Pagsusuri ng Teknolohiya ng Proteksyon sa Grounding ng Transformer sa mga Pook ng Konstruksyon

Sa kasalukuyan, mayroong tiyak na mga tagumpay ang Tsina sa larangang ito. Ang mga kaugnay na literatura ay nagdisenyo ng mga tipikal na plano ng pagkakasunod-sunod para sa pangangalaga laban sa pagkapinsala ng pag-grounding sa mababang tensyon na sistema ng distribusyon ng nuclear power plant. Batay sa pagsusuri ng mga kaso sa loob at labas ng bansa kung saan ang mga pagkapinsala sa pag-grounding sa mababang tensyon na sistema ng distribusyon ng nuclear power plant ay naging sanhi ng hindi tamang pag-operate ng zero-sequence protection ng transformer, ang mga salamin ng problema ay natuklasan. Bukod dito, inihain ang mga rekomendasyon para sa pagpapahusay ng mga hakbang sa pangangalaga laban sa pagkapinsala ng pag-grounding sa auxiliary power system ng nuclear power plant batay sa mga tipikal na plano ng pagkakasunod-sunod.

Ang mga kaugnay na literatura ay nag-aral ng mga pattern ng pagbabago ng differential current at restraint current, at sa pamamagitan ng pagkalkula ng ratio sa pagitan ng differential current at restraint current, isinagawa ang kwantitatibong analisis sa adaptability ng main transformer ratio differential protection sa ganitong kondisyon ng pagkapinsala.

Gayunpaman, ang mga nabanggit na pamamaraan ay patuloy pa ring nakakaharap sa maraming mga problema na kailangan ng agarang solusyon. Halimbawa, ang sobrang grounding resistance, hindi tama ang pagpili ng paraan ng pag-grounding, at hindi sapat na mga hakbang sa lightning protection grounding—ang mga isyung ito ay maaaring magresulta sa pagkapinsala ng transformer at maging maaaring maging sanhi ng mga aksidente sa kaligtasan. Dahil dito, kinakailangan ang mas malalim na pag-aaral at analisis sa teknolohiya ng pangangalaga laban sa pag-grounding ng transformer sa mga construction site, na kasama ang pinakabagong mga resulta ng pananaliksik at teknolohikal na pag-unlad.

Sa pamamagitan ng pananaliksik na ito, hindi lamang mapapataas ang teoretikal na antas ng teknolohiya ng pangangalaga laban sa pag-grounding ng transformer, kundi mabibigay din ang praktikal at feasible na solusyon at mga hakbang para sa aktwal na mga proyekto ng konstruksyon. Inaasahan na ang pananaliksik na ito ay makakapagtamo ng mas maraming pansin at bigat mula sa mga iskolar tungkol sa teknolohiya ng pangangalaga laban sa pag-grounding ng transformer sa mga construction site, na kolektibong nagpapahusay sa pag-unlad ng larangang ito.

1 Pagtukoy ng Paraan ng Pag-grounding ng Transformer

Ang tradisyonal na paraan ng pag-grounding ng neutral point ng transformer ay maaaring maging sanhi ng sobrang short-circuit current sa ilang kondisyon, na maaaring magdulot ng pinsala sa mga equipment. Dahil dito, inirerekomenda ang paraan ng low-resistance grounding ng neutral point. Ang low-resistance grounding ng neutral point ay isang epektibong paraan ng pag-grounding ng transformer na nagpapahusay ng kontrol sa grounding current ng transformer sa pamamagitan ng pag-ugnay ng isang mababang resistance sa pagitan ng neutral point ng transformer at lupa. Ang paraan ng pag-grounding na ito ay hindi lamang nakakaregulate ng magnitude ng grounding current at nakakabawas ng impact ng lightning at overvoltage sa mga transformer, na nagpapahusay ng operational stability, kundi maaari rin itong limitahan ang short-circuit currents at bawasan ang panganib ng pinsala sa mga equipment.

