Építkezési helyeken használt transzformátorok földelési védelmi technológiájának elemzése

Jelenleg Kína bizonyos eredményeket ért el ezen a területen. A releváns irodalom tipikus konfigurációs tervet készített a nukleáris erőművek alacsony feszültségű elosztó rendszerében fellépő tápegység hibákra vonatkozó védelmi megoldásokhoz. Az országos és nemzetközi esetek elemzése alapján, amelyekben a nukleáris erőművek alacsony feszültségű elosztó rendszerének tápegység hibái okozták a transzformátor nullsor védelmének helytelen működését, meghatározták az alapvető okokat. Továbbá javaslatokat tettek a nukleáris erőművek segédenergia rendszerének tápegység hiba védelmi intézkedéseinek fejlesztésére ezek alapján.

A kapcsolódó irodalom tanulmányozta a differenciális áram és a korlátozó áram változási mintázatát, és a differenciális áram és a korlátozó áram közötti arány kiszámításával kvantitatív elemzést végzett a főtranszformátor viszony-differenciális védelmének alkalmazhatóságára ilyen hibakörülmények között.

Azonban a fent említett módszerek még mindig számos olyan problémával küzdenek, amelyek felgyorsított megoldást igényelnek. Például a túlzott tápegység ellenállása, a tápegység módjának rossz kiválasztása, és a nem megfelelő villámvédelemi tápegység intézkedései - mindezek oka lehet a transzformátorok hibáinak, sőt, biztonsági balesetek kirobbanásának. Ezért szükséges további mélyebb kutatás és elemzés a transzformátor tápegység védelmi technológiáira az építkezési helyeken, bevonva a legfrissebb kutatási eredményeket és technológiai fejlesztéseket.

Ez a kutatás nem csak a transzformátor tápegység védelmi technológiák elméleti szintjének fejlesztését segíti elő, de gyakorlatias és végrehajtható megoldásokat és intézkedéseket is kínál a tényleges építkezési projektekhez. Reméljük, hogy ezzel a kutatással több figyelmet és hangsúlyt vonhatunk a transzformátor tápegység védelmi technológiákra az építkezési helyeken, közösen elősegítve ezen terület fejlődését.

1. Transzformátor tápegység módjának meghatározása

A hagyományos transzformátor központi pont közvetlen tápegység módja bizonyos feltételek mellett túlzott rövidzárlék áramokat okozhat, ami potenciálisan károsíthatja a berendezéseket. Ezért egy központi pont alacsony ellenállású tápegység módot javasolnak. A központi pont alacsony ellenállású tápegység egy hatékony transzformátor tápegység mód, amely a transzformátor központi pontjának és a föld közötti alacsony ellenállás csatlakoztatásával hatékonyan ellenőrzi a transzformátor tápegység áramát. Ez a tápegység mód nemcsak szabályozza a tápegység áram méretét, és csökkenti a villám és túlfeszültség hatását a transzformátorokra, így javítva a működési stabilitást, de korlátozza a rövidzárlék áramokat, és csökkenti a berendezések károsodásának kockázatát is.

Konkrétan, amikor építkezési helyeken a transzformátorok központi pont alacsony ellenállású tápegységét valósítják meg, az első lépés a megfelelő tápegység ellenállás értékének meghatározása. Ohm törvénye szerint a tápegység ellenállás értéke fordítottan arányos a tápegység árammal és a tápegység feszültségével. Ezért, amikor a központi pont alacsony ellenállású tápegység módjához a tápegység ellenállás értékét választják, először a következő képlet alapján kell meghatározni:

A képletben R₀ jelöli a tápegység ellenálló ellenállás értékét; U₀ jelöli az építkezési helyen található elektromos rendszer átlagos üzemfeszültségét; I₀ jelöli a központi pont ellenállón átmenő áramot. A (1) képlet alapján számított érték alapján olyan megfelelő tápegység ellenállás értéket kell kiválasztani, amely hatékonyan korlátozza a rövidzárlék áramokat, miközben elkerüli a transzformátorokra nehezedő túlzott hatást.

Következő lépésként a tápegység vezeték keretszélességének és anyagának meghatározása. A tápegység vezeték anyagának kiemelten jó vezetőképességgel és rostingátló tulajdonságokkal kell rendelkeznie, hogy biztosítsa élettartamát és megbízhatóságát. E tanulmány átfogóan figyelembe veszi a transzformátor tápegységének valós feltételeit az építkezési helyeken, és tinált réz vezetéket választ a tápegység vezetékének anyagaként, ami jól vezető, kényelmesen telepíthető, és erős rostingátló tulajdonságokkal rendelkezik, teljesen megfelelve a központi pont alacsony ellenállású tápegység módjának követelményeinek.

