Maanduse analüüs maantransformaatori ülevoolukaitse releehooajamise puhul

Neutraali maandamise režiim viitab elektrivõrgu neutraalpunktiga maaühendusele. Hiina 35 kV ja madalamate süsteemide puhul on tavalised meetodid neutraali mitteühendamine, kaariksupressioonikella maandamine ja väikeste vastustega maandamine. Neutraali mitteühendamine on laialdaselt kasutusel, sest see lubab lühiajalist tööd ühefaasi maapete korral, samas kui väikeste vastustega maandamine on muutunud populaarseks kiire lahingute eemaldamise ja ületensioni piiramise tõttu. Paljud alamvooluvahetajad installivad maandamisvoolukujundajaid neutraali maandamise moderniseerimiseks, kuid muutunud lahinguomadused mõjutavad relaiskaitset, tekitades ohtu valetoimingute või keeldumise korral.

See artikkel tutvustab maandamisvoolukujundaja printsiipe ja omadusi, selgitab praegust kaitsekonfiguratsiooni/seadistust väikeste vastustega süsteemides, analüüsib valetoimingute põhjuseid ja võtab ühefaase maapea juhtumi, et uurida kaitsemeetmeid ja vigade allikaid. See pakub viiteid vigade käsitsemiseks/ennetamiseks, süvendab hoolduspersonalile arusaama, suurendab vigade tuvastamise efektiivsust ja likvideerib potentsiaalseid ohte.

Maandamisvoolukujundaja töötamise printsiip

Deltaühenduses, neutraalpunkti mitteühendatud süsteemi alamvooluvahetaja moderniseerimisel väikeste vastustega maandamissüsteemiks, et tuua sisse neutraalpunkt, on kõige levinumaks tavaks lisada maandamisvoolukujundaja busil. Praegu valitakse tavaliselt Z-tüübi maandamisvoolukujundaja neutraalpunkti sisseviimiseks. Järgmisena analüüsitakse Z-tüübi maandamisvoolukujundaja töötamise printsiipi.

Z-tüübi maandamisvoolukujundaja struktuur on sarnane tavapärasele elektrivoolukujundajale. Kuid igal faasi tuumal on silt, mis on jagatud kaheks võrdseks osaks, ülemmikseks ja alummiksesks, mis on ühendatud zikzag-ehitusega. Selle ühendamismeetod on näidatud joon. 1.

Kui toimub maapiiriline lühikest, siis nulljärjestiku vool voolab neutraalpunkti kaudu. Z-tüübi maandamisvoolukujundaja zikzag-ühendus tekitab ülemmikse ja alummikses nulljärjestiku voolude vastastikuse vastandamise, tühistades magnetvooja ja minimeerides nulljärjestiku takistust, et vältida üleliigne kaarkontaktide ületension. Positiivsetele/negatiivsetele järjestikutele luuakse tavaliste voolukujundajate elektromagnetiliste omaduste kaudu kõrge takistus, piirates nende voolu.

Tavalises töös tegutseb maandamisvoolukujundaja läheb ligikaudu nöödma (ei ole sekundaarlast laadi). Maapea korral läbib selle positiivsed, negatiivsed ja nulljärjestiku voolud. "Kõrge positiivne/negatiivne järjestik, madal nulljärjestiku takistus" tõttu mõõdab kaitseseade peamiselt võrgu nulljärjestiku voolu.

2 Maandamisvoolukujundaja voolukaitse konfiguratsioon ja analüüs

Maandamisvoolukujundaja voolukaitse kasutab tavaliselt faasis-faasis ja nulljärjestiku voolukaitset. Siin on üksikasjad:

2.1 Faasis-faasis voolukaitse seadistamine
2.1.1 Seadistamise põhimõtted

See kaitse sisaldab kohest väljalülitamist ja ülevoolukaitset:

• Kohtline väljalülitamine: Koordineerub sama poolt asuva varustusvoolukujundaja varakaitsega. Tagab tundlikkuse kahefaase lühikeste korral (minimaalne töörežiim) ja vältib sissejuhatavat voolu (7–10× maandamisvoolukujundaja niminaalvool) ja madala pingevoolu voolu.

• Ülevoolukaitse: Seadistatakse, et vältida maandamisvoolukujundaja niminaalvoolu ja maksimaalset voolu väljaspoolise ühefaase maapea korral, tagades usaldusväärsuse.

• Tööloogika: Kohtline väljalülitamine toimib kohe (mitte viivitus); ülevoolukaitse (faasis-faasis lühikeste varakaitse) on lühikeseks viivituseks ja madalamate seadistuste jaoks tasandatud koordineerimiseks.

2.1.2 Väljalülitamise režiimid

Sõltuvalt maandamisvoolukujundaja ühendamisest varustusvoolukujundaja külge:

• Ühendatud madala pingevoolu bussiga: Kohtline väljalülitamine/ülevoolukaitse väljalülitab sama poolt asuva lülitiku, et kiiresti eraldada vigu.

• Ühendatud madala pingevoolu joonega: Kaitse väljalülitab kõigi poolte lülitikke, et lõigata viguline tee ja vältida vigu laienemist.