Konekta, kapag ipinapatupad ang low-resistance grounding ng neutral point para sa mga transformer sa mga construction site, ang unang hakbang ay ang pagtukoy ng angkop na halaga ng grounding resistance. Ayon sa Ohm's law, ang halaga ng grounding resistance ay inversely proportional sa grounding current at grounding voltage. Kaya, kapag pinili ang halaga ng grounding resistance para sa paraan ng low-resistance grounding ng neutral point, kailangang unang matukoy ang halaga ng resistance, na may formula na:

Sa formula, ang R₀ ay kumakatawan sa halaga ng grounding resistor; ang U₀ ay kumakatawan sa average rated voltage ng electrical system sa construction; ang I₀ ay kumakatawan sa current na lumalabas sa neutral point resistor. Ayon sa kalkulasyon sa formula (1), dapat pumili ng angkop na halaga ng grounding resistance na maaaring epektibong limitahan ang short-circuit current habang iwasan ang sobrang impact sa transformer.

Ang susunod ay ang pagtukoy ng mga parameter tulad ng cross-sectional area at material ng grounding wire. Ang material ng grounding wire ay dapat may mahusay na conductivity at corrosion resistance upang siguruhin ang serbisyo at reliabilidad nito. Sa pag-aaral na ito, binigyang-pansin ang aktwal na kondisyon ng pag-grounding ng transformer sa mga construction site at pinili ang tinned copper wire bilang grounding conductor—na may mahusay na conductivity, convenient wiring, at malakas na anti-corrosion capabilities, na lubos na sumasagot sa mga requirement ng paraan ng low-resistance grounding ng neutral point.

Ang cross-sectional area ng grounding wire ay direktang nakakaapekto sa halaga ng resistance nito, na mas higit na nakakaapekto sa grounding current. Kaya, ang angkop na cross-sectional area ng grounding wire ay pinili batay sa sumusunod na formula:

Sa formula, ang S ay kumakatawan sa cross-sectional area ng grounding wire sa paraan ng low-resistance grounding ng neutral point; ang η ay kumakatawan sa ratio coefficient sa pagitan ng neutral point grounding resistance at transformer grounding resistance; ang T ay kumakatawan sa allowable temperature rise ng grounding wire. Sa wakas, kailangang matukoy ang burial depth ng grounding electrode. Upang masiguro ang stable operation ng grounding electrode sa harsh na environment, ang burial depth nito ay dapat lumampas sa thickness ng frozen soil layer sa construction site, na buong nagbibigay ng seguridad at reliabilidad ng grounding system.

Sa kabuuan, kapag ipinapatupad ang pag-grounding ng mga transformer sa mga construction site, ang paraan ng low-resistance grounding ng neutral point ay ipinapatupad, na may maaring mga setting ng grounding parameters kabilang ang halaga ng resistance, cross-sectional area ng grounding wire, pagpili ng material, at burial depth ng grounding electrode, na nagbibigay ng malakas na pundasyon para sa stable operation ng transformer sa panahon ng konstruksyon.

2 Disenyo ng Plano ng Pangangalaga Laban sa Pag-grounding ng Transformer

Batay sa nabanggit na nilalaman, ang pamamaraan ng mababang resistensya sa pag-ground ng neutral point ay ginagamit sa teknolohiya ng pagprotekta ng pag-ground ng transformer para sa mga construction site. Ang pamamaraang ito ay pangunahing nakokontrol nang epektibo ang ground current ng transformer sa pamamagitan ng mababang resistensya. Maaaring mangyari ang iba't ibang uri ng pagkakamali sa operasyon ng transformer, at ang pinaka-karaniwan ay ang single-phase grounding fault. Ang single-phase grounding fault ay tumutukoy sa short circuit sa pagitan ng isang winding phase ng transformer at ang lupa, habang ang dalawang iba pang phase ay patuloy na gumagana nang normal. Nagdudulot ito ng pagbabago sa potential ng neutral point ng transformer, na nagpapadulot ng hindi pantay na pagkakaiba-iba ng tatlong phase na current. Batay sa katangian na ito, inihahanda ang isang plano ng proteksyon batay sa hindi pantay na pagkakaiba-iba ng tatlong phase na current sa mga transformer:

Una ang zero-sequence section I protection, na mayroong formula ng setting calculation na sumusunod:

Sa formula, ang I₁ ay kumakatawan sa operating current value ng zero-sequence protection ng mga transformer sa construction; ang γ₁ ay kumakatawan sa reliability coefficient; ang γ₂ ay kumakatawan sa zero-sequence branch coefficient; ang I₂ ay kumakatawan sa operating current value ng zero-sequence protection ng mga adjacent components ng mga transformer sa construction. Pagkatapos makalkula ang current value para sa zero-sequence section I protection batay sa formula (3), ang operating time para sa section I protection ay karaniwang itinatakda na humigit-kumulang 0.5 segundo na mas mahaba kaysa sa operating time ng susunod na level ng zero-sequence protection.

