ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर ओवरकरंट प्रोटेक्शन रिले की गलत संचालन पर मामले का विश्लेषण

न्यूट्रल ग्राउंडिंग मोड से तात्पर्य पॉवर सिस्टम के न्यूट्रल पॉइंट और भूमि के बीच के कनेक्शन से है। चीन के 35 kV और नीचे के सिस्टमों में, सामान्य तरीकों में अनग्राउंडेड न्यूट्रल, आर्क-सप्रेशन कुंडल ग्राउंडिंग, और छोटा-रिजिस्टेंस ग्राउंडिंग शामिल हैं। अनग्राउंडेड मोड व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाता है क्योंकि यह एकल-फेज ग्राउंडिंग फ़ॉल्ट के दौरान लघुकालिक संचालन की अनुमति देता है, जबकि छोटा-रिजिस्टेंस ग्राउंडिंग तेज फ़ॉल्ट निकालने और ओवरवोल्टेज लिमिटेशन के लिए मुख्यधारा बन गया है। कई सबस्टेशन फ़ॉल्ट विशेषताओं को बदलने वाले न्यूट्रल ग्राउंडिंग को रीट्रोफिट करने के लिए ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर इंस्टॉल करते हैं, जो रिले प्रोटेक्शन को खतरे में डालता है, जिससे मालोपरात्मक या अस्वीकार करने की संभावना होती है।

यह पेपर ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के सिद्धांत और विशेषताओं का परिचय देता है, छोटे-रिजिस्टेंस सिस्टमों में वर्तमान प्रोटेक्शन की व्यवस्था/सेटिंग को स्पष्ट करता है, मालोपरात्मक कारणों का विश्लेषण करता है, और एक एकल-फेज ग्राउंडिंग केस को लेकर प्रोटेक्शन कार्रवाई और फ़ॉल्ट रूट को विश्लेषित करता है। यह फ़ॉल्ट हैंडलिंग/प्रतिबंध के लिए संदर्भ प्रदान करता है, मेंटेनेंस स्टाफ की समझ को गहन बनाता है, ट्राबलशूटिंग दक्षता को बढ़ाता है, और संभावित खतरों को दूर करता है।

ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर का कार्य सिद्धांत

एक सबस्टेशन के ट्रांसफॉर्मेशन के दौरान, जिसमें डेल्टा-संयुक्त, न्यूट्रल-अनग्राउंडेड सिस्टम को छोटे-रिजिस्टेंस ग्राउंडिंग सिस्टम में बदला जाता है, न्यूट्रल पॉइंट को पेश करने के लिए सबसे सामान्य तरीका बसबार पर एक ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर जोड़ना है। वर्तमान में, ग्राउंडिंग पॉइंट पेश करने के लिए एक Z-टाइप ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर का चयन आमतौर पर किया जाता है। अगले, Z-टाइप ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के कार्य सिद्धांत का विश्लेषण किया जाएगा।

Z-टाइप ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर एक सामान्य इलेक्ट्रिकल ट्रांसफॉर्मर के संरचनात्मक रूप से समान है। हालांकि, प्रत्येक फेज कोर पर लपेटन दो बराबर टर्न के ऊपरी और निचले भागों में विभाजित होती है, जो जिगजाग आकार में जुड़े होते हैं। इसका वायरिंग तरीका चित्र 1 में दिखाया गया है।

जब भूमि का शॉर्ट-सर्किट होता है, तो शून्य-क्रम धारा न्यूट्रल पॉइंट से फ़्लो करती है। Z-टाइप ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर का जिगजाग कनेक्शन ऊपरी और निचली लपेटन शून्य-क्रम धाराओं को एक दूसरे के विपरीत फ़्लो करने पर मजबूर करता है, जिससे चुंबकीय प्रवाह रद्द हो जाता है और शून्य-क्रम इम्पीडेंस को न्यूनतम कर देता है, जिससे अतिरिक्त आर्क-ग्राउंडिंग ओवरवोल्टेज से बचा जा सकता है। सकारात्मक/नकारात्मक-क्रम धाराओं के लिए, इसकी पारंपरिक ट्रांसफॉर्मर-जैसी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक विशेषताएँ उच्च इम्पीडेंस बनाती हैं, जो उनके फ़्लो को सीमित करती हैं।

