Mga Kinaiya ug mga Kaugalingong Detektor sa Single-Phase Ground Fault
1. Mga Kinaiya sa Single-Phase Ground Fault
- Mga Signal sa Central Alarm:
Nagring ang warning bell, ug naglitaw ang indicator lamp nga gilabel “Ground Fault on [X] kV Bus Section [Y]”. Sa mga sistema nga may Petersen coil (arc suppression coil) nga naka-ground sa neutral point, ang “Petersen Coil Operated” nga indicator usab motindog.
- Mga Indikasyon sa Insulation Monitoring Voltmeter:
- Ang voltage sa nahisalaan nga phase mokubos (kon incomplete grounding) o mahulog ngadto sa zero (kon solid grounding).
- Ang mga voltage sa uban pang duha ka phases mobalik—labaw sa normal nga phase voltage sa incomplete grounding, o mosaka ngadto sa line voltage sa solid grounding.
- Sa stable grounding, ang needle sa voltmeter magpabilin nga paspas; kon kini mag-fluctuate kontinwal, ang sayup kay intermittent (arc grounding).
- Sa Petersen Coil-Grounded Systems:
Kon adunay neutral displacement voltmeter nga gipakabit, kini makita ang usa ka piho nga reading sa panahon sa incomplete grounding o makab-ot ang phase voltage sa panahon sa solid grounding. Ang ground alarm light sa Petersen coil usab mopasiga.
- Mga Panghitabo sa Arc Grounding:
Ang arc grounding nagdala og overvoltages, nga naghimo og daku nga pagtaas sa voltage sa non-fault phase. Kini mahimong puniton ang high-voltage fuses sa voltage transformers (VTs) o bisan pa gud masakop ang mga VT.
2. Pagkabalhin sa Tinuod nga Ground Fault gikan sa Mga Sayup nga Alarm
- Naputol nga High-Voltage Fuse sa VT:
Ang naputol nga fuse sa usa ka phase sa VT mahimong mohimo og ground fault signal. Apan:
- Sa tinuod nga ground fault: ang voltage sa nahisalaan nga phase mokubos, ang uban pang duha ka phases mosaka, apan ang line voltage magpabilin nga dili mausab.
- Sa naputol nga fuse: ang voltage sa usa ka phase mokubos, ang uban pang duha ka phases dili mosaka, ug ang line voltage mokubos.
- Transformer nga Nagcha-charge sa Usa ka Unloaded Bus:
Sa panahon sa energization, kon ang circuit breaker mosira nga dili parehas, ang unbalanced capacitive coupling ngadto sa ground makapahimo og neutral displacement ug asymmetric three-phase voltages, nga mohimo og sayup nga ground signal.
→ Kini mahitabo lamang sa panahon sa switching operations. Kon ang bus ug ang mga konektadong kagamitan wala’y anomalia, ang signal sayup. Ang pag-energize sa usa ka feeder line o station service transformer kasagaran nga makuha ang indikasyon.
- Sistema nga Asymmetric o Dili Saktong Petersen Coil Tuning:
Sa panahon sa pagbag-o sa operational mode (pananglit, pagbalhin sa mga configuration), ang asymmetry o sayup nga Petersen coil compensation mahimong mohimo og sayup nga ground signals.
→ Gikinahanglan ang koordinasyon uban sa dispatch: i-revert sa orihinal nga configuration, i-de-energize ang Petersen coil, i-adjust ang tap changer niini, dayon i-re-energize ug i-balhin ang mga mode balik.
→ Ang ferroresonance sa panahon sa no-load bus energization mahimong mohimo usab og sayup nga mga signal. Ang agad nga pag-energize sa usa ka feeder line makapugong sa kondisyon sa resonance ug makapapas sa alarm.
3. Mga Detektor
Ang insulation monitoring system kasagaran nga binuo gikan sa usa ka three-phase five-limb voltage transformer, mga voltage relays, mga signal relays, ug mga monitoring instruments.
- Struktura: Lima ka magnetic limbs; usa ka primary winding ug duha ka secondary windings, tanan gipakabit sa tulo ka sentral nga limbs.
- Wiring Configuration: Ynynd (star-primary, star-secondary with neutral, ug open-delta tertiary).
Mga Ventahe sa kini nga wiring:
- Ang una nga secondary winding nakasukod sa pareho nga line ug phase voltages.
- Ang ikaduha nga secondary winding gipakabit sa open delta aron makadetektor sa zero-sequence voltage.
Prinsipyo sa Operasyon:
- Sa normal nga kondisyon, ang tulo ka phase voltages balanse; teoretikalmente, zero voltage ang moabut sa open delta.
- Sa panahon sa usa ka solid single-phase ground fault (pananglit, Phase A), ang zero-sequence voltage moabut sa sistema, nga naghimo og voltage sa open delta.
- Bisan sa panahon sa non-solid (high-impedance) grounding, ang voltage gihimo sa mga abri nga tumoy.
- Kon ang voltage nga kini makaabot sa pickup threshold sa voltage relay, ang voltage relay ug signal relay moboang, nga mohimo og audible ug visual alarms.
Ang mga operator gamiton ang mga signal ug mga reading sa voltmeter aron makaila sa pag-abot ug sa phase sa ground fault, dayon i-report kini sa dispatcher.
⚠️ Hinumdumi: Ang insulation monitoring device gibahin-bahin sa tibuok nga bus section.
