Анализа на технологијата за заштита од земја на трансформаторите на стројни места

Сега, Кина ја постигнала одредена успешност во оваа област. Соодветната литература дизајнирала типични конфигурациони схеми за заштита од грешки на земја во нисконапонските дистрибутивни системи на јадерни електрани. На база на анализа на домашни и интернационални случаи каде што грешките на земја во нисконапонските дистрибутивни системи на јадерни електрани предизвикале погрешно функционирање на нултосеквенцијалната заштита на трансформаторот, били идентификувани основните причини. Повеќе, предложени биле препораки за подобрување на мерките за заштита од грешки на земја во помошните електрани системи на јадерните електрани на база на овие типични конфигурациони схеми.

Соодветната литература изучувала моделите на варијација на диференцијалниот струја и ограничнувањето на струјата, и преку пресметување на односот помеѓу диференцијалната струја и ограничувањето на струјата, провела квантификативна анализа на прилагодливоста на релативната диференцијална заштита на главниот трансформатор при такви услови на грешка.

Меѓутоа, поминалите методи сè уште се соочуваат со многу проблеми кои трбат да се решија. На пример, премногу отпор на земја, неправилна избор на методи за земја, и недовољни мерки за заштита од молнии и земја - сите овие проблеми можат да доведат до повређување на трансформаторот и дури да предизвикаат безбедносни инциденти. Затоа, потребно е да се направи подетално истражување и анализа на технологиите за заштита од земја на трансформаторите на стројни места, вклучувајќи најновите истражувачки достигнувања и технолошки развој.

Преку ова истражување, не само што може да се подобри теоретскиот ниво на технологијата за заштита од земја на трансформаторите, туку и да се обезбедат практични и применливи решенија и мерки за реални стројни проекти. Се надеваме дека ова истражување ќе привлече повеќе внимание и акцент од страна на истражувачите на технологиите за заштита од земја на трансформаторите на стројни места, заедно промовирајќи развојот на оваа област.

1 Одредување на методи за земја на трансформаторите

Традиционалниот метод на директна земја на нейтралната точка на трансформаторот може да предизвика премногу краткосрочни струи под одредени услови, што може да повреди опремата. Затоа, предлажен е метод на земја со ниски отпор на нейтралната точка. Земјата со ниски отпор на нейтралната точка е ефективен метод за земја на трансформаторите, кој го постигнува ефективното контролирање на струјата на земја на трансформаторот со поврзување на ниски отпор меѓу нейтралната точка на трансформаторот и земјата. Овој метод на земја не само што може да регулира големината на струјата на земја и да намали влијанието на молниите и прекомерни напони на трансформаторите, со тоа подобрувајќи оперативната стабилност, туку и може да ограничи краткосрочните струи и да намали ризикот од повређување на опремата.

Специфично, кога се имплементира земја со ниски отпор на нейтралната точка за трансформаторите на стројни места, првата чекор е да се одреди соодветна вредност на отпорот на земја. Според законот на Ом, вредноста на отпорот на земја е обратно правопропорционална на струјата на земја и напонот на земја. Затоа, кога се избира вредноста на отпорот на земја за методот на земја со ниски отпор на нейтралната точка, прво мора да се одреди вредноста на отпорот, со формулата како следи:

Во формулата, R₀ претставува вредноста на отпорот на земја; U₀ претставува просечен номинален напон на електричниот систем на стројното место; I₀ претставува струјата која протече низ отпорот на нейтралната точка. Според пресметката во формула (1), треба да се избере соодветна вредност на отпорот на земја која може ефективно да ограничи краткосрочната струја, додека ќе избегне преаголемо влијание врз трансформаторот.

Следен е одредувањето на параметри како што се пресечената површина и материјалот на жичката за земја. Материјалот на жичката за земја мора да има отлична проводливост и корозивна отпорност за да се осигура неговиот животен век и надежност. Ова истражување комплетно ги разгледува реалните услови на земјата на трансформаторите на стројни места и избира жичка од цинирана мед како проводник за земја - материјал со добра проводливост, удобна врзување и силна антикорозивна способност, која целосно ги исполнува барањата на методот на земја со ниски отпор на нейтралната точка.

