Analisi tal-Kaz dwar l-Errog ta’ Riljanza tal-Protezzjoni tal-Overcurrent tal-Transformer tal-Grounding

Il-modu ta' grounding neutral jirreferi għall-konnessjoni bejn il-punt neutral tal-sistema tal-enerġija u l-terra. Fis-sistemi ta' 35 kV jew inqas f'Ċina, il-metodi komuni inklużu l-ungrounded neutral, l-arc-suppression coil grounding, u l-small-resistance grounding. Il-modu ungrounded huwa amministrat b'mod ampiju għax jpermet l-operazzjoni għal ftit ħin waqt li jkun hemm erġa' ta' grounding single-phase, waqt illi l-small-resistance grounding saret mainstream għal-l-aħħar għal-erġa' ta' fault u limitazzjoni ta' overvoltage. Ħafna sottostazzjonijiet jinstallaw grounding transformers biex jmodifikaw l-neutral grounding, imma l-karatteristiċi tal-fault li jibdew jaffettwaw il-protezzjoni ta' relay, risikkw tal-maloperation jew rifiż.

Dan id-dokument jintroduċi l-prinċipji u l-karatteristiċi tal-grounding transformer, jespone l-konfigurazzjoni/settagġ tal-protezzjoni ta' kurrent fis-sistemi ta' small-resistance, jaanalizza l-każijiet ta' maloperation, u jikkonsidara l-każ ta' grounding single-phase biex jdiżsetta l-azzjonijiet ta' protezzjoni u l-radici tal-falliment. Jippreżenti referenzi għal gestjoni ta' erġa'/prevenzjoni, jilgħaq l-għalb tal-personal ta' manutenzjoni, jeżgħa l-effiċjenza ta' troubleshooting, u jelimina l-perikoli potenzjali.

Il-Prinċipju ta' Lavoru tal-Earthing Transformer

Waqt it-tiflill tal-sottostazzjoni minn sistema ta' delta-connected, neutral-ungrounded għas-sistema ta' small-resistance grounding, sabiex tinfurza punt neutral, il-praktika komuni hija ta' żid earthing transformer fuq il-busbar. Attwalment, tipiċament jiġi selezzjonat earthing transformer ta' tipo Z sabiex jintroduċi l-punt ta' grounding. Wara dawk, se jiġi analizzat il-prinċipju ta' lavoru tal-earthing transformer ta' tipo Z.

Il-earthing transformer ta' tipo Z huwa strutturalment simili għal power transformer normali. Imma, il-winding fuq kull core ta' faz huwa diviż fil-parti ugwali, f'fuq u t'hawn, li huma mikonnessa fl-forma zig-zag. Il-modu tiegħu ta' konnessjoni huwa mostrat f'Figura 1.

Meta jiġi short-circuit ta' grounding, ikelb kurrent zero-sequence fit-tramut tal-neutral point. Il-konnessjoni zig-zag tal-earthing transformer ta' tipo Z tifdem biex il-kurrenti zero-sequence tal-faz f'fuq u t'hawn isirġu l-ienku l-oħra, inkella l-flux magneżiku u timinima l-impedanza zero-sequence sabiex toħroġ mill-overvoltage eċċessiva tal-arc-grounding. Għal il-kurrenti positive/negative-sequence, l-karatteristiċi elektromagnetiku ta' transformer normali jagħmlu impedanza għoli, irriżtra l-fluss tagħhom.

Waqt l-operazzjoni normali, l-earthing transformer jimexxi qrib no-load (mhux load sekondari). Waqt l-erġa' ta' grounding, il-kurrenti ta' fault positive, negative, u zero-sequence jiġu passati permezz tiegħu. Minħabba "high positive/negative-sequence, low zero-sequence impedance", l-apparat tal-protezzjoni misura l-ewlen il-kurrent zero-sequence tal-grid.