Sundin ang zero-sequence section II protection. Ang formula ng calculation para sa kanyang protection current value ay parehong pareho sa zero-sequence section I protection, ibig sabihin, ang protection current ay dininagdag gamit ang formula (3), ngunit ang operating time ay iba, na nangangailangan ng pagdaragdag ng humigit-kumulang 0.3 segundo batay sa operating time ng zero-sequence section I protection.

Sa huli, mayroon ang zero-sequence voltage protection. Sa pag-consider na buong bahagi, kapag may single-phase grounding faults sa mga transformer sa construction site, maaaring mawala ang inherent sensitivity ng neutral point, kaya ang operating voltage ng zero-sequence voltage protection ay dapat na mas mababa kaysa sa maximum zero-sequence voltage na lumilitaw sa installation point ng proteksyon sa panahon ng single-phase grounding faults. Ang halaga para sa zero-sequence voltage protection voltage ay pangunahing nadetermina batay sa sumusunod na formula:

Sa formula, ang U₁ ay kumakatawan sa operating voltage ng zero-sequence voltage protection; ang U₂ ay kumakatawan sa rated voltage ng tatlong secondary windings.

Sa kabuuan, upang mabuo ang isang kompleto na three-phase current imbalance protection scheme, kinakailangan ang serye ng komplikadong kalkulasyon, kasama ang mga formula ng calculation para sa zero-sequence section I, zero-sequence section II, at zero-sequence voltage protection. Ang derivation at application ng mga formula na ito ay makakatulong na mas maaccurate na matukoy ang uri at severity ng single-phase grounding faults sa construction sites. Ang protection scheme na ito ay hindi lamang maaaring mabilis na lokasyon at i-isolate ang mga grounding fault, kundi maaari rin itong bawasan ang probability ng mga insidente ng power outage dahil sa mga grounding fault. Samantala, kasama ang neutral point low-resistance grounding method, nabubuo ang isang comprehensive na grounding protection structure para sa mga transformer sa construction, na nagbibigay ng malakas na proteksyon para sa ligtas na operasyon ng mga transformer.

3 Experimental Analysis

Upang ipapatunayan ang effectiveness ng nabanggit na teknolohiya ng pagprotekta ng pag-ground ng transformer sa mga construction site, ang chapter na ito ay gagamit ng power system simulation software na PowerFactory upang gawin ang mga eksperimento ng transformer grounding protection simulation. Una, itinatayo ang isang modelo ng building electrical system sa simulation software, na pangunahing kasama ang mga transformer, high at low voltage lines, loads, at iba pang equipment. Ipinaliliwanag ng Table 1 ang modelo at parameter specifications ng experimental transformer.

Ang espesipikong istraktura ng transformador ay ipinapakita sa Figure 1.

Pagkatapos, isinasagawa ang mga eksperimento ng simulasyon ng proteksyon ng pag-ground ng transformador gamit ang tatlong iba't ibang pamamaraan ng pag-ground: ang pag-ground ng neutral point na may mababang resistansiya, ang pag-ground ng neutral point na may mataas na resistansiya, at ang pag-ground ng neutral point na may coil ng pag-suppress ng ark. Sa pag-setup ng mga pamamaraan ng pag-ground, para sa pamamaraan ng pag-ground ng neutral point na may mababang resistansiya, pinili ang resistor na may maliit na halaga ng resistansiya, partikular na itinakda sa 0.5 Ω, upang simuluhan ang epekto ng pag-ground na may mababang resistansiya; para sa pamamaraan ng pag-ground ng neutral point na may mataas na resistansiya, pinili ang resistor na may mas malaking halaga ng resistansiya, itinakda sa 10 Ω, upang simuluhan ang katangian ng pag-ground na may mataas na resistansiya.