सामान्य संचालन के दौरान, ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर निकट-नो-लोड (कोई द्वितीयक लोड नहीं) पर चलता है। भूमि फ़ॉल्ट के दौरान, सकारात्मक, नकारात्मक, और शून्य-क्रम फ़ॉल्ट धाराएँ इसके माध्यम से पारित होती हैं। "उच्च सकारात्मक/नकारात्मक-क्रम, निम्न शून्य-क्रम इम्पीडेंस" के कारण, प्रोटेक्शन डिवाइस मुख्य रूप से ग्रिड की शून्य-क्रम धारा को मापता है।

2 ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के लिए वर्तमान प्रोटेक्शन की व्यवस्था और विश्लेषण

ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर वर्तमान प्रोटेक्शन आमतौर पर फेज-से-फेज और शून्य-क्रम धारा प्रोटेक्शन का उपयोग करता है। यहाँ विस्तार से दिया गया है:

2.1 फेज-से-फेज धारा प्रोटेक्शन की सेटिंग
2.1.1 सेटिंग सिद्धांत

यह प्रोटेक्शन तत्काल ट्रिप और ओवर-करंट प्रोटेक्शन शामिल करता है:

• तत्काल ट्रिप: उसी तरफ़ के पावर सप्लाई ट्रांसफॉर्मर के बैकअप ओवर-करंट प्रोटेक्शन के साथ समन्वयित करें। दो-फेज शॉर्ट-सर्किट (न्यूनतम संचालन मोड) के दौरान संवेदनशीलता सुनिश्चित करें और इनरश धाराओं (7-10x ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर रेटेड धारा) और निम्न-वोल्टेज तरफ़ फ़ॉल्ट धाराओं से बचें।

• ओवर-करंट प्रोटेक्शन: बाहरी एकल-फेज ग्राउंडिंग के दौरान ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर की रेटेड धारा और अधिकतम फ़ॉल्ट फेज धारा से बचने के लिए सेट करें, विश्वसनीयता सुनिश्चित करें।

• कार्य तर्क: तत्काल ट्रिप तुरंत (कोई विलंब नहीं) कार्य करता है; ओवर-करंट प्रोटेक्शन (फेज-से-फेज शॉर्ट-सर्किट के लिए बैकअप) एक छोटा विलंब और स्तरित समन्वय के लिए निम्न सेटिंग्स होता है।

2.1.2 ट्रिप मोड

ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के पावर सप्लाई ट्रांसफॉर्मर से कनेक्शन के आधार पर:

• निम्न-वोल्टेज बसबार से जुड़ा: तत्काल ट्रिप/ओवर-करंट प्रोटेक्शन उसी तरफ़ की सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करता है ताकि फ़ॉल्ट को तेजी से अलग किया जा सके।

• निम्न-वोल्टेज लीड से जुड़ा: प्रोटेक्शन सभी तरफ़ की सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करता है ताकि फ़ॉल्ट पथ को काट दिया जा सके और विस्तार से बचा जा सके।

2.2 ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के लिए शून्य-क्रम धारा प्रोटेक्शन की सेटिंग
2.2.1 सेटिंग सिद्धांत

• धारा सेटिंग मूल्य एकल-फेज-से-भूमि फ़ॉल्ट होने पर पर्याप्त संवेदनशीलता सुनिश्चित करना चाहिए।

• निम्न-स्तरीय शून्य-क्रम धारा प्रोटेक्शन की पूर्ण-लाइन संवेदनशीलता के लिए लंबे-समय की सेटिंग मूल्य के साथ सहयोग करें।

• शून्य-क्रम धारा के पहले समय सीमा के लिए, दो लाइनों पर लगातार एकल-फेज-से-भूमि फ़ॉल्ट के घटित होने से बचने का ध्यान दें।

• कार्य समय बस के प्रत्येक कनेक्टेड कंपोनेंट के शून्य-क्रम धारा के भाग II के अधिकतम कार्य समय से लंबा होना चाहिए।

