Usterki i obsługa jednofazowego przewodzenia do ziemii w sieciach dystrybucyjnych 10kV
Pole: Produkcja
China
Charakterystyka i urządzenia do wykrywania uszkodzeń jednofazowych do ziemi
1. Charakterystyka uszkodzeń jednofazowych do ziemi
- Sygnały centralnego alarmu:
Dzwonek ostrzegawczy dzwoni, a lampka wskaźnikowa z napisem „Uszkodzenie jednofazowe do ziemi na szynie [X] kV, sekcja [Y]” świeci się. W systemach z uziemieniem punktu neutralnego za pośrednictwem cewki Petersena (cewki gaszącej łuk) zapala się również lampka wskaźnikowa „Cewka Petersena włączona”. - Wskazania woltomierza do monitorowania izolacji:
- Napięcie uszkodzonej fazy maleje (w przypadku niepełnego uziemienia) lub spada do zera (w przypadku uziemienia trwało przewodzącego).
- Napięcia pozostałych dwóch faz wzrastają – powyżej normalnego napięcia fazowego przy niepełnym uziemieniu lub do wartości napięcia międzyfazowego przy uziemieniu trwało przewodzącym.
- W przypadku stabilnego uziemienia wskazówka woltomierza pozostaje nieruchoma; jeśli wskazówka drga ciągle, uszkodzenie ma charakter przerywany (łukowe uziemienie).
- W systemach z uziemieniem punktu neutralnego za pomocą cewki Petersena:
Jeśli zainstalowano woltomierz przesunięcia neutralnego, wskazuje on określoną wartość w przypadku niepełnego uziemienia lub osiąga wartość napięcia fazowego w przypadku uziemienia trwało przewodzącego. Lampka alarmowa cewki Petersena również się zapala. - Zjawiska łukowego uziemienia:
Łukowe uziemienie generuje przepięcia, powodując znaczny wzrost napięć faz nieuszkodzonych. Może to spowodować przepalenie bezpieczników wysokiego napięcia transformatorów napięciowych (TN) lub nawet uszkodzenie samych TN.
2. Rozróżnianie rzeczywistych uszkodzeń jednofazowych do ziemi od fałszywych alarmów
- Przepalenie się bezpiecznika wysokiego napięcia w TN:
Przepalenie się bezpiecznika w jednej fazie TN może wywołać sygnał uszkodzenia do ziemi. Jednak:- W przypadku rzeczywistego uszkodzenia do ziemi: napięcie uszkodzonej fazy spada, napięcia pozostałych dwóch faz rosną, ale napięcie międzyfazowe pozostaje niezmienione.
- W przypadku przepalenia się bezpiecznika: napięcie jednej fazy spada, pozostałe dwie fazy nie rosną, a napięcie międzyfazowe maleje.
- Włączenie transformatora zasilającego pustą szynę:
Podczas włączania, jeśli wyzwalacz wyłącza się asynchronicznie, niestabilne sprzężenie pojemnościowe z ziemią powoduje przesunięcie punktu neutralnego oraz asymetryczne napięcia trójfazowe, co wywołuje fałszywy sygnał uziemienia.
→ Zjawisko to występuje wyłącznie podczas operacji przełączania. Jeśli szyna i połączone z nią urządzenia nie wykazują żadnych nieprawidłowości, sygnał jest fałszywy. Włączenie linii odbiorczej lub transformatora służbowego zwykle usuwa ten sygnał. - Asymetria systemu lub nieprawidłowe nastawienie cewki Petersena:
Podczas zmian trybu pracy (np. zmian konfiguracji) asymetria lub błędne kompensowanie cewką Petersena mogą powodować fałszywe sygnały uziemienia.
→ Wymagana jest koordynacja z dyspozytorem: przywrócenie pierwotnej konfiguracji, odłączenie cewki Petersena, dostosowanie jej przełącznika zaczepów, ponowne włączenie i powtórne przełączenie trybów.
→ Ferorezonans podczas włączania pustej szyny może również generować fałszywe sygnały. Natychmiastowe włączenie linii odbiorczej zakłóca warunki rezonansu i usuwa alarm.
3. Urządzenia wykrywające
System monitorowania izolacji składa się typowo z trójfazowego pięcioprzęsłowego transformatora napięciowego, przekaźników napięciowych, przekaźników sygnalizacyjnych oraz urządzeń pomiarowych.
- Konstrukcja: Pięć rdzeni magnetycznych; jedno uzwojenie pierwotne i dwa uzwojenia wtórne, wszystkie nawinięte na trzech środkowych rdzeniach.