A tápegység vezeték keretszélessége közvetlenül befolyásolja ellenállás értékét, ami további hatással van a tápegység áramra. Ezért a következő képlet alapján választják a megfelelő keretszélességet a tápegység vezetékére:

A képletben S jelöli a központi pont alacsony ellenállású tápegység módjának tápegység vezetékének keretszélességét; η jelöli a központi pont tápegység ellenállásának és a transzformátor tápegység ellenállásának arányát; T jelöli a tápegység vezeték engedélyezett hőemelkedését. Végül meg kell határoznia a tápegység elektrodja betegésének mélységét. Ahhoz, hogy a tápegység elektrodja stabil működését biztosítsa nehéz körülmények között, a betegés mélysége túl kell nyúlnia az építkezési helyen található fagyó talaj réteg vastagságán, így összhangban garantálva a tápegység rendszer megbízhatóságát és biztonságát.

Összefoglalva, amikor építkezési helyeken a transzformátorok tápegységét valósítják meg, a központi pont alacsony ellenállású tápegység módját használják, megfelelő beállításokkal a tápegység paramétereire, beleértve az ellenállás értékét, a tápegység vezeték keretszélességét, az anyag kiválasztását, és a tápegység elektrodja betegésének mélységét, ezáltal alapját adva a transzformátor stabil működésének az építkezés során.

2. Transzformátor tápegység védelmi terv tervezése

A fenti tartalom alapján az építkezési helyeken használt transzformátorok földelési védelmi technológiájában alkalmazzák a semleges pont alacsony-ellenállású földelési módszerét. Ez a földelési mód hatékonyan szabályozza a transzformátor földelési áramát alacsony ellenállással. A transzformátor működése során különböző hibák fordulhatnak elő, amelyek közül a leggyakoribb a egyfázisú földelési hiba. Az egyfázisú földelési hiba azt jelenti, hogy a transzformátor egyik fázis csomópontja közvetlenül a földre van kapcsolva, miközben a másik két fázis normálisan működik. Ez a hiba a transzformátor semleges pontjának potenciáljának megváltozását okozza, ami a háromfázisú áramok kiegyensúlyozatlanságát eredményezi. E tulajdonság kihasználásával javasolt egy olyan védelmi rendszer, amely a transzformátorokban lévő háromfázisú áramkiesegyeztetettégetővédelmet alapozza:

Az első a nullsorozat I. szakasz védelme, amely beállítási számítási képlete a következő:

A képletben I₁ jelöli az építkezési helyen lévő transzformátorok nullsorozat védelmi működési áramértékét; γ₁ jelöli a megbízhatósági együtthatót; γ₂ jelöli a nullsorozat ág-együtthatót; I₂ jelöli a transzformátorokhoz közeli komponensek nullsorozat védelmi működési áramértékét. A (3) képlet szerinti számítás után a nullsorozat I. szakasz védelmi működési időt általában 0,5 másodperccel hosszabbra állítják, mint a következő szintű nullsorozat védelmi működési idejét.

Következő a nullsorozat II. szakasz védelme. A védelmi áramérték számítási képlete megegyezik a nullsorozat I. szakasz védelmével, azaz a védelmi áram is a (3) képlet szerint adódik, de a működési idő eltér, és a nullsorozat I. szakasz védelmi működési idejéhez képest 0,3 másodperccel hosszabb lesz.

Végül a nullsorozat feszültség védelme. Összességében, mivel az építkezési helyen lévő transzformátorok egyfázisú földelési hibái során a semleges pont veszítheti a természetes érzékenységét, a nullsorozat feszültség védelmi működési feszültsége alacsonyabb kell, hogy legyen, mint a védelmi telepítési ponton megjelenő maximális nullsorozat feszültség. A nullsorozat feszültség védelmi feszültség értéke elsősorban a következő képlet szerint határozható meg:

A képletben U₁ jelöli a nullsorozat feszültség védelmi működési feszültségét; U₂ jelöli a három másodlagos csomópontok nominális feszültségét.

Összefoglalva, a teljes háromfázisú áramkiesegyeztetettégetővédelem kialakításához szükség van egy sor bonyolult számításra, beleértve a nullsorozat I. szakasz, a nullsorozat II. szakasz és a nullsorozat feszültség védelmi számítási képleteket. Ezeknek a képleteknek a levezetése és alkalmazása segít pontosabban meghatározni az építkezési helyen bekövetkező egyfázisú földelési hibák típusát és súlyosságát. Ez a védelmi rendszer gyorsan helyreállíthatja és elszakíthatja a földelési hibákat, valamint csökkentheti a földelési hibák által okozott villamos energiamegszakítás esélyét. Ezenfelül, az alacsony-ellenállású földelési módszerrel kombinálva, egy teljes transzformátor földelési védelmi struktúrát alakít ki az építkezési helyen, amely erős védelmet nyújt a transzformátorok biztonságos működéséhez.

3. Kísérleti elemzés

Az említett transzformátor földelési védelmi technológia hatékonyságának ellenőrzéséhez ebben a fejezetben a PowerFactory nevű energiarendszer-szimulációs szoftvert fogjuk használni a transzformátor földelési védelmi szimulációs kísérletek végzésére. Először egy épületi elektromos rendszer modellt állítunk fel a szimulációs szoftverben, amely főleg transzformátorokat, magas- és alacsonyfeszültségű vonalakat, terheléseket és egyéb berendezéseket tartalmaz. A táblázat 1. a kísérleti transzformátor modelljét és paramétereit mutatja be.