2 Konfigurazzjoni u Analisi tal-Protezzjoni tal-Kurrent għal Earthing Transformers

Il-protezzjoni tal-kurrent tal-earthing transformer tipikalment tuża phase-to-phase u zero-sequence current protection. Hawn huwa l-breakdown:

2.1 Settagġ tal-Protezzjoni tal-Kurrent Phase-to-Phase
2.1.1 Prinċipji ta' Settagġ

Din il-protezzjoni inklużu l-instantaneous trip u l-over-current protection:

• Instantaneous Trip: Ikkonvergi ma' l-backup over-current protection tal-transformer tal-supply fuq is-silġ istess. Sigura sensibilità waqt l-erġa' ta' short-circuit ta' two-phase (minimu operativ) u evita l-inrush currents (7-10x l-kurrent nominal tal-earthing transformer) u l-kurrenti ta' fault fuq is-silġ ta' low-voltage.

• Over-Current Protection: Tissettja biex ivetta l-kurrent nominal tal-earthing transformer u l-kurrent massimu ta' fault ta' faz waqt l-erġa' ta' grounding single-phase estern, siguranti l-affidabilità.

• Logika ta' Operazzjoni: Il-instantaneous trip iopra immediatament (mhux delay); l-over-current protection (backup għal shorts phase-to-phase) għandha delay qasir u settajjiet infsiex sabiex ikkoordinja bil-leveled.

2.1.2 Modi ta' Tripping

Bass ta' connessioni tal-earthing transformer mal-transformer tal-supply:

• Konness bl-busbar ta' low-voltage: Il-instantaneous trip/over-current protection trippa l-circuit breaker ta' is-silġ istess sabiex tisolja l-erġa' sew.

• Konness bl-lead ta' low-voltage: Il-protezzjoni trippa l-circuit breakers ta' kollox is-silġ sabiex tkonta l-pass tal-fault u tmurra l-erġa' mhux tivvota.

2.2 Settagġ tal-Protezzjoni tal-Kurrent Zero-Sequence għal Earthing Transformers
2.2.1 Prinċipji ta' Settagġ

• Il-valur tas-settjar tal-kurrent għandu jensure sufficienza ta' sensitività meta jiġi fault ta' single-phase-to-ground.

• Ikkolabora mal-valur tas-settjar tal-protezzjoni ta' long-delay għal l-sensitività full-line tal-zero-sequence current protection ta' l-level inferieur.

• Għal it-timelimit ta' zero-sequence current, għandu jkun konsiderat biex ivetta l-okkurrenza successiva ta' faults ta' single-phase-to-ground fuq żewġ lines.

• It-tiempi ta' operazzjoni għandhom ikunu aktar ta' l-tiempi ta' operazzjoni ta' Section II ta' zero-sequence current ta' kull komponent konness tal-busbar.

Billi l-zero-sequence current protection tal-earthing transformer mhux l-protezzjoni prinċipali, għandha tliet timelimits, li huma mostrati hawn taħt:

Fl-formula: t0¹, t0², t0³ huma l-ewwel, it-tieni, u t-tielet timelimits tal-zero-sequence current protection tal-earthing transformer rispettivament; t_0I' huwa l-valur tas-settjar ta' time ta' Section I tal-zero-sequence current tal-outgoing line; t_0II' huwa l-time tas-settjar ta' longest ta' Section II tal-zero-sequence current protection ta' kull equipament fuq il-busbar ekxept il-earthing transformer; Δt huwa settjat b'0.2 - 0.5 s.

2.2.2 Modi ta' Tripping

• Meta l-earthing transformer huwa konness mal-busbar korrispondenti tas-sottostazzjoni, l-zero-sequence current protection topra: it-timelimit ta' l-ewwel trippa l-circuit breaker ta' bus tie oqsma jew section circuit breaker u blokka l-automatic standby power supply input device (riferita b' "automatic standby input" sakemm); it-timelimit ta' t-tieni trippa l-circuit breakers fuq is-silġ istess tal-earthing transformer u tal-transformer tal-supply.

• Meta l-earthing transformer huwa konness mal-lead korrispondenti tal-transformer tal-supply, l-zero-sequence current protection topra: it-timelimit ta' l-ewwel trippa l-circuit breaker ta' bus tie oqsma jew section circuit breaker u blokka l-automatic standby input; it-timelimit ta' t-tieni trippa l-circuit breaker fuq is-silġ istess tal-transformer tal-supply; it-timelimit ta' t-tielet trippa l-circuit breakers fuq kollox is-silġ tal-transformer tal-supply .

