การวิเคราะห์กรณีเกี่ยวกับการทำงานผิดพลาดของรีเลย์ป้องกันกระแสเกินของหม้อแปลงต่อกราวด์
รูปแบบการต่อกราวด์กลางหมายถึงการเชื่อมต่อระหว่างจุดกลางของระบบไฟฟ้าและพื้นดิน ในระบบไฟฟ้าที่มีแรงดัน 35 กิโลโวลต์หรือต่ำกว่าในประเทศจีน มีวิธีการทั่วไปอยู่สามวิธี คือ การไม่ต่อกราวด์ การต่อกราวด์ด้วยคอยล์ขจัดอาร์ก และการต่อกราวด์ด้วยความต้านทานเล็ก การไม่ต่อกราวด์เป็นที่นิยมเนื่องจากสามารถทำงานได้ชั่วคราวเมื่อเกิดข้อผิดพลาดการต่อกราวด์เฟสเดียว ในขณะที่การต่อกราวด์ด้วยความต้านทานเล็กได้กลายเป็นทางเลือกหลักเนื่องจากสามารถกำจัดข้อผิดพลาดได้อย่างรวดเร็วและจำกัดแรงดันเกิน สถานีไฟฟ้าหลายแห่งติดตั้งหม้อแปลงต่อกราวด์เพื่อปรับปรุงการต่อกราวด์กลาง แต่การเปลี่ยนแปลงลักษณะข้อผิดพลาดส่งผลต่อการป้องกันวงจรต่อเนื่อง ทำให้มีความเสี่ยงในการทำงานผิดปกติหรือปฏิเสธการทำงาน
บทความนี้แนะนำหลักการและลักษณะของหม้อแปลงต่อกราวด์ อธิบายการกำหนดค่าและการตั้งค่าการป้องกันกระแสในระบบต่อกราวด์ด้วยความต้านทานเล็ก วิเคราะห์สาเหตุของการทำงานผิดปกติ และใช้กรณีศึกษาการต่อกราวด์เฟสเดียวเพื่อวิเคราะห์การทำงานของระบบป้องกันและการทำงานผิดปกติ เพื่อให้คำแนะนำในการจัดการและป้องกันข้อผิดพลาด สร้างความเข้าใจแก่พนักงานบำรุงรักษา เพิ่มประสิทธิภาพในการแก้ไขปัญหา และกำจัดอันตรายที่อาจเกิดขึ้น
หลักการทำงานของหม้อแปลงต่อกราวด์
ในการเปลี่ยนแปลงสถานีไฟฟ้าที่มีระบบเชื่อมโยงแบบสามเหลี่ยมและไม่มีการต่อกราวด์กลางเป็นระบบต่อกราวด์ด้วยความต้านทานเล็ก เพื่อแนะนำจุดกลาง วิธีที่พบบ่อยที่สุดคือการเพิ่มหม้อแปลงต่อกราวด์ที่บัสบาร์ ปัจจุบันมักจะเลือกใช้หม้อแปลงต่อกราวด์ประเภท Z เพื่อแนะนำจุดต่อกราวด์ ต่อไปนี้จะวิเคราะห์หลักการทำงานของหม้อแปลงต่อกราวด์ประเภท Z
โครงสร้างของหม้อแปลงต่อกราวด์ประเภท Z คล้ายคลึงกับหม้อแปลงไฟฟ้าทั่วไป อย่างไรก็ตาม ขดลวดบนแกนเฟสแต่ละเฟสจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนที่มีจำนวนรอบเท่ากัน บนและล่าง ซึ่งเชื่อมต่อกันในรูปแบบซิกแซก วิธีการเชื่อมต่อแสดงในรูปที่ 1
เมื่อเกิดการลัดวงจรต่อกราวด์ กระแสลำดับศูนย์จะไหลผ่านจุดกลาง หม้อแปลงต่อกราวด์ประเภท Z ที่เชื่อมต่อแบบซิกแซกจะทำให้กระแสลำดับศูนย์บนและล่างตรงกันข้าม ทำให้สนามแม่เหล็กยกเลิกกันและลดความต้านทานลำดับศูนย์ลงเพื่อป้องกันแรงดันเกินจากการต่อกราวด์ด้วยอาร์ก ส่วนกระแสลำดับบวกและลบ คุณสมบัติแม่เหล็กไฟฟ้าที่คล้ายคลึงกับหม้อแปลงทั่วไปจะสร้างความต้านทานสูง จำกัดการไหลของกระแส