- Schemat połączeń: Ynynd (gwiazda – pierwotne, gwiazda – wtórne z punktem neutralnym oraz otwarty trójkąt – pomocnicze).
Zalety tego schematu połączeń:
- Pierwsze uzwojenie wtórne umożliwia pomiar zarówno napięć międzyfazowych, jak i fazowych.
- Drugie uzwojenie wtórne połączone jest w otwarty trójkąt i służy do wykrywania napięcia składowej zerowej.
Zasada działania:
- W warunkach normalnych napięcia trójfazowe są zrównoważone; teoretycznie, na otwartym trójkącie występuje zero napięcia.
- Podczas trwałego jednofazowego uszkodzenia do ziemi (np. faza A) w systemie pojawia się napięcie składowej zerowej, które indukuje napięcie na otwartym trójkącie.
- Nawet w przypadku niepełnego (wysokoimpedancyjnego) uziemienia, na końcach otwartego trójkąta indukowane jest napięcie.
- Gdy to napięcie osiągnie próg zadziałania przekaźnika napięciowego, zadziałają zarówno przekaźnik napięciowy, jak i przekaźnik sygnalizacyjny, uruchamiając dźwiękowe i świetlne alarmy.
Operatorzy korzystają z tych sygnałów oraz wskazań woltomierza do zidentyfikowania wystąpienia uszkodzenia do ziemi oraz jego fazy, a następnie informują o tym dyspozytora.
⚠️ Uwaga: Urządzenie monitorujące izolację jest wspólne dla całej sekcji szyny.
⚠️ Uwaga: Urządzenie monitorujące izolację jest wspólne dla całej sekcji szyny.
Przyczyny jednofazowych uszkodzeń do ziemi
- Przerwany przewód upadający na ziemię lub leżący na przekładce;
- Luźne zamocowanie lub zabezpieczenie przewodów na izolatorach, powodujące ich opadnięcie na przekładkę lub na ziemię;
- Zbyt silny wiatr powodujący nadmierne zbliżanie się przewodów do budynków;
- Przerwany przewód wysokiego napięcia od transformatora rozdzielczego;
- Awaria izolacji w ogranicznikach przepięć lub bezpiecznikach 10 kV na platformach transformatorowych;
- Przebicie izolacji lub uziemienie w jednej fazie uzwojenia wysokiego napięcia transformatora;
- Przebicie lub przeskok iskrowy przez izolator;
- Awaria izolacji w bezpiecznikach gałęziowych;
- Odłączenie się linki kotwicznej z górnej przekładki słupów wieloliniowych i dotykanie nią dolnych przewodów;
- Uderzenia pioruna;
- Kontakt z drzewami;
- Uszkodzenia spowodowane przez ptaki;
- Obce przedmioty (np. folia plastikowa, gałęzie);
- Inne przypadkowe lub nieznane przyczyny.
Niebezpieczeństwa wynikające z jednofazowych uszkodzeń do ziemi
- Uszkodzenie wyposażenia stacji elektroenergetycznej:
Po wystąpieniu uszkodzenia do ziemi 10 kV transformator napięciowy szyny nie wykrywa prądu, ale generuje napięcie składowej zerowej oraz zwiększa się prąd w otwartym trójkącie. Długotrwała praca w takich warunkach może spowodować uszkodzenie TN.
Dodatkowo mogą wystąpić przepięcia ferorezonansowe (o kilkakrotnie wyższej wartości niż napięcie nominalne), co prowadzi do przebicia izolacji i poważnych awarii urządzeń. - Uszkodzenie wyposażenia rozdzielczego:
Przerywające się łukowe uziemienie oraz przepięcia mogą spowodować przebicie izolacji, prowadząc do zwarcia, spalenia się transformatorów oraz uszkodzenia ograniczników przepięć/bezpieczników, co potencjalnie może spowodować pożary elektryczne. - Zagrożenie stabilności regionalnej sieci elektroenergetycznej:
Poważne uszkodzenia do ziemi mogą destabilizować lokalną sieć elektroenergetyczną, wywołując awarie łańcuchowe. - Ryzyko dla ludzi i zwierząt:
Upadające przewody naładowują ziemię, tworząc zagrożenie napięciem krokowym. Piesi, pracownicy eksploatacyjni (szczególnie podczas nocnych przeglądów) oraz zwierzęta gospodarskie w pobliżu miejsca uszkodzenia są narażone na porażenie prądem lub śmiertelne porażenie prądem. - Wpływ na niezawodność zasilania:
- Wymaga ręcznego wyboru uszkodzonej linii odbiorczej.
