תחנת המרת מתח 110 ק"ו נקודה ניטרלית של טרנספורמר: סימולציה באמצעות ATP ופתרונות הגנה

יש ספרות נרחבת על ניתוח יתר מתח בנקודות הנייטרל של טרנספורמרים בתנאי מכת ברק. עם זאת, בשל מורכבותה וראנדומיותה של גלי הברק, תיאוריה תאורטית מדוייקת עדיין לא זמינה. בעבודה הנדסית, מתקנים מגינים נבחרים בדרך כלל בהתאם לקודים של מערכות חשמל, באמצעות בחירת מכשירי הגנה כנגד ברק מתאימים, עם תיעוד עשיר לתמיכה.

קווי העברה או תחנות כוח פגיעים למכת ברק. גלי מכת ברק יכולים להתקדם לאורך קווי העברה לתוך תחנות כוח או לפגוע ישירות בציוד בתחנת כוח, מה שגורם לייתר מתח בנקודות הנייטרל של הטרנספורמרים, מה שמאיים על ההבודדות של נקודות הנייטרל. לכן, מחקר מאפייני יתר מתח בנקודות הנייטרל בתנאי מכת ברק והערכת יעילותם של מכשירי הגנה בהגבלת המתח הוא בעל חשיבות פרקטית [1]. מאמר זה מציג מחקר סימולציה באמצעות תוכנית התנאים האלטרנטיביים (ATP), הנוסח הנפוץ ביותר של תוכנית התנאים האלקטרומגנטיים (EMTP), בהתבסס על הקונפיגורציה של תחנת כוח 110 kV מסוימת. באמצעות שילוב בין תורת מכת הברק לבין מאפייני ההבודדות של נקודות הנייטרל של טרנספורמרים 110 kV, המאמר מסמלץ יתר מתח בנקודות הנייטרל בתנאי גלי ברק שונים. תוצאות הסימולציה מופעלות לנתח השוואתי, ומוצעות אמצעים להפחתת יתר מתח בנקודות הנייטרל.

1. ניתוח תיאורטי

1.1 מכת ברק בקווי העברה

כאשר קו העברה מעל-קרקעי מושך בו מכת ברק, גל נסיעה מתפשט לאורך המוליך [1]. בתחנות כוח, קווים מקוונים קצרים רבים (לדוגמה, חיבורים מטרנספורמרים לחוטים או למכשירי הגנה) מתנהגים כמו קווי העברה תחת הדחף הקצר מאוד של מכת הברק. הקווים הללו מפגינים תהליך התפשטות, החזרה ופליטת גלים במהירות, לעתים קרובות מפיקים מתחים צעירים עם ערכי שיא גבוהים מאוד שיכולים להרוס את הציוד.

1.2 ניתוח פרמטרים של סלילים של טרנספורמאר Y תחת מכת ברק

סלילי טרנספורמאר תלת-פאזי מוקנים בדרך כלל בצורה Y, Yo או Δ. במהלך הפעולה, גלי מכת ברק עשויים להיכנס דרך פאזה אחת, שתיים או אפילו שלוש פאזות [1]. המאמר מתמקד בסלילים מוקנים בצורה Y, שכן רק קונפיגורציות כאלה כוללות נקודת נייטרלגישה. כאשר טרנספורמאר מוקן בצורה Yo ומשעממים הדדיים בין הפאזות מוזנחים, בין אם פאזה אחת, שתיים או שלוש פאזות מושכות, המערכת ניתנת לנתח כשלושה סלילים עצמאיים עם קצות מוגדרים.

2. מצב ההבודדות של נקודות הנייטרל של טרנספורמאר 110 kV

נקודות הנייטרל של טרנספורמאר 110 kV משתמשות בהבודדות מדורגות, המסווגות לרמות 35 kV, 44 kV או 60 kV. כיום, יצרנים מייצרים בעיקר טרנספורמארים עם הבודדות נקודות נייטרל של 60 kV. רמות הבודדות שונות מפגינות יכולות ספיגה שונות, כפי שמוצג בטבלה 1. בהתחשב בתנאים מעשיים, הזדקנות ההבודדות ומרritt