Kenmerke en opsporingsapparatuur vir enkelfase-grondsluitingsfoute
1. Kenmerke van enkelfase-grondsluitingsfoute
- Sentrale waarskuwingsseine:
Die waarskuwingklokkie lui, en die aanwyslamp met die etiket “Grondsluiting op [X] kV-busafdeling [Y]” gaan aan. In stelsels met ’n Petersen-kolf (boogonderdrukkingkolf) wat die neutraalpunt grond, gaan die “Petersen-kolf in werking”-aanwyslamp ook aan.
- Aanwysings van isolasie-toepassingsvoltmeter:
- Die spanning van die gefouteerde fase daal (by onvolledige grondsluiting) of val tot nul (by stewige grondsluiting).
- Die spanning van die ander twee fases styg—bo normale fase-spanning by onvolledige grondsluiting, of tot lynspanning by stewige grondsluiting.
- By stabiele grondsluiting bly die voltmeter-naald stewig; as dit voortdurig fluktureer, is die fout onderbrekend (booggrondsluiting).
- In Petersen-kolfgegronde stelsels:
Indien ’n neutrale-verplasing-voltmeter geïnstalleer is, toon dit ’n sekere lesing tydens onvolledige grondsluiting of bereik dit fase-spanning tydens stewige grondsluiting. Die grondwaarskuwingslig van die Petersen-kolf aktiveer ook.
- Booggrondsluitingsverskynsels:
Booggrondsluiting veroorsaak oorspannings wat lei tot ’n beduidende styging in die spanning van nie-gefoute fases. Dit kan die hoëspannings-sekerhede van spanningstransformers (VT’s) laat bars of selfs die VT’s beskadig.
2. Onderskeiding tussen werklike grondsluitingsfoute en vals waarskuwings
- Gebarsde hoëspannings-sekerheid in VT:
’n Gebarsde sekuriteit in een fase van die VT kan ’n grondsluitingssein aktiveer. Egter:
- By ’n werklike grondsluiting: die gefouteerde fase-spanning daal, die ander twee fases styg, maar lynspanning bly onveranderd.
- By ’n gebarsde sekuriteit: een fase-spanning daal, die ander twee styg nie, en lynspanning daal.
- Transformator wat ’n onbelaaide bus belaad:
Tydens inskakeling kan ongelyktydige sluiting van die stroomonderbreker onbalans in kapasitiewe koppeling na grond veroorsaak, wat lei tot neutrale-verplasing en assimetriese driefase-spannings, wat ’n vals grondsluitingssein aktiveer.
→ Dit kom slegs voor tydens skakelbewerkings. Indien die bus en gekoppelde toerusting geen afwykings toon nie, is die sein vals. Insakeling van ’n toevoerlyn of stasie-dienstetransformator verwyder gewoonlik die aanwysing.
- Stelselasimmetrie of onkorrekte Petersen-kolfafstemming:
Tydens bedryfsmodus-wisselings (bv. konfigurasiewisselings) kan asimmetrie of verkeerde Petersen-kolfkompensasie vals grondsluitingsseine veroorsaak.
→ Koördinasie met die bedryfsentrum is nodig: keer terug na die oorspronklike konfigurasie, ontlaai die Petersen-kolf, pas sy tapversteller aan, skakel dan weer in en wissel weer na die nuwe modus.
→ Ferroresonans tydens inskakeling van ’n onbelaaide bus kan ook vals seine veroorsaak. Onmiddellike inskakeling van ’n toevoerlyn versteur die resonansvoorwaardes en skakel die waarskuwing af.
3. Opsporingsapparatuur
Die isolasietoepassingstelsel bestaan gewoonlik uit ’n driefase vyflid-transformator vir spanning, spanningrelais, seinrelais en toepassinginstrumente.
- Struktuur: Vyf magnetiese liggies; een primêre winding en twee sekondêre windings, almal gewikkel om die drie middel-liggies.
- Bedradingkonfigurasie: Ynynd (ster-primêr, ster-sekondêr met neutraal, en oop-delta tersiêr).
Voordeligheid van hierdie bedrading:
- Die eerste sekondêre winding meet beide lyn- en fase-spannings.
- Die tweede sekondêre winding is in oop-delta gekoppel om nulvolgorde-spanning te bespeur.
Werkingsbeginsel:
- Onder normale toestande is die driefase-spannings gebalanseerd; teoreties verskyn daar geen spanning oor die oop-delta nie.
- Tydens ’n stewige enkelfase-grondsluitingsfout (bv. Fase A) verskyn nulvolgorde-spanning in die stelsel, wat ’n spanning oor die oop-delta indukseer.
- Selfs tydens nie-stewige (hoë-impedansie) grondsluiting word ’n spanning by die oop punte geïnduseer.
- Wanneer hierdie spanning die aktiveringsdrempel van die spanningrelais bereik, tree sowel die spanningrelais as die seinrelais in werking, wat klank- en sigbare waarskuwings aktiveer.