2.2 Maandamisvoolukujundaja nulljärjestiku voolukaitse seadistamine
2.2.1 Seadistamise põhimõtted

• Voolu seadistusväärtus peab tagama piisava tundlikkuse ühefaase-maaga lühikeste korral.

• Koostööd teeb pikema viivitusega kaitsega, et tagada täielik tundlikkus madalamate nulljärjestiku voolukaitsega.

• Nulljärjestiku esimese ajalõigu korral tuleb vältida kahe joone ühefaase-maaga lühikeste järgnevust.

• Toimimisaeg peab olema pikem kui bussiga ühendatud iga komponendi II osa nulljärjestiku voolu maksimaalne toimimisaeg.

Kuna maandamisvoolukujundaja nulljärjestiku voolukaitse ei ole peamist kaitset, on tal kolm ajalõiku, mis on järgmised:

Valemis: t0¹, t0², t0³ on vastavalt maandamisvoolukujundaja nulljärjestiku voolukaitse 1., 2. ja 3. ajalõik; t_0I' on väljaviidava joone I osa nulljärjestiku voolu ajalõigu seadistusväärtus; t_0II' on kõigi bussiga ühendatud seadmete II osa nulljärjestiku voolukaitse pikima ajalõigu seadistusväärtus, välja arvatud maandamisvoolukujundaja; Δt on seatud 0,2–0,5 s.

2.2.2 Väljalülitamise režiimid

• Kui maandamisvoolukujundaja on ühendatud alamvooluvahetaja vastavasse bussiga, siis nulljärjestiku voolukaitse toimib: esimene ajalõik väljalülitab bussi ühendamislülitiku või osa lülitiku ning blokeerib automaatse varareservi sisseviimise seadme (lühendatult "automaatne varareserv"); teine ajalõik väljalülitab sama poolt asuva maandamisvoolukujundaja ja varustusvoolukujundaja lülitikud.

• Kui maandamisvoolukujundaja on ühendatud varustusvoolukujundaja vastavasse joonega, siis nulljärjestiku voolukaitse toimib: esimene ajalõik väljalülitab bussi ühendamislülitiku või osa lülitiku ning blokeerib automaatse varareservi; teine ajalõik väljalülitab sama poolt asuva varustusvoolukujundaja lülitiku; kolmas ajalõik väljalülitab varustusvoolukujundaja kõigi poolte lülitikud.

2.3 Maandamisvoolukujundaja voolukaitse toimimise analüüs

Maandamisvoolukujundaja kaitsekonfiguratsiooni analüüs näitab olulist erinevust faasis-faasis ja nulljärjestiku voolukaitse väljalülitamise režiimides: nulljärjestiku kaitse blokeerib automaatse varareservi toimimisel, faasis-faasis kaitse aga mitte.

Kui kaitseseadme mõõdetud nulljärjestiku vool saavutab toimimisväärtuse ja toimub maapea (maandamisvoolukujundaja on ainus nulljärjestiku voolu kanal väikeste vastustega maandamissüsteemis), siis seade tuvastab vea, kuid ei suuda seda paigutada. Kui viga on väljaviidavas joones, siis kaitse väljalülitab maandamisvoolukujundaja ja automaatne varareserv ühendab varareservbussi. Kui varareservbuss uuesti lülitub vigulise joonega, tuvastab sellel maandamisvoolukujundaja endiselt nulljärjestiku voolu, mis aktiveerib uue väljalülitamise. Kuna automaatne varareserv pole veel laetud, võib katkestuse ulatus laienea. Seega tuleb nulljärjestiku kaitse blokeerida automaatse varareservi.

Kui faasis-faasis kaitse toimib (nulljärjestiku kaitse aga mitte), siis seade määratleb faasis-faasis lühikeste maandamisvoolukujundajas. See väljalülitab maandamisvoolukujundaja, paralleelselt väljalülitab varustusvoolukujundaja sama poolt asuva lülitiku ja automaatne varareserv ühendab varareservbussi. Kuna viga on väljalülitatud maandamisvoolukujundajas, ühendab varareservbuss taas normaalse joonega, taastades energiatoomise.

Lühidalt öeldes, maandamisvoolukujundaja faasis-faasis ja nulljärjestiku voolukaitse erinevad palju vigu põhjuste ja asukoha määratlemises, nõudes erinevaid seadistusi ja konfiguratsioone. Kuid maapea lühikeste korral võib faasis-faasis kaitse valetoimetada mõõdetud nulljärjestiku komponentide tõttu. Nende erinevate automaatse varareservi loogikate tõttu võib valetoimimine laiendada vigulist ala või isegi põhjustada kogu alamvooluvahetaja energiahindamatu katkestuse.

3 Juhtumi analüüs
3.1 Vigade protsess

110 kV alamvooluvahetaja pärisjoonte skeem on näidatud joon. 2. Enne vigu oli Transformer 1 madala pingevoolu 018 lülitik sulgitud, Transformer 2 madala pingevoolu 032 lülitik sulgitud ja 034 lülitik oli testpositsioonis.