Sa panahon ng eksperimento, inisip ang antas ng kuryente ng pag-ground ng transformador sa ilalim ng mga single-phase grounding fault. Ang tiyak na lokasyon ng pagkakamali ay itinakda sa gitna ng isang phase line sa low-voltage side ng transformador, at itinakda ang fault resistance sa 100 Ω upang simuluhan ang ground resistance sa panahon ng grounding fault. Sa proseso ng simulasyon ng pagkakamali, ginamit ang high sampling rate data acquisition system upang irekord ang datos ng kuryente ng pag-ground, at itinakda ang sampling frequency sa 1000 beses bawat segundo upang matiyak ang pagkuha ng maliit na pagbabago sa kuryente ng pag-ground.

Bukod sa pag-record ng halaga ng kuryente ng pag-ground sa sandaling nangyari ang pagkakamali, itinakda ang maraming oras, kasama ang 0.1 s, 0.5 s, 1 s, 5 s, at 10 s pagkatapos ng pagkakamali, upang mapanoor ang pagbabago ng kuryente ng pag-ground sa iba't ibang oras. Upang maiwasan ang randomness sa resulta ng eksperimento, inirekord ang datos ng kuryente ng pag-ground 10 beses, at kinuha ang average value bilang ang huling resulta ng eksperimento. Ang Figure 2 ay nagbibigay ng pagsusulit ng epekto ng proteksyon ng pag-ground ng transformador sa ilalim ng iba't ibang pamamaraan ng pag-ground.

Tulad ng ipinapakita sa Figure 2, ang analisis ng simulasyon ay nagpaparangal sa mga katangian ng kuryente ng pag-ground ng transformador sa ilalim ng mga single-phase fault para sa mga pamamaraan ng pag-ground ng neutral point na may mababang resistansiya, mataas na resistansiya, at coil ng pag-suppress ng ark. Ang mga resulta ay nagpapahiwatig na, sa panahon ng single-phase grounding fault ng transformador, ang kuryente ng pag-ground sa ilalim ng pamamaraan ng pag-ground ng neutral point na may mababang resistansiya ay mas mataas kumpara sa mga pamamaraan ng pag-ground ng neutral point na may mataas na resistansiya at neutral point arc-suppression coil.

Sa ilalim ng disenyo ng teknolohiya ng proteksyon ng pag-ground, ang average kuryente ng pag-ground ng transformador ay 70.11 A, na may tumaas ng 43.44 A at 21.62 A kumpara sa mga teknolohiya ng control group. Ito ay tumutulong na makabawas ng lakas ng ark sa punto ng pagkakamali at mapabilis ang kakayahan ng sarili ng pagkakamali na mag-clear. Kaya, ang disenyo ng teknolohiya ng proteksyon ng pag-ground ay feasible at reliable, na angkop para sa praktikal na aplikasyon sa mga single-phase grounding faults ng transformador, na epektibong nagpoprotekta sa operational safety ng mga transformador sa construction sites.

4.Pagtatapos

Ang teknolohiya ng proteksyon ng pag-ground para sa mga transformador sa construction ay nagpopropona ng zero-sequence overcurrent protection scheme batay sa pamamaraan ng pag-ground ng neutral point na may mababang resistansiya. Sa pamamagitan ng mga eksperimento ng paghahambing, naipapatunayan ang superioridad ng disenyo ng teknolohiya ng proteksyon ng pag-ground sa pangunahing proteksyon para sa mga single-phase fault ng transformador. Bagaman may mga natamong achievement sa research, mayroon pa ring ilang limitasyon. Halimbawa, ang mga kondisyon ng eksperimento at mga sampol ng datos ay maaaring hindi sapat na komprehensibo, na nangangailangan ng karagdagang pagpapatunay ng universalidad ng mga konklusyon.

Ang future research ay maaaring magtutok sa mga sumusunod na aspeto: una, ang paglalawak ng saklaw ng mga eksperimento at pagdaragdag ng mga sampol ng datos upang mapabuti ang accuracy at universalidad ng mga konklusyon; pangalawa, ang paggawa ng mas malalim na pag-aaral sa iba pang mga skema at teknolohiya ng proteksyon upang mapagtanto ang mas epektibong at reliable na mga pamamaraan ng proteksyon ng pag-ground ng transformador; at huli, ang pagbuo ng mas mataas na performance na mga device at sistema ng proteksyon sa kombinasyon ng praktikal na engineering applications.