksyunin ang in-station equipment at protection status (kabilang ang 3V₀ voltage, small-current fault line selector status, arc suppression coil temperature/current, etc.), at idispatch ang line operation team para sa line patrol. Matapos tanggapin ang feedback mula sa central station na napatunayan ang ground fault, dapat gawin ang trial switching (trial tripping) ng lines. Bago gawin ang trial switching, kailangan ipaalam ang critical users. 

Para sa mga sistema na walang trial switching devices, posible ang remote tripping via SCADA, ngunit kailangan muna ilipat ang loads sa downstream substations. Sa mga sistema na may internal bridge connections, dapat i-disable ang automatic transfer switches (ATS) upang hindi sila ilipat ang fault sa healthy sections.Kapag natukoy ang specific line bilang faulted, dapat bigyan ng prayoridad ang pag-transfer ng load nito bago ilabas sa serbisyo ang faulty line. Dapat ipaalam ang line operation team at central station personnel upang patrolin ang 35kV line at inspeksyunin ang 35kV equipment sa associated 35kV substation. 

Upang maiwasan ang paglaki ng fault sa phase-to-phase short circuit—na maaaring magdulot ng sudden outages—dapat mabilis na matukoy at i-isolate ang faulty equipment. Bukod dito, upang maiwasan ang overheating at pagkasira ng arc suppression coil, dapat i-isolate ang faulty equipment sa loob ng 2 oras. Dapat monitorin at i-keep ang temperature rise ng coil sa below 55°C. Kung lampa, dapat agad itigil ang single-phase-to-ground operation at i-disconnect ang faulty equipment. Kung ang grounding condition ay umuulit pa sa higit sa 2 oras, dapat ireport ang sitwasyon sa senior management.

III. Conclusion

Kapag nagkaroon ng single-phase-to-ground fault sa isang linya ng distribusyon, ang magnitude at phase ng line voltage ay nananatiling walang pagbabago, na nagpapahintulot ng short-term continued operation nang hindi kailangang i-disconnect ang faulty equipment. Habang ito ay nagpapabuti sa reliabilidad ng supply, ang voltage sa dalawang healthy phases ay tumaas hanggang sa line-to-line levels, na nagpapataas ng panganib ng insulation breakdown at subsequent two-phase-to-ground short circuits. Ito ay nagpapahamak sa safe at economical operation ng mga aparato ng substation at ng distribution network. Kaya, dapat i-prevent ang mga faults na ito kung posible, at kapag nangyari, mabilis na matukoy at i-eliminate ang fault point upang mapabuti ang overall power supply reliability.