Пресечената површина на жичката за земја директно влијае на неговата вредност на отпор, што дополнително влијае на струјата на земја. Затоа, соодветната пресечна површина на жичката за земја се избира според следнава формула:

Во формулата, S претставува пресечна површина на жичката за земја во методот на земја со ниски отпор на нейтралната точка; η претставува коефициент на однос меѓу отпорот на земја на нейтралната точка и отпорот на земја на трансформаторот; T претставува дозволена температурна елевација на жичката за земја. Након тоа, мора да се одреди длабочината на заривање на електродот за земја. За да се осигура стабилна работа на електродот за земја во тешки услови, неговата длабочина на заривање треба да надмине длабочината на замрзнатиот слој на земјата на стројното место, со тоа целосно гарантирајќи надежноста и безбедноста на системот за земја.

Заклучувајќи, кога се имплементира земја на трансформаторите на стројни места, се применува метод на земја со ниски отпор на нейтралната точка, со разумни поставувања на параметрите за земја, вклучувајќи вредноста на отпорот, пресечната површина на жичката за земја, избор на материјал и длабочина на заривање на електродот за земја, што пружа тврда основа за стабилна работа на трансформаторите токму во време на стројба.

2 Дизајн на схема за заштита од земја на трансформаторите

Според претходното содржинство, методот на низко-отпорно земјење на неположајни точка се применува во технологијата за заштитно земјење на трансформаторите на стројни места. Овој метод на земјење вешто контролира земјенскиот струја на трансформаторот преку низки отпор. Токму од различните повреди што можат да се јават во работата на трансформаторот, најчеста е повредата од еднофазно земјење. Повредата од еднофазно земјење значи краткосметање меѓу една фазна намотка на трансформаторот и земјата, додека другите две фази продолжуваат со нормална работа. Оваа повреда предизвикува промена во потенцијалот на неположајната точка на трансформаторот, што доведува до несогласност во трите фазни струи. Исползувајќи го овој карактеристик, предложена е схема за заштита базирана на несогласност во трите фазни струи на трансформаторите:

Првата е заштита од нулт ред I, со формулација за поставување како следи:

Во формулацијата, I₁ претставува оперативна вредност на струјата за заштита од нулт ред на трансформаторите на стројни места; γ₁ претставува коефициент на сигурност; γ₂ претставува коефициент на нулт ред; I₂ претставува оперативна вредност на струјата за заштита од нулт ред на соседните компоненти на трансформаторите на стројни места. Последна вредност на струјата за заштита од нулт ред I се пресметува според формула (3), временската активација за заштита од нулт ред I обично се поставува околу 0.5 секунди подолга од временската активација на следниот ниво на заштита од нулт ред.

Следна е заштита од нулт ред II. Формулацијата за пресметување на вредноста на заштитната струја е иста како и за заштита од нулт ред I, што значи дека заштитната струја се добива според формула (3), но временската активација е различна, потребно е да се зголеми околу 0.3 секунди според временската активација на заштита од нулт ред I.

На крај, има заштита од нулт напон. Со цел да се обезбеди дека при повреди од еднофазно земјење на трансформаторите на стројни места, неположајната точка може да изгуби својата инхерентна осетливост, оперативниот напон на заштита од нулт напон мора да биде под најголемиот нулт напон кој се појавува на местото на поставување на заштита при повреди од еднофазно земјење. Вредноста на напонот за заштита од нулт напон првенствено се определува според следнава формула:

Во формулацијата, U₁ претставува оперативниот напон на заштита од нулт напон; U₂ претставува номинален напон на три вторични намотки.

Заклучувајќи, за да се формира целосна схема за заштита од несогласност во трите фазни струи, потребни се серија комплексни пресметки, вклучувајќи формуле за заштита од нулт ред I, заштита од нулт ред II, и заштита од нулт напон. Изведувањето и примената на овие формули ќе помогне на поакуратно да се определи типот и степенот на повреди од еднофазно земјење на стројни места. Оваа схема за заштита не само брзо локализира и изолира повреди од земјење, туку и намалува веројатноста на инциденти со прекин на енергија поради повреди од земјење. Сочетано со методот на низко-отпорно земјење на неположајната точка, формирана е целосна структура за заштитно земјење на трансформаторите на стројни места, што дава силна заштита за безбедна работа на трансформаторите.

3 Експериментална анализа

За да се провери ефективноста на поменатата технологија за заштитно земјење на трансформаторите на стројни места, овој поглавје ќе користи софтвер за симулација на електроенергетски систем PowerFactory за да се провежат симулационни експерименти за заштитно земјење на трансформаторите. Прво, модел на електричен систем на зграда се формира во софтверот за симулација, што вклучува трансформатори, високи и ниски напонски линии, оптоварувања, и друга опрема. Табела 1 покажува моделот и спецификациите на параметрите на експерименталниот трансформатор.