ในการทำงานปกติ หม้อแปลงต่อกราวด์ทำงานใกล้เคียงกับไม่มีโหลด (ไม่มีโหลดรอง) เมื่อเกิดข้อผิดพลาดการต่อกราวด์ กระแสข้อผิดพลาดลำดับบวก ลบ และศูนย์จะผ่านมัน เนื่องจาก "ความต้านทานลำดับบวกและลบสูง ความต้านทานลำดับศูนย์ต่ำ" ระบบป้องกันหลักๆ จะวัดกระแสลำดับศูนย์ของระบบ
2 การกำหนดค่าและการวิเคราะห์การป้องกันกระแสสำหรับหม้อแปลงต่อกราวด์
การป้องกันกระแสสำหรับหม้อแปลงต่อกราวด์โดยทั่วไปใช้การป้องกันกระแสระหว่างเฟสและการป้องกันกระแสลำดับศูนย์ รายละเอียดดังนี้:
2.1 การตั้งค่าการป้องกันกระแสระหว่างเฟส
2.1.1 หลักการตั้งค่า
การป้องกันนี้รวมถึงการป้องกันทริปทันทีและการป้องกันกระแสเกิน:
2.1.2 วิธีการทริป
ขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อของหม้อแปลงต่อกราวด์กับหม้อแปลงพลังงาน:
2.2 การตั้งค่าการป้องกันกระแสลำดับศูนย์สำหรับหม้อแปลงต่อกราวด์
2.2.1 หลักการตั้งค่า
เนื่องจากการป้องกันกระแสลำดับศูนย์ของหม้อแปลงต่อกราวด์ไม่ได้ทำหน้าที่เป็นการป้องกันหลัก จึงมีระยะเวลาระยะที่สาม แสดงดังนี้:
ในสูตร: t01, t02, t03 เป็นระยะเวลาที่ 1, 2 และ 3 ของการป้องกันกระแสลำดับศูนย์ของหม้อแปลงต่อกราวด์ตามลำดับ; t0I' เป็นค่าตั้งค่าระยะเวลาของส่วน I ของกระแสลำดับศูนย์ของสายออก; t0II' เป็นค่าตั้งค่าระยะเวลาสูงสุดของส่วน II ของการป้องกันกระแสลำดับศูนย์ของอุปกรณ์ทั้งหมดบนบัสบาร์ยกเว้นหม้อแปลงต่อกราวด์; Δt ตั้งค่าเป็น 0.2 - 0.5 วินาที
2.2.2 วิธีการทริป
2.3 การวิเคราะห์การทำงานของระบบป้องกันกระแสสำหรับหม้อแปลงต่อกราวด์
การวิเคราะห์การกำหนดค่าการป้องกันของหม้อแปลงต่อกราวด์แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างอย่างมากในการทำงานของระบบป้องกันกระแสระหว่างเฟสและกระแสลำดับศูนย์: ระบบป้องกันกระแสลำดับศูนย์จะปิดการป้อนอัตโนมัติสำรองขณะทำงาน ในขณะที่ระบบป้องกันกระแสระหว่างเฟสไม่ได้ทำเช่นนั้น