2.3 Analisi tal-Azzjonijiet tal-Protezzjoni tal-Kurrent għal Earthing Transformers

L-analisi tal-konfigurazzjoni tal-protezzjoni tal-earthing transformer turi differenzi sostanzjali fl-modi ta' tripping bejn il-protezzjoni phase-to-phase u zero-sequence: il-zero-sequence protection blokka l-auto-standby input waqt l-operazzjoni, waqt illi l-phase-to-phase protection mhux.

Jekk il-kurrent zero-sequence misuratur mill-apparat tal-protezzjoni raggiungi l-valur ta' operazzjoni u jiġi fault ta' grounding (bil-earthing transformer kif l-unika via ta' kurrent zero-sequence fis-sistema ta' small-resistance grounding), l-apparat jiddetegga l-erġa' imma ma jistax jlokalizza. Jekk l-erġa' hi fuq l-outgoing line, wara l-protezzjoni trippa l-earthing transformer, l-auto-standby input iswitcha għal busbar ta' backup. Jekk l-busbar ta' backup rekonness fuq l-line defektiva, l-earthing transformer fuhekk jiddetegga kurrent zero-sequence, jiġi trippat sew. Minħabba l-auto-standby input ma finiex ta' charge, l-area ta' outage tista' tiżdied. Allura, il-zero-sequence protection għandha tblokka l-auto-standby input.

Meta l-phase-to-phase protection topra (imma l-zero-sequence protection le) l-apparat judika short-circuit ta' phase-to-phase fil-earthing transformer stess. Trippa l-earthing transformer, parallel-trippa l-circuit breaker ta' is-silġ istess tal-transformer tal-supply, u l-auto-standby input iswitcha għal busbar ta' backup. Minħabba l-erġa' hi fuq l-earthing transformer trippat, l-busbar ta' backup rekonness fuq l-line normali, restabili l-enerġija.

Is-somm, il-phase-to-phase u zero-sequence current protections tal-earthing transformers huma differenti sostanzjalment fl-għadib u l-lokalizzazzjoni tal-erġa', li rikiedu settajjiet u konfigurazzjonijiet distinti. Imma, waqt l-erġa' ta' short-circuit ta' grounding, l-phase-to-phase protection tista' topra sew minħabba l-komponenti zero-sequence misurati. Għal l-auto-standby input logics differenti, l-maloperation tista' tiżdied l-area ta' l-erġa' jew tillumina blackout ta' l-intera sottostazzjoni.

3 Analisi ta' Każ
3.1 Proċess ta' Fault

Id-diagram primarju ta' sottostazzjoni ta' 110 kV huwa mostrat f'Figura 2. Qabel l-erġa', l-circuit breaker ta' low-voltage side 018 ta' Transformer 1 kien magħluq, l-circuit breaker ta' low-voltage side 032 ta' Transformer 2 kien magħluq, u l-circuit breaker 034 kien fil-pożizzjoni ta' test.

Fl-06:14 ta' 30 ta' Lulju 2023, l-over-current I section protection tal-earthing transformer No. 2 attivat, trippa l-circuit breaker 022 tal-earthing transformer No. 2. Nistess waqt, interlocka biex tagħti l-order li tikkelb l-circuit breaker ta' low-voltage side 032 ta' Transformer 2, li kisbet l-enerġija mill-busbars ta' 10 kV Sections II u III. L-apparat automatic standby power supply (auto-standby) opre biex magħluq il-circuit breaker ta' 10 kV Section I/II bus tie 020.

Fl-06:36, l-over-current I section protection tal-earthing transformer No. 1 attivat, trippa l-circuit breaker 015 tal-earthing transformer No. 1 u interlocka biex tagħti l-order li tikkelb l-circuit breaker ta' low-voltage side 018 ta' Transformer 1, li kisbet l-enerġija mill-busbars ta' 10 kV Sections I, II, u III. L-apparat auto-standby magħluq il-circuit breaker ta' low-voltage side 032 ta' Transformer 2 u l-circuit breaker 022 tal-earthing transformer No. 2. Imma l-erġa' persistiet, jiġi attivat sew l-over-current I section protection tal-earthing transformer No. 2. Il-circuit breaker 022 trippa u interlocka biex tagħti l-order li tikkelb l-circuit breaker 032, li Alla kisbet l-enerġija mill-10 kV system tas-sottostazzjoni.

