Būvvieta Transformatora uz Zemi Savienojuma Aizsardzības Tehnoloģijas Analīze

Pašlaik Ķīnā šajā jomā ir sasniegti noteikti panākumi. Saistītā literatūra ir izstrādājusi tipiskus uzstādījumu plānus zemes pārtraukuma aizsardzībai atomstaciju zema sprieguma elektrosistēmās. Pētot mājā un starptautiskos gadījumus, kad zemes pārtraukumi atomstaciju zema sprieguma elektrosistēmās ir izraisījuši transformatora nulles sekvences aizsardzības nepareizo darbību, ir identificētas pamatpēcnes. Turklāt, balstoties uz šiem tipiskajiem uzstādījumu plāniem, ir piedāvātas uzlabojumu ieteiksmes zemes pārtraukuma aizsardzības pasākumiem atomstaciju palīgsistēmās.

Saistītā literatūra ir pētījusi diferenciālā strāvas un apgaismojuma strāvas maiņu modelus, un, aprēķinot attiecību starp diferenciālo un apgaismojuma strāvu, ir veikta kvantitatīva analīze galvenā transformatora attiecības diferenciālas aizsardzības pielāgošanai šādos pārtraukuma apstākļos.

Tomēr minētajām metodēm joprojām ir daudz problēmu, kas steidzami jārisina. Piemēram, pārāk liels zemes pretestība, nepareiza zemes metožu izvēle un nepietiekamas aizsardzības pret vētraugli pasākumi—visi šie jautājumi var izraisīt transformatoru bojājumus un pat drošības incidentus. Tāpēc ir būtiski veikt tālākas pētījumus un analīzi par transformatoru zemes aizsardzības tehnoloģijām būvniecības vietās, iekļaujot jaunākos pētījumu rezultātus un tehnoloģisko progresu.

Ar šo pētījumu ne tikai tiek palielināts transformatoru zemes aizsardzības tehnoloģiju teorētiskais līmenis, bet arī tiek piedāvātas praktiskas un izpildāmas risinājumu un pasākumu shēmas reāliem būvniecības projektiem. Cerams, ka šis pētījums piesaistīs vairāk uzmanības un nozīmes no puses akadēmiķu, lai kopīgi veicinātu šīs jomas attīstību.

1 Transformatoru zemes metožu noteikšana

Tradicionālā transformatora neutrales punkta tiešā zemešanas metode var izraisīt pārāk lielu īslaides strāvu noteiktos apstākļos, kas var bojāt iekārtas. Tāpēc tiek piedāvāta neutralpunkta zemas pretestības zemešanas metode. Neutralpunkta zemas pretestības zemešana ir efektīva transformatoru zemes metode, kas nodrošina efektīvu kontrolēšanu pār transformatoru zemes strāvu, savienojot zemu pretestību starp transformatora neutralpunktu un zemi. Šī zemes metode ne tikai regulē zemes strāvas lielumu un samazina vētraugļa un pārsprieguma ietekmi uz transformatoriem, tādējādi palielinot darbības stabilitāti, bet arī ierobežo īslaides strāvas un samazina iekārtu bojājumu risku.

Konkrēti, veicot neutralpunkta zemas pretestības zemešanu transformatoriem būvniecības vietās, pirmā solī ir jānoteikta atbilstošs zemes pretestības vērtība. Saskaņā ar Ohma likumu zemes pretestības vērtība ir inversi proporcionāla zemes strāvei un zemes spriegumam. Tāpēc, izvēloties zemes pretestības vērtību neutralpunkta zemas pretestības zemešanas metodei, jānoteikta pretestības vērtība, izmantojot šādu aprēķina formulu:

Formulā R₀ apzīmē zemes rezistora pretestības vērtību; U₀ apzīmē vidējo elektrosistēmas nominālo spriegumu būvniecībā; I₀ apzīmē strāvu, kas plūst caur neutralpunkta rezistoru. Saskaņā ar formulā (1) veikto aprēķinu, jāizvēlas atbilstoša zemes pretestības vērtība, kas efektīvi ierobežo īslaides strāvu, vienlaikus izvairotot pārmērīgu ietekmi uz transformatoru.