หากกระแสลำดับศูนย์ที่วัดได้โดยอุปกรณ์ป้องกันถึงค่าการทำงานและเกิดข้อผิดพลาดการต่อกราวด์ (ด้วยหม้อแปลงต่อกราวด์เป็นเส้นทางกระแสลำดับศูนย์เดียวในระบบต่อกราวด์ด้วยความต้านทานเล็ก) อุปกรณ์จะตรวจจับข้อผิดพลาดแต่ไม่สามารถระบุตำแหน่งได้ หากข้อผิดพลาดเกิดบนสายออก หลังจากที่ระบบป้องกันทริปหม้อแปลงต่อกราวด์ การป้อนอัตโนมัติสำรองจะสลับไปยังบัสสำรอง ถ้าบัสสำรองป้อนกลับไปยังสายที่มีข้อผิดพลาด หม้อแปลงต่อกราวด์บนบัสสำรองจะยังคงตรวจจับกระแสลำดับศูนย์และทริปอีกครั้ง ด้วยการป้อนอัตโนมัติสำรองยังไม่เสร็จสิ้น ขอบเขตการขาดแคลนไฟฟ้าอาจขยายออกไป ดังนั้น ระบบป้องกันกระแสลำดับศูนย์ต้องปิดการป้อนอัตโนมัติสำรอง
เมื่อระบบป้องกันกระแสระหว่างเฟสทำงาน (แต่ระบบป้องกันกระแสลำดับศูนย์ไม่ทำงาน) อุปกรณ์จะตัดสินใจว่ามีการลัดวงจรระหว่างเฟสในหม้อแปลงต่อกราวด์เอง ทริปหม้อแปลงต่อกราวด์ ทริปวงจรตัดที่ด้านเดียวกับหม้อแปลงพลังงาน และการป้อนอัตโนมัติสำรองจะสลับไปยังบัสสำรอง เนื่องจากข้อผิดพลาดเกิดที่หม้อแปลงต่อกราวด์ที่ถูกทริป บัสสำรองจะเชื่อมต่อกับสายที่ปกติ ทำให้ฟื้นฟูการจ่ายไฟ
สรุปแล้ว ระบบป้องกันกระแสระหว่างเฟสและกระแสลำดับศูนย์ของหม้อแปลงต่อกราวด์มีความแตกต่างอย่างมากในการตัดสินใจเกี่ยวกับสาเหตุและตำแหน่งของข้อผิดพลาด ต้องการการตั้งค่าและกำหนดค่าที่แตกต่างกัน แต่ในการลัดวงจรต่อกราวด์ ระบบป้องกันกระแสระหว่างเฟสอาจทำงานผิดปกติเนื่องจากวัดกระแสลำดับศูนย์ได้ ด้วยลอจิกการป้อนอัตโนมัติสำรองที่แตกต่างกัน การทำงานผิดปกติอาจขยายขอบเขตข้อผิดพลาดหรือทำให้เกิดการขาดแคลนไฟฟ้าทั้งสถานี
3 การวิเคราะห์กรณีศึกษา
3.1 กระบวนการข้อผิดพลาด
แผนภาพการเชื่อมโยงหลักของสถานีไฟฟ้า 110 กิโลโวลต์แสดงในรูปที่ 2 ก่อนเกิดข้อผิดพลาด วงจรตัดด้านแรงดันต่ำหมายเลข 018 ของหม้อแปลงหมายเลข 1 ถูกปิด วงจรตัดด้านแรงดันต่ำหมายเลข 032 ของหม้อแปลงหมายเลข 2 ถูกปิด และวงจรตัดหมายเลข 034 อยู่ในตำแหน่งทดสอบ
เมื่อเวลา 06:14 วันที่ 30 กรกฎาคม 2023 การป้องกันกระแสเกินส่วนที่ I ของหม้อแปลงต่อกราวด์หมายเลข 2 ทำงาน ทริปวงจรตัดหมายเลข 022 ของหม้อแปลงต่อกราวด์หมายเลข 2 นอกจากนี้ยังควบคุมให้ตัดวงจรตัดด้านแรงดันต่ำหมายเลข 032 ของหม้อแปลงหมายเลข 2 ทำให้บัสบาร์แรงดัน 10 กิโลโวลต์ส่วนที่ II และ III ขาดแคลนไฟฟ้า อุปกรณ์ป้อนอัตโนมัติสำรอง (AS) ทำงานปิดวงจรตัดบัสต่อ 10 กิโลโวลต์ส่วน I/II หมายเลข 020