चूंकि ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर की शून्य-क्रम धारा प्रोटेक्शन मुख्य प्रोटेक्शन के रूप में कार्य नहीं करती है, इसलिए तीन समय सीमाएँ होती हैं, जो निम्नलिखित दिखाई देती हैं:

सूत्र में: t0¹, t0², t0³ क्रमशः ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर की शून्य-क्रम धारा प्रोटेक्शन की पहली, दूसरी, और तीसरी समय सीमाएँ हैं; t_0I' आउटगोइंग लाइन के शून्य-क्रम धारा के भाग I का समय सेटिंग मूल्य है; t_0II' बसबार पर ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के अलावा सभी उपकरणों की शून्य-क्रम धारा प्रोटेक्शन के भाग II का सबसे लंबा समय सेटिंग मूल्य है; Δt 0.2-0.5 सेकंड के लिए सेट किया जाता है।

2.2.2 ट्रिप मोड

• जब ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर सबस्टेशन की संबंधित बसबार से जुड़ा होता है, तो शून्य-क्रम धारा प्रोटेक्शन कार्य करता है: पहला समय सीमा बस टाइ सर्किट ब्रेकर या खंड सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करता है या स्वचालित बैकअप पावर सप्लाई इनपुट डिवाइस (संक्षेप में "ऑटोमेटिक बैकअप इनपुट") को ब्लॉक करता है; दूसरा समय सीमा ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर और पावर सप्लाई ट्रांसफॉर्मर के उसी तरफ़ की सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करता है।

• जब ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर पावर सप्लाई ट्रांसफॉर्मर की संबंधित लीड से जुड़ा होता है, तो शून्य-क्रम धारा प्रोटेक्शन कार्य करता है: पहला समय सीमा बस टाइ सर्किट ब्रेकर या खंड सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करता है या स्वचालित बैकअप इनपुट को ब्लॉक करता है; दूसरा समय सीमा पावर सप्लाई ट्रांसफॉर्मर के उसी तरफ़ की सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करता है; तीसरा समय सीमा पावर सप्लाई ट्रांसफॉर्मर की सभी तरफ़ की सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करता है।

2.3 ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के लिए वर्तमान प्रोटेक्शन कार्य का विश्लेषण

ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर प्रोटेक्शन व्यवस्था के विश्लेषण से फेज-से-फेज और शून्य-क्रम धारा प्रोटेक्शन के ट्रिप मोड में महत्वपूर्ण अंतर दिखाई देता है: शून्य-क्रम प्रोटेक्शन कार्य के दौरान स्वचालित बैकअप इनपुट को ब्लॉक करता है, जबकि फेज-से-फेज प्रोटेक्शन ऐसा नहीं करता है।

यदि प्रोटेक्शन डिवाइस द्वारा मापी गई शून्य-क्रम धारा कार्य मूल्य तक पहुंचती है और ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर के रूप में एकमात्र शून्य-क्रम धारा पथ के साथ ग्राउंड फ़ॉल्ट होता है, तो डिवाइस फ़ॉल्ट का पता लगाता है लेकिन इसकी स्थिति नहीं निर्धारित कर सकता है। यदि फ़ॉल्ट आउटगोइंग लाइन पर है, तो प्रोटेक्शन ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर को ट्रिप करता है, और स्वचालित बैकअप इनपुट बैकअप बसबार पर स्विच करता है। यदि बैकअप बसबार फ़ॉल्टी लाइन पर फिर से बंद होता है, तो उस पर ग्राउंडिंग ट्रांसफॉर्मर अभी भी शून्य-क्रम धारा का पता लगाता है, जिससे एक और ट्रिप होता है। क्योंकि स्वचालित बैकअप इनपुट अभी भी चार्जिंग नहीं हुआ है, इसलिए आउटेज रेंज विस्तारित हो सकता है। इसलिए, शून्य-क्रम प्रोटेक्शन को स्वचालित बैकअप इनपुट को ब्लॉक करना चाहिए।

जब फेज-से-फेज प्रोटेक्शन कार्य करता है (लेकिन शून्य-क्रम प