Nākamais solis ir zemes vadīka parametru, piemēram, šķērsgriezuma un materiāla noteikšana. Zemes vadīka materiālam jābūt ar labu vedīspēju un korozijas notekšanas iespēju, lai nodrošinātu to ilgstošumu un uzticamību. Šajā pētījumā visaptveroši ņemta vērā transformatoru zemes situācija būvniecības vietās, un kā zemes vadīka materiāls ir izvēlēts celtneksvetrs—materiāls ar labu vedīspēju, vieglu montāžu un stipru korozijas notekšanas iespēju, pilnībā atbilstot neutralpunkta zemas pretestības zemešanas metodei.

Zemes vadīka šķērsgriezums tieši ietekmē tā pretestības vērtību, kas savukārt ietekmē zemes strāvu. Tāpēc, balstoties uz šādu formulu, jāizvēlas atbilstošs zemes vadīka šķērsgriezums:

Formulā S apzīmē zemes vadīka šķērsgriezumu neutralpunkta zemas pretestības zemešanas metodē; η apzīmē koeficienta attiecību starp neutralpunkta zemes pretestību un transformatora zemes pretestību; T apzīmē pieļaujamā temperatūras pieaugumu zemes vadīkā. Visbeidzot, jānoteikta zemes elektroda iešķiršanas dziļums. Lai nodrošinātu zemes elektroda stabilitātu smagās vides apstākļos, tā iešķiršanas dziļums jāpārsniedz būvniecības vietas saldzības slāņa biezumu, tādējādi visaptveroši garantējot zemes sistēmas uzticamību un drošību.

Kopumā, veicot transformatoru zemešanu būvniecības vietās, tiek izmantota neutralpunkta zemas pretestības zemešanas metode, ar atbilstošiem zemes parametriem, ieskaitot pretestības vērtību, zemes vadīka šķērsgriezumu, materiāla izvēli un zemes elektroda iešķiršanas dziļumu, nodrošinot stabilu transformatoru darbību būvniecības laikā.

2 Transformatoru zemes aizsardzības shēmas izstrāde

Atsakot uz iepriekš minēto, tīkla būvniecības vietās transformatoru zemes maiņas aizsardzības tehnoloģijā tiek izmantota nestrādājoša punkta zemes maiņa ar zemu upitājumu. Šis zemes maiņas veids galvenokārt efektīvi kontrolē transformatoru zemes strāvas mazā upitājumā. Transformatora darbības laikā var notikt dažādi kļūdas stāvokļi, visizplatītākie no tiem ir vienfaza zemes maiņas kļūdas. Vienfase zemes maiņas kļūda nozīmē saime starp vienu transformatora fazu un zemi, kamēr pārējās divas fāzes turpinās normāli strādāt. Šī kļūda izraisa transformatora nestrādājošās punkta potenciāla maiņas, kas ved pie trīs fāžu strāvu nevienmērības. Izmantojot šo īpašību, tiek piedāvāts aizsardzības plāns, balstīts uz transformatoru trīs fāžu strāvu nevienmērību:

Pirmais ir nulles secības I aizsardzība, kuras iestatījuma aprēķināšanas formula ir šāda:

Formulā I₁ apzīmē transformatoru nulles secības aizsardzības darbības strāvas vērtību būvniecības vietās; γ₁ apzīmē uzticamības koeficientu; γ₂ apzīmē nulles secības šūnu koeficientu; I₂ apzīmē blakus esošo komponentu nulles secības aizsardzības darbības strāvas vērtību būvniecības vietās. Pēc nulles secības I aizsardzības strāvas vērtības aprēķina pēc formulas (3), I aizsardzības darbības laiks parasti tiek iestatīts aptuveni 0,5 sekundes garāks nekā nākamā līmeņa nulles secības aizsardzības darbības laiks.