30. juulil 2023 kell 06:14 aktiveerus No. 2 maandamisvoolukujundaja ülevoolukaitse I osa, väljalülitades No. 2 maandamisvoolukujundaja 022 lülitiku. Samas interlokineeris see Transformer 2 madala pingevoolu 032 lülitiku väljalülitamisega, põhjustades 10 kV II ja III busside energiahindamatu katkestuse. Automaatne varareserv (automaatne varareserv) seadme toimimine sulges 10 kV I/II bussi ühendamislülitiku 020.

Kell 06:36 aktiveerus No. 1 maandamisvoolukujundaja ülevoolukaitse I osa, väljalülitades No. 1 maandamisvoolukujundaja 015 lülitiku ja interlokineeris Transformer 1 madala pingevoolu 018 lülitiku väljalülitamisega, mis põhjustas 10 kV I, II ja III busside energia katkestumise. Automaatne varareserv seadme toimimine sulges Transformer 2 madala pingevoolu 032 lülitiku ja No. 2 maandamisvoolukujundaja 022 lülitiku. Kuid viga jätkus, aktiveerides No. 2 maandamisvoolukujundaja ülevoolukaitse I osa uuesti. 022 lülitik väljalülitus ja interlokineeris 032 lülitiku väljalülitamisega, lõpetades lõpuks kogu alamvooluvahetaja 10 kV süsteemi energiahindamatu katkestuse.

3.2 Tehnilise kontrolli tulemused
Pärisseadmete kontrolli tulemused:

• Maandamisvoolukujundaja keha: No.1 ja No.2 maandamisvoolukujundajatel ei avastatud vigu, sidemetel ega tuumatel ei olnud silmnähtavaid vigutrace'i.

• 10 kV III bussi PT-interval (040 lülitikukabinet):

• Lülitikukabineti kateel oli silmnähtavalt veejälgi, mis viitas sademete sisekuulumisele.

• C-faasi positsioonis oli vakuumikamberi kateeril tõsine ablaatsioon, ülemisel kateeril oli kaks läbipääsu.

• C-faasi ülemine kontaktkast ja staarcontactid olid põletunud ja kahjustunud, kastis oli kumulateerinud vedelikvee.

• Valguhandikamberi C-faasi ülemises/alumises liiguvates kontaktides olid kaarakummardamise järgi, anneeleeritud veenud ja kahjustunud kontaktkätte isolatsioonispoodid.

• Bussikamberi C-faasi välisseinsisolatsioon oli põletunud ja prakunenud. C-faasi alal bussikamberi tagakatte kaudu oli näha veejälgi ja elavate kättemaksu sensoril kondenseerunud vesitihikud.

• Pingetransformatorikamberi allosas oli kümnesed vett, kuid kolme faasi PT-l ei olnud silmnähtavaid väliseid vigu.

10 kV III bussi PT-kamberi üle asuva terasest toetuse kaudu sisekuulus sademed lülitikukabineti, halvendades isolatsiooni ja põhjustades C-faasi väljundit, mis arenedes metallseks maapeaks. Väikeste vastustega maandamissüsteemis tuvastas No. 2 maandamisvoolukujundaja ~4,3 A/faasi nulljärjestiku voolu (ületades 2,5 A ülevoolukaitse I osa seadistust), aktiveerides väljalülitamise. Ülevoolukaitse ei blokeerinud 10 kV automaatset varareservi, mis põhjustas mitmekordseid toiminguid. Lõplik väljalülitus jäi automaatse varareservi laetamata, põhjustades kogu 10 kV süsteemi energia katkestuse.

Oluline panustaja: "Faasis voolu nulljärjestiku tühistamine" kontrollisõna oli välja lülitatud (seatud "0"), mis takistas tarkvaralist filtreerimist faasis voolu nulljärjestiku komponentide eest. 13 A nulljärjestiku voolu korral viletses ülevoolukaitse. Kui see kontroll oleks õigesti lubatud, ei oleks viga toimunud. Selle asemel toimis nulljärjestiku ülevoolukaitse I osa (seatud 1,4 A): esimene ajalõik väljalülitab bussi ühendamislülitiku ja blokeerib automaatse varareservi; teine ajalõik väljalülitab maandamisvoolukujundaja ja peamise voolukujundaja lülitikud, eraldades II/III bussid, samas kui I buss jäi energiatootmisele.

Põhjuste allikas: Välja lülitatud nulljärjestiku tühistamise kontrollisõna lubas faasis voolu valeinterpretatsiooni.

4 Järeldus

See artikkel kirjeldab maandamisvoolukujundaja kaitse seadistusi, analüüsib valetoimingute ohtu kõrgete nulljärjestiku voolude korral ja esitleb juhtumi. Viga ennetamiseks:

• Luba tarkvara põhiline nulljärjestiku tühistamise funktsioon (nt "faasis voolu nulljärjestiku tühistamine" kontrollisõna) väikeste vastustega maandamissüsteemides.

• Kui selline funktsioon puudub, optimeeri ülevoolu ja nulljärjestiku voolukaitse seadistuste kooskõla.

Peamine takeaway: Kaitse tarkvara proaktiivne seadistamine on kriitiline maapea vigade korral valetoimingute ennetamiseks.