Operateurs gebruik hierdie seine en voltmeterlesings om die voorkoms en fase van die grondsluitingsfout te identifiseer, en rapporteer dan aan die bedryfsentrum.
⚠️ Let wel: Die isolasietoepassingstoestel word deur die hele busafdeling gedeel.
Oorsake van enkelfase-grondsluitingsfoute
- ’n Gebroke geleier wat op die grond val of op ’n dwarsbalk rus;
- Losse binding of vasmaak van geleiers op isolators, wat lei tot hulle val op dwarsbalke of die grond;
- Oormatige wind wat lei tot geleiers wat te naby aan geboue kom;
- Gebroke hoëspannings-aanvoerdraad van verspreidings-transformator;
- Isolasieversaking in 10 kV-bliksemafleiers of sekuriteite op transformatorplate;
- Isolasieontbinding of grondsluiting in een fase van die transformator se hoëspanningswindings;
- Isolatorvonk-oorskryding of deurboor;
- Isolasieversaking in taklynsekuriteite;
- Losse ankeldraad van boonste dwarsbalk op meervoudige lynpole wat kontak maak met laer geleiers;
- Bliksemslae;
- Boomkontak;
- Voëlgewaste foute;
- Vreemde voorwerpe (bv. plastiekvelle, takke);
- Ander ongelukkige of onbekende oorsake.
Gevare van enkelfase-grondsluitingsfoute
- Beskadiging aan substasietoerusting:
Na ’n 10 kV-grondsluitingsfout bespeur die bus-VT geen stroom nie, maar ontwikkel nulvolgorde-spanning en verhoogde stroom in die oop-delta. Langdurige bedryf kan die VT beskadig.
Daarbenewens kan ferroresonante oorspannings (veralke mal normal spanning) voorkom, wat isolasie laat versag en groot toerustingmislukkings veroorsaak.
- Beskadiging aan verspreidings-toerusting:
Onderbrekende booggrondsluiting en oorspannings kan isolasie deurboor, wat lei tot kurssluitsluitings, verbrande transformators, en mislukte afleiers/sekuriteite, wat moontlik elektriese brande kan veroorsaak.
- Bedreiging vir streekstromenetwerkstabiliteit:
Swaar grondsluitingsfoute kan die plaaslike kragnetwerk destabiliseer en kaskade-mislukkings aktiveer.
- Risiko vir mense en diere:
Nedergestorte geleiers laat die grond onder spanning kom, wat stapspanningsgevare skep. Voetgangers, lynwerkers (veral tydens nagpatrollies) en vee naby die foutplek loop die risiko van elektriese skok of elektrosieding.
- Impak op kragversorgingsbetroubaarheid:
- Dwing handmatige keuse van die gefouteerde toevoerlyn af.
- Nie-gefoute toevoerlyne mag onnodig gedurende foutopsporing ontlaai word, wat die versorging aan nie-betrokke kliënte onderbreek.
- Foutlokalisering en herstel vereis lynafskakeling, veral uitdagend tydens gewasgroei-seisoene, ongunstige weerstoestande (wind, reën, sneeu), of in bergagtige/bosagtige gebiede en snags, wat lei tot langdurige, wye verspreide uitvalle.
- Lynenergieverliese:
Grondsluitingsfoute veroorsaak beduidende aardlekstrome, wat direkte energieverlies verteenwoordig. Voorskrifte beperk gewoonlik grondsluitingsbedryf tot nie meer as 2 ure nie om buitensporige verspilling te voorkom.
- Kwantifisering van elektrisiteitsverlies:
Gemiddelde grondsluitingsstroom wissel van 6 tot 10 A. By tipiese 10 kV-velde lei dit tot ongeveer 34 560 kWh verspilde energie per 24-uur-periode.
Metodes en prosedures vir die hantering van enkelfase-grondsluitingsfoute
- Outomatiese klein-stroom-grondsluitingskeusapparatuur:
Installeer outomatiese grondsluitingslynkeusapparatuur in substasies. Hierdie werk saam met nulvolgorde-stroomtransformators (ZCT’s) by elke toevoeruitgang om die gefouteerde lyn akkuraat voor isolasie te identifiseer.
- Enkelfase-grondsluitingsopsporingsstelsels:
Moderne verspreidingsstelsels gebruik seininjekteerders by die begin, middel en einde van toevoerlyne. Foutaanwysers identifiseer die presiese foutplek, wat vinnige reaksie moontlik maak.
- Voorkomende maatreëls:
- Voer gereelde lynpatrollies uit: kyk na geleier-afstande tot bome/geboue, voëlneste op pole, veilige geleierbinding op isolators, los boutjies op isolators/dwarsbalke/ankeldrade, gebroke of verslete ankeldrade, en abnormale geleier-sagtheid.
- Toets periodiek die isolasie van isolators, taklynsekuriteite en bliksemafleiers; vervang defektiewe eenhede onmiddellik.
- Voer rutynetoetse op verspreidings-transformators uit; herstel of vervang defektiewe eenhede.
- Installeer