Nākamais ir nulles secības II aizsardzība. Tās aizsardzības strāvas vērtības aprēķināšanas formula ir tāda pati kā nulles secības I aizsardzībai, tātad aizsardzības strāva arī tiek iegūta pēc formulas (3), bet darbības laiks atšķiras, prasām palielinājumu aptuveni 0,3 sekundes salīdzinājumā ar nulles secības I aizsardzības darbības laiku.

Visbeidzot, ir nulles secības sprieguma aizsardzība. Ņemot vērā, ka vienfases zemes maiņas kļūdu laikā būvniecības vietās transformatoru nestrādājošā punkta jūtība var pazemināties, nulles secības sprieguma aizsardzības darbības spriegums jāierobežo zemāk par maksimālo nulles secības spriegumu, kas parādās aizsardzības iestatīšanas punktā vienfases zemes maiņas kļūdu laikā. Nulles secības sprieguma aizsardzības sprieguma vērtība galvenokārt tiek noteikta pēc šādas formulas:

Formulā U₁ apzīmē nulles secības sprieguma aizsardzības darbības spriegumu; U₂ apzīmē trim sekundāro vijoles nomērotā sprieguma.

Kopumā, lai izveidotu pilnīgu trīs fāžu strāvu nevienmērības aizsardzības shēmu, nepieciešami vairāki sarežģīti aprēķini, tostarp nulles secības I, nulles secības II un nulles secības sprieguma aizsardzības aprēķināšanas formulas. Šo formulās iegūto rezultātu pielietojums palīdzēs precīzāk noteikt vienfases zemes maiņas kļūdu tipu un smagumu būvniecības vietās. Šī aizsardzības shēma ne tikai ātri nosaka un izolē zemes maiņas kļūdas, bet arī samazina enerģijas pārtraukumu gadījumu varbūtību, kas izraisīti zemes maiņas kļūdām. Kombinējot ar nestrādājošas punkta zemes maiņu ar zemu upitājumu, tiek izveidota visaptveroša transformatoru zemes maiņas aizsardzības struktūra būvniecības vietās, nodrošinot stipru aizsardzību transformatoru drošai darbībai.

3 Eksperimentālais analīze

Lai pārbaudītu minētās transformatoru zemes maiņas aizsardzības tehnoloģijas efektivitāti būvniecības vietās, šajā nodaļā tiks izmantots enerģijas sistēmu modelēšanas programmatūras PowerFactory, lai veiktu transformatoru zemes maiņas aizsardzības simulācijas eksperimentus. Pirmajā posmā simulācijas programmatūrā tiek izveidots elektrotīkla modeļš, kurā galvenokārt ietilpst transformatori, augsta un zema sprieguma līnijas, slodzes un citi ierīces. Tabula 1 sniedz eksperimentā izmantoto transformatoru modeli un parametru specifikāciju.

Transformātora konkrētā struktūra ir atspoguļota 1. attēlā.

Pēc tam tika veikti transformātoru zemes maiņas aizsardzības simulācijas eksperimenti, izmantojot trīs dažādas zemes maiņas metodes: neitrālā punkta zemes maiņa ar zemu upuru, neitrālā punkta zemes maiņa ar augstu upuru un neitrālā punkta zemes maiņa ar loku samazināšanas spulgu. Zemes maiņas metožu iestatīšanā neitrālā punkta zemes maiņai ar zemu upuru tika izvēlēts upurs ar mazu upura vērtību, konkrēti 0,5 Ω, lai simuliētu zemas upuras zemes maiņas efektu; neitrālā punkta zemes maiņai ar augstu upuru tika izvēlēts upurs ar lielāku upura vērtību, konkrēti 10 Ω, lai simuliētu augstas upuras zemes maiņas īpašības.