Специфичната структура на трансформаторот е прикажана на Слика 1.

Потоа, симулација на заштитни експерименти со земјиште на трансформаторот беа изведени користејќи три различни методи на земјиште: земјиште со низко отпорност на нейтрална точка, земјиште со висока отпорност на нейтрална точка и земјиште со нейтрална точка со котел за потушување на луѓе. При поставувањето на методите на земјиште, за методот на земјиште со низко отпорност на нейтрална точка, беше избран отпор со мала вредност, конкретно поставен на 0,5 Ω, за да се симулира ефектот на земјиште со низок отпор; за методот на земјиште со висок отпор на нейтрална точка, беше избран отпор со поголема вредност, поставен на 10 Ω, за да се симулираат карактеристиките на земјиште со висок отпор.

Токму во времето на експериментот, се симулираа нивоата на стројеви за земјиште на трансформаторот при једнофазни грешки со земјиште. Конкретната локација на грешката беше поставена на средината на една фазна линија на нисконапонската страна на трансформаторот, со грешката од отпорност поставена на 100 Ω за да се симулира отпорноста за земјиште во време на грешка со земјиште. Во процесот на симулација на грешка, беше користен систем за собирање на податоци со висока стапка на узимање примероци за да се запишуваат податоци за земјиште, со фреквенција на узимање примероци поставена на 1000 пати во секунда за да се осигура захватањето на тонките промени во стројевите за земјиште.

Освен записувањето на вредноста на стројот за земјиште во моментот на настанување на грешката, беа поставени многу временски точки, вклучувајќи 0,1 с, 0,5 с, 1 с, 5 с и 10 с после настанувањето на грешката, за да се набљудуваат промени во стројевите за земјиште во различни временски точки. За да се избегне случајноста во резултатите од експериментот, податоци за земјиште беа запишани 10 пати, со просечната вредност како коначен експериментален резултат. Слика 2 дава споредба на ефекти на заштитата на земјиштето на трансформаторот при различни методи на земјиште.

Како што е прикажано на Слика 2, симулацијата анализира и споредува карактеристики на стројевите за земјиште на трансформаторите при једнофазни грешки за методи на земјиште со низок отпор на нейтрална точка, висок отпор на нейтрална точка и котел за потушување на луѓе. Резултатите покажуваат дека, во време на једнофазна грешка со земјиште на трансформаторите, стројевите за земјиште при методот на земјиште со низок отпор на нейтрална точка се значително повисоки од оние при методот на земјиште со висок отпор на нейтрална точка и методот на земјиште со котел за потушување на луѓе.

Под дизајнираната технологија за заштита на земјиштето, просечниот строј за земјиште на трансформаторот беше 70,11 А, што е повеќе за 43,44 А и 21,62 А од контролните технологии. Ова помага да се намали интензитетот на луѓето во точката на грешка и да се забрза способноста за самоочистување на грешката. Затоа, дизајнираната технологија за заштита на земјиштето е применлива и надежна, пригодна за практична примената во једнофазни грешки со земјиште на трансформаторите, ефективно заштитувајќи работната безбедност на трансформаторите на стројни места.

Заклучок

Технологијата за заштита на земјиштето за трансформаторите во стројството предлажа схема за заштита против префрлање на нултата последователност базирана на методот на земјиште со низок отпор на нейтрална точка. Навкако, преку компаративни експерименти, се верификува превосноста на дизајнираната технологија за заштита во главната заштита на једнофазни грешки на трансформаторите. Иако се постигнуваат некои истражувачки успехи, уште постојат одредени ограничувања. На пример, експерименталните услови и примероците на податоци можеби не се доволно целостни, што бара дополнителна валидација на универсалноста на заклучоците.

Будучи истражувања можат да се фокусираат на следните области: најпрво, проширување на опсегот на експериментите и зголемување на примероците на податоци за да се подобри точноста и универсалноста на заклучоците; второ, дубоко истражување на други схеми и технологии за заштита за да се истражат повеќе ефикасни и надежни методи за заштита на земјиштето на трансформаторите; на крај, развој на високоперформантни заштитни уреди и системи во комбинација со практични инженерски применби.