Mga Kahimtang nga Nagdala sa Single-Phase Ground Fault
- Ang nabungkag nga conductor nga nahulog ngadto sa yuta o nakaupo sa usa ka crossarm;
- Ang luha nga binding o pagpahigda sa mga conductor sa mga insulator, nga hinungdan nga sila mahulog sa crossarms o sa yuta;
- Ang sobra nga hangin nga hinungdan nga ang mga conductor mosalibut sa mga building labaw sa kinahanglan;
- Ang nabungkag nga high-voltage lead wire gikan sa distribution transformer;
- Ang kapakyasan sa insulation sa 10 kV surge arresters o fuses sa transformer platforms;
- Ang insulation breakdown o grounding sa usa ka phase sa transformer high-voltage winding;
- Ang insulator flashover o puncture;
- Ang kapakyasan sa insulation sa mga branch-line fuses;
- Ang nawala nga guy wire gikan sa taas nga crossarm sa multi-circuit poles nga nakatipik sa ubos nga mga conductor;
- Ang mga strike sa kilat;
- Ang pagkontak sa kahoy;
- Mga sayup nga gihimo sa langgam;
- Mga foreign objects (pananglit, plastic sheets, mga sanga);
- Ubang aksidental o dili maamgohan nga mga kahimtang.
Mga Peligro sa Single-Phase Ground Fault
- Kadaot sa Substation Equipment:
Kahuman sa usa ka 10 kV ground fault, ang bus VT wala’y nakit-an nga kasagaran nga kasagaran apan adunay zero-sequence voltage ug daghang kasagaran sa open delta. Ang dugay nga operasyon mahimong kadaoton ang VT.
Dugang pa, ang ferroresonant overvoltages (mga pila ka beses ang normal nga voltage) mahimong mahitabo, nga mabungkag ang insulation ug hinungdan og daku nga kapakyasan sa kagamitan.
- Kadaot sa Distribution Equipment:
Ang intermittent arc grounding ug overvoltages mahimong mabungkag ang insulation, nga mohimo og short circuits, nasunog nga mga transformer, ug nasakop nga mga arresters/fuses, nga posibleng hinungdan og electrical fires.
- Peligro sa Estabilidad sa Rehiyonal nga Grid:
Ang grabe nga ground faults mahimong destabilize ang lokal nga power grid, nga naghimo og cascading failures.
- Peligro sa Tawo ug sa Hayop:
Ang mga nadown nga conductor naghatag og kuryente sa yuta, nga naghimo og step voltage hazards. Ang mga tawo nga naglakat, mga linemen (espisyalmente sa panahon sa night patrols), ug ang mga hayop nga duol sa lugar sa sayup mahimong madala og electric shock o electrocution.
- Impluwensya sa Reliability sa Power Supply:
- Gikinahanglan ang manual nga pagpili sa nasalaan nga feeder.
- Ang mga feeder nga wala nasalaan mahimong dili kinahanglan nga i-de-energize sa panahon sa troubleshooting, nga nag-interrupt sa supply sa mga customer nga wala maapektuhan.
- Ang pagpangita ug pag-ayo sa sayup nanginahanglan og line outage, nga labi pa nga lisud sa panahon sa crop-growing seasons, adverse weather (hangin, ulan, snow), o sa mountainous/forested areas ug sa gabii, nga naghimo og prolonged, widespread outages.
- Mga Line Energy Losses:
Ang ground faults naghimo og dakung earth leakage currents, nga nagrepresentar og direkta nga energy loss. Ang mga regulasyon kasagaran nga naglimit sa ground-fault operation ngadto sa dili labaw sa 2 ka oras aron likayan ang sobra nga waste.
- Pagkuha sa Electricity Loss:
Ang average nga ground fault current nagsugod gikan sa 6 ngadto sa 10 A. Sa tipikal nga 10 kV levels, kini nagresulta og mga 34,560 kWh nga nawala nga enerhiya kada 24-oras nga panahon.
Mga Pamaagi ug Prosedyur alang sa Pagdumara sa Single-Phase Ground Faults
- Mga Small-Current Ground Fault Auto-Selection Devices:
I-install ang mga automatic ground-fault line-selection devices sa mga substation. Kini nagtrabaho uban sa zero-sequence current transformers (ZCTs) sa matag feeder outlet aron eksakto nga makaila sa nasalaan nga linya sa wala pa isolahan.
- Mga Single-Phase Ground Fault Detection Systems:
Ang modernong distribution systems nagdeploy og signal injectors sa sinugdanan, tunga, ug katapusan sa mga feeder. Mga Fault indicators nakapangita sa eksaktong lokasyon sa sayup, nga naghimo og dali nga reaksyon.
- Mga Preventive Measures:
- Buhaton ang regular nga line patrols: susihon ang clearance sa mga conductor ngadto sa mga kahoy/builidings, mga langgam nga nakaupo sa mga poste, ang seguridad sa pagpahigda sa mga conductor sa mga insulator, ang luha nga mga bolt sa mga insulator/crossarms/guy wires, ang nabungkag o natabunan nga mga guy wires, ug ang abnormal nga sag sa mga conductor.
- Peryodiko nga i-test ang insulation sa mga insulator, mga branch fuses, ug mga surge arresters; palitan dayon ang mga nasakop nga unit.
- Buhaton ang rutin nga mga test sa mga distribution transformers; ayohon o palitan ang mga nasakop nga unit.
- I-install ang mga branch fuses sa rural feeders aron limitahan ang sakop sa sayup, mapadali ang area/duration sa outage, ug mapadali ang pagpangita sa sayup.
- Gamita ang mga insulator nga gilista og usa ka voltage class nga mas taas aron mapadako ang kabug-osan nga insulation strength sa sistema