Eksperimenta laikā tika simuliētas transformātora zemes maiņas strāvas līmeņi vienfase zemes maiņas kļūdu gadījumos. Kļūdas konkrētā atrašanās vieta tika iestatīta transformātora zemākās sprieguma puses vienas fāzes līnijas viduspunktā, ar kļūdas upuru 100 Ω, lai simuliētu zemes maiņas upuru vērtību zemes maiņas kļūdas gadījumā. Kļūdas simulācijas procesā tika izmantots datu akvizīcijas sistēma ar augstu mērījumu biežumu, lai reģistrētu zemes maiņas strāvas datus, ar mērījumu biežumu 1000 reizes sekundē, lai nodrošinātu sīko mainīgo zemes maiņas strāvas uztveršanu.

Lai gan tika reģistrēta zemes maiņas strāvas vērtība kļūdas radīšanas brīdī, tika iestatīti vairāki laika punkti, tostarp 0,1 s, 0,5 s, 1 s, 5 s un 10 s pēc kļūdas radīšanas, lai novērotu zemes maiņas strāvas izmaiņas dažādos laika punktos. Lai izvairītos no eksperimenta rezultātu nejaušības, zemes maiņas strāvas dati tika reģistrēti 10 reizes, ņemot vidējo vērtību kā galīgo eksperimenta rezultātu. 2. attēls piedāvā salīdzinājumu transformātora zemes maiņas aizsardzības efektivitātes dažādām zemes maiņas metodēm.

Kā redzams 2. attēlā, simulācijas analīze salīdzina transformātora zemes maiņas strāvu īpašības vienfase kļūdu gadījumos neitrālā punkta zemes maiņai ar zemu upuru, neitrālā punkta zemes maiņai ar augstu upuru un neitrālā punkta zemes maiņai ar loku samazināšanas spulgu. Rezultāti liecina, ka vienfase zemes maiņas kļūdu gadījumos transformātorā zemes maiņas strāva neitrālā punkta zemes maiņai ar zemu upuru ir būtiski augstāka nekā neitrālā punkta zemes maiņai ar augstu upuru un neitrālā punkta zemes maiņai ar loku samazināšanas spulgu.

Izstrādātajā zemes maiņas aizsardzības tehnoloģijā transformātora vidējā zemes maiņas strāva bija 70,11 A, kas ir par 43,44 A un 21,62 A augstāka salīdzinājumā ar kontrolgrupas tehnoloģijām. Tas palīdz samazināt lokus kļūdas vietā un paātrināt kļūdas pašizdzēšanās spēju. Tādējādi izstrādātā zemes maiņas aizsardzības tehnoloģija ir iespējama un uzticība, piemērota praktiskai lietošanai transformātora vienfase zemes maiņas kļūdu gadījumos, efektīvi aizsargājot transformātoru darbības drošību celtniecības vietās.

4.Sekmes

Transformātora zemes maiņas aizsardzības tehnoloģijā celtniecībā tiek piedāvāta nulles secības pārmērīgas strāvas aizsardzības shēma, balstoties uz neitrālā punkta zemes maiņu ar zemu upuru. Salīdzinošiem eksperimentiem ir apliecināta izstrādātās zemes maiņas aizsardzības tehnoloģijas labvēlīgums galvenajā aizsardzībā pret transformātora vienfase kļūdām. Lai gan ir panākti daži pētījumu sasniegumi, joprojām pastāv noteiktas ierobežojumu. Piemēram, eksperimenta apstākļi un datu paraugi var nebūt pietiekami visaptveroši, nepieciešama turpmāka validācija, lai apliecinātu secinājumu universālumu.

Nākotnes pētījumi varētu fokusēties uz šādiem aspektiem: pirmkārt, paplašināt eksperimentu apjomu un palielināt datu paraugus, lai uzlabotu secinājumu precizitāti un universālumu; otrkārt, veikt dziļākas pētījumus citām aizsardzības shēmām un tehnoloģijām, lai izpētītu efektīvākas un uzticības vērtas transformātora zemes maiņas aizsardzības metodes; beidzot, izstrādāt augstākas veiktspējas aizsardzības ierīces un sistēmas, kombinējot tos ar praktisko inženierzinātneju lietojumu.