3.2 Riżultati ta' Inspecżjoni tal-Equipament fuq is-Silġ

• Earthing transformer body: Ma jkunx hemm ebda anomali f'No.1 u No.2 earthing transformers, b'mostru li ma jkunx hemm ebda trakk ta' fault evidenti f'windings u cores.

• 10 kV Section III bus PT interval (040 switchgear):

• Trakki ewidenti ta' water stains fuq it-top cover tal-switchgear cabinet, li jindikaw l-infiltrazzjoni ta' rainwater.

• Ablazzjoni severa fil-posizzjoni C-phase tal-handcart chamber shutter baffle, b'du through-holes fuq it-top shutter.

• Il-C-phase upper contact box u static contact kienu charred u damaged, b'accumulation ta' water liquid fiż-internal box.

• Marki ta' arc burn fuq l-C-phase upper/lower moving contacts tal-arrester handcart, annealed springs, u damaged contact arm insulating cylinders.

• Il-outer insulating sleeve tal-C-phase busbar fil-bus chamber kienu burned u cracked. Penetration ta' water stains fuq l-area C-phase tal-bus chamber backplate, u condensation ta' water droplets fuq is-sensor tal-live display.

• Quantità żghira ta' water accumulated fuq it-bottom tal-voltage transformer chamber, waqt li l-three-phase PTs ma jkunu hemm ebda anomali estern evidenti.

Il-leakage ta' rainwater mil-steel support fuq il-10 kV Section III bus PT chamber infiltrat is-switchgear, degradant l-insulation u causant discharge ta' C-phase li evolviet għal fault ta' grounding metaliku. Fis-sistema ta' low-resistance grounding, l-earthing transformer No. 2 detegga kurrenti zero-sequence ta' ~4.3 A/phase (superiori għal settjar ta' 2.5 A ta' overcurrent I-section), jiġi trippat. L-overcurrent protection ma blokkax l-10 kV auto-standby, li għaddejja l-operazzjonijiet ripetuti. It-tripp final laħaq l-auto-standby unbilled, causant blackout totali ta' 10 kV.

Fattur chiave contribuenti: Il-control word ta' "phase current zero-sequence cancellation" kien disabilitat (settjat b' "0"), prevenend filtraggio software ta' komponenti zero-sequence f'kurrenti ta' fase. B'kurrent zero-sequence ta' 13 A, l-overcurrent protection misoperat. Se l-control kien abilitat, dan l-erġa' kien jistgħu jivvitja. Invece, l-zero-sequence overcurrent protection I-section (settjat b' 1.4 A) opre: it-timelimit ta' l-ewwel trippa l-bus tie u blokka l-auto-standby; it-timelimit ta' t-tieni trippa l-earthing u l-main transformer breakers, isolando Sections II/III mentri Section I rimase powered.

Radix causa: Il-disabilitazzjoni ta' control word ta' zero-sequence cancellation permise l-misinterpretazzjoni ta' kurrenti ta' fase.

4 Konkluzzjoni

Dan id-dokument descrivi l-settaggi tal-protezzjoni tal-earthing transformer, jaanalizza l-riski ta' maloperation ta' kurrenti zero-sequence elevati, u ippreżenti studju ta' każ. Biex ippreveni l-erġa' futura:

• Abilita funzionalità ta' cancellazzjoni zero-sequence basati su software (pereżempju, il-control word ta' "phase current zero-sequence cancellation") fis-sistemi ta' low-resistance grounding.

• Jekk dawn il-funzionalità ma jkunu hemm, ottimiza l-koordinazzjoni bejn l-overcurrent u l-zero-sequence protection settings.

Puntu kliu: Kkonfigurazzjoni proattiva tal-software tal-protezzjoni huwa kritiku għal-prevenzjoni ta' maloperations waqt l-erġa' ta' grounding.