- Linie odbiorcze bez uszkodzenia mogą zostać niepotrzebnie odłączone podczas diagnozowania, co przerywa zasilanie klientów nieobjętych awarią.
- Lokalizacja i naprawa uszkodzenia wymagają wyłączenia linii, co szczególnie utrudnione jest w okresie uprawy roślin, niekorzystnych warunków pogodowych (wiatr, deszcz, śnieg), w terenach górskich/leśnych oraz w nocy, co prowadzi do przedłużających się, ogólnokrajowych wyłączeń.
- Straty energii w liniach:
Uszkodzenia do ziemi powodują znaczne prądy upływu do ziemi, stanowiące bezpośrednie straty energii. Przepisy zwykle ograniczają czas pracy w warunkach uszkodzenia do ziemi do maksymalnie 2 godzin w celu uniknięcia nadmiernych strat. - Ilościowe określenie strat energii elektrycznej:
Średni prąd uszkodzenia do ziemi mieści się w zakresie od 6 do 10 A. Na typowym poziomie 10 kV odpowiada to około 34 560 kWh straconej energii na dobę.
Metody i procedury postępowania w przypadku jednofazowych uszkodzeń do ziemi
- Automatyczne urządzenia do selekcji linii przy uszkodzeniach do ziemi o małym prądzie:
Zainstalować w stacjach elektroenergetycznych automatyczne urządzenia do selekcji linii przy uszkodzeniach do ziemi. Działają one w połączeniu z transformatorami prądowymi składowej zerowej (TPSZ) na każdym wyjściu linii odbiorczej, umożliwiając dokładne zidentyfikowanie uszkodzonej linii jeszcze przed jej odłączeniem. - Systemy wykrywania jednofazowych uszkodzeń do ziemi:
W nowoczesnych systemach rozdzielczych stosuje się injektory sygnału umieszczone na początku, środku i końcu linii odbiorczej.&
Daj napiwek i zachęć autora
Polecane
Tryb działania z uziemionym punktem neutralnym dla transformatorów sieci energetycznej 110kV～220kV
Układ ziemnego punktu neutralnego transformatorów w sieci energetycznej 110kV～220kV powinien spełniać wymagania wytrzymałości izolacji punktów neutralnych transformatorów, a także starać się utrzymać zerowe impedancje stacji przekształcających praktycznie niezmienione, zapewniając, że zerowa impedancja skupiona w dowolnym punkcie zastanym w systemie nie przekracza trzykrotności dodatniej impedancji skupionej.Dla nowo budowanych i modernizowanych transformatorów 220kV i 110kV ich tryby ziemienia
01/29/2026
Dlaczego stacje przekształcające używają kamieni żwiru kamyków i drobnych skał
Dlaczego stacje przekształcające używają kamieni kruchych, żwiru, kamyków i drobnych kamieni?W stacjach przekształcających, urządzenia takie jak transformatory mocy i dystrybucyjne, linie przesyłowe, transformatory napięcia, transformatory prądu oraz wyłączniki odłączeniowe wymagają zazemblowania. Poza zazemblowaniem, teraz głębiej przyjrzymy się, dlaczego żwir i kamienie kruche są powszechnie używane w stacjach przekształcających. Choć wyglądają zwyczajnie, te kamienie odgrywają kluczową rolę b
01/29/2026
HECI GCB for Generators – Szybki wyłącznik obwodów SF₆
1.Definicja i funkcja1.1 Rola wyłącznika generatorowegoWyłącznik generatorowy (GCB) to sterowany punkt rozłączenia znajdujący się między generatorem a transformatorem podwyższającym, pełniąc rolę interfejsu między generatorem a siecią energetyczną. Jego główne funkcje obejmują izolowanie uszkodzeń po stronie generatora oraz umożliwienie kontroli operacyjnej podczas synchronizacji generatora i podłączenia do sieci. Zasada działania GCB nie różni się znacząco od zasady działania standardowego wyłą
01/06/2026
Zasady projektowania transformatorów dystrybucyjnych montowanych na słupach
Zasady projektowania transformatorów dystrybucyjnych montowanych na słupach(1) Zasady lokalizacji i rozmieszczeniaPlatformy transformatorów montowanych na słupach powinny być umieszczane w pobliżu centrum obciążenia lub blisko kluczowych obciążeń, zgodnie z zasadą „mała pojemność, wiele lokalizacji”, co ułatwia wymianę i konserwację sprzętu. W przypadku zaopatrzenia w energię elektryczną dla budynków mieszkalnych, trójfazowe transformatory mogą być instalowane w pobliżu, biorąc pod uwagę obecne
12/25/2025