A transzformátor specifikus szerkezete látható az 1. ábrán.

Ezután különböző talajzárló módszerekkel végzett transzformátor-talajzárló védelmi szimulációs kísérleteket hajtottak végre: neutrális pont alacsony-ellenállású talajzárlás, neutrális pont magas-ellenállású talajzárlás, és arc-kiküszöbölő tekercs talajzárlás. A talajzárló módszerek beállítása során, a neutrális pont alacsony-ellenállású talajzárláshoz kisebb ellenállású ellenállást választottak, konkrétan 0,5 Ω-ra állították, hogy leírják az alacsony-ellenállású talajzárlás hatását; a neutrális pont magas-ellenállású talajzárláshoz nagyobb ellenállású ellenállást választottak, 10 Ω-ra állították, hogy megjelenítsék a magas-ellenállású talajzárlás jellemzőit.

A kísérlet során a transzformátor talajzárló áramfolyam-szintjei egy fázisbeli talajzárló hibával lettek szimulálva. A hiba konkrét helye a transzformátor alacsony feszültségű oldalán egy fázisvonal közepén volt beállítva, a hibaellenállást 100 Ω-ra állították, hogy szimulálják a talajzárló ellenállást a talajzárló hiba esetén. A hibaszimuláció során magas mintavételezési sebességű adatgyűjtő rendszert használtak a talajzárló áramadatok rögzítésére, a mintavételezés gyakoriságát 1000-szeresre állították másodpercenként, hogy biztosítsák a talajzárló áram kis változásainak felvétele.

A hiba bekövetkezése pillanatának talajzárló áramértékének rögzítése mellett több időpontot is beállítottak, beleértve a hiba bekövetkezését követő 0,1 s, 0,5 s, 1 s, 5 s, és 10 s időpontokat, hogy megfigyeljék a talajzárló áram változásait különböző időpontokban. A kísérleti eredmények véletlenszerűségének elkerülése érdekében 10-szer rögzítették a talajzárló áramadatokat, és az átlagos értéket vették figyelembe végleges kísérleti eredményként. Az 2. ábra összehasonlítja a transzformátor talajzárló védelmi hatását különböző talajzárló módszerek mellett.

Ahogy az 2. ábra mutatja, a szimulációs elemzés összehasonlította a transzformátorok talajzárló áram jellemzőit egy fázisbeli hiba esetén neutrális pont alacsony-ellenállású talajzárlás, magas-ellenállású talajzárlás, és arc-kiküszöbölő tekercs talajzárlás mellett. Az eredmények azt mutatják, hogy a transzformátorokban egy fázisbeli talajzárló hiba esetén a neutrális pont alacsony-ellenállású talajzárlás melletti talajzárló áram jelentősen magasabb, mint a neutrális pont magas-ellenállású talajzárlás, és a neutrális pont arc-kiküszöbölő tekercs talajzárlás mellett.

A tervezett talajzárló védelmi technológián belül a transzformátor átlagos talajzárló árama 70,11 A volt, ami 43,44 A-val, illetve 21,62 A-val nőtt a vezérlő csoport technológiáival összehasonlítva. Ez segít csökkenteni a hibaponton lévő ívintenzitást, és felgyorsítja a hiba saját-megoldódó képességét. Így a tervezett talajzárló védelmi technológia alkalmazható és megbízható, alkalmas a transzformátorok egy fázisbeli talajzárló hibái praktikus alkalmazására, hatékonyan védi a transzformátorok működési biztonságát építkezési helyeken.

4.Összefoglalás

A transzformátorok talajzárló védelmi technológiája az építkezésben javasol egy nullsorrendű túláramvédelmi tervet a neutrális pont alacsony-ellenállású talajzárlás alapján. Összehasonlító kísérletek révén igazolták a tervezett talajzárló védelmi technológia előnyeit a transzformátor egy fázisbeli hibák fővédelmében. Bár néhány kutatási eredményt sikerült elérni, továbbra is bizonyos korlátozások vannak. Például, a kísérleti feltételek és adatminta lehet, hogy nem elegendően átfogó, ezért további érvényesítést igényelnek a következtetések univerzalitása.

A jövőbeli kutatások a következő területekre összpontosíthatnak: először, a kísérletek skálájának kiterjesztése és az adatminták növelése a következtetések pontosságának és univerzalitásának javítása érdekében; másodszor, más védelmi tervek és technológiák részletes vizsgálata, hogy hatékonyabb és megbízhatóbb transzformátor talajzárló védelmi módszereket fedezzenek fel; végül, a gyakorlati mérnöki alkalmazásokkal kombinált, magas teljesítményű védelmi eszközök és rendszerek fejlesztése.