เมื่อเวลา 06:36 การป้องกันกระแสเกินส่วนที่ I ของหม้อแปลงต่อกราวด์หมายเลข 1 ทำงาน ทริปวงจรตัดหมายเลข 015 ของหม้อแปลงต่อกราวด์หมายเลข 1 และควบคุมให้ตัดวงจรตัดด้านแรงดันต่ำหมายเลข 018 ของหม้อแปลงหมายเลข 1 ทำให้บัสบาร์แรงดัน 10 กิโลโวลต์ส่วนที่ I, II และ III ขาดแคลนไฟฟ้า อุปกรณ์ AS ป้อนวงจรตัดด้านแรงดันต่ำหมายเลข 032 ของหม้อแปลงหมายเลข 2 และวงจรตัดหมายเลข 022 ของหม้อแปลงต่อกราวด์หมายเลข 2 แต่ข้อผิดพลาดยังคงอยู่ ทำให้การป้องกันกระแสเกินส่วนที่ I ของหม้อแปลงต่อกราวด์หมายเลข 2 ทำงานอีกครั้ง วงจรตัดหมายเลข 022 ทริปและควบคุมให้ตัดวงจรตัดหมายเลข 032 ทำให้ระบบ 10 กิโลโวลต์ของสถานีไฟฟ้าขาดแคลนไฟฟ้าทั้งหมด
3.2 ผลการตรวจสอบอุปกรณ์ที่สถานที่เกิดเหตุ
น้ำฝนรั่วจากโครงเหล็กด้านบนของช่อง PT แรงดัน 10 กิโลโวลต์ส่วนที่ III ซึมเข้าสวิตช์เกียร์ ทำให้คุณสมบัติฉนวนเสื่อมลงและเกิดการปล่อยประจุที่เฟส C จนกลายเป็นข้อผิดพลาดการต่อกราวด์แบบโลหะ ในระบบต่อกราวด์ด้วยความต้านทานเล็ก หม้อแปลงต่อกราวด์หมายเลข 2 ตรวจจับกระแสลำดับศูนย์ประมาณ 4.3 A/เฟส (เกินค่าตั้งค่ากระแสเกินส่วนที่ I ที่ 2.5 A) ทำให้เกิดการทริป ระบบป้องกันกระแสเกินไม่ปิดการป้อนอัตโนมัติสำรอง ทำให้ทำงานซ้ำ ๆ จนสุดท้ายการทริปทำให้การป้อนอัตโนมัติสำรองไม่ได้รับการชาร์จ ทำให้เกิดการขาดแคลนไฟฟ้าทั้งหมดในระบบ 10 กิโลโวลต์
ปัจจัยสำคัญ: คำสั่ง "การยกเลิกลำดับศูนย์ของกระแสเฟส" ถูกปิด (ตั้งค่าเป็น "0") ทำให้ซอฟต์แวร์ไม่สามารถกรองส่วนประกอบลำดับศูนย์ในกระแสเฟสได้ ด้วยกระแสลำดับศูนย์ 13 A ระบบป้องกันกระแสเกินทำงานผิดปกติ หากตั้งค่าให้เปิดอย่างถูกต้อง คำสั่งนี้จะป้องกันข้อผิดพลาด แทนที่จะเป็นการป้องกันกระแสเกินลำดับศูนย์ส่วนที่ I (ตั้งค่าที่ 1.4 A) ทำงาน: ระยะเวลาที่ 1 ทริปวงจรตัดบัสต่อและปิดการป้อนอัตโนมัติสำรอง; ระยะเวลาที่ 2 ทริปวงจรตัดหม้อแปลงต่อกราวด์และหม้อแปลงหลัก แยกส่วน II และ III ขณะที่ส่วน I ยังคงมีไฟ
สาเหตุหลัก: คำสั่งยกเลิกลำดับศูนย์ของกระแสเฟสถูกปิด ทำให้การตีความกระแสเฟสผิดพลาด
4 สรุป
บทความนี้บรรยายการตั้งค่าการป้องกันของหม้อแปลงต่อกราวด์ วิเคราะห์ความเสี่ยงของการทำงานผิดปกติภายใต้กระแสลำดับศูนย์สูง และนำเสนอกรณีศึกษา เพื่อป้องกันการเกิดขึ้นซ้ำ:
บทสรุปสำคัญ: การกำหนดค่าซอฟต์แวร์การป้องกันอย่างมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็นในการป้องกันการทำงานผิดปกติในระหว่างข้อผิดพลาดการต่อกราวด์
