تحليل سلوك محول التأريض أثناء ظروف عطلة الطور الواحد إلى الأرض في النظام

1 التحليل النظري

في شبكات التوزيع، تقوم محولات الأرضية بدورين رئيسيين: تزويد الأحمال ذات الجهد المنخفض بالطاقة وربط مكثفات القمع في النيوتراлиз للحماية الأرضية. تعتبر أعطال الأرضية، وهي أكثر أعطال شبكة التوزيع شيوعًا، لها تأثير كبير على خصائص التشغيل للمحولات، مما يسبب تغيرات حادة في المعلمات الكهرومغناطيسية والحالة.لدراسة السلوكيات الديناميكية للمحولات تحت أعطال الأرضية للفاز الواحد، يتم بناء هذا النموذج: افترض أن الخصائص الأساسية للمحول تظل مستقرة خلال أعطال الفاز الواحد على الجانب ذو الجهد المنخفض. ثم استنتج قواعد تشغيلها عبر آلية التعويض لمكثف القمع. المواد ذات الصلة تشمل: الشكل 1 (بنية المحول الفيزيائية)، الشكل 2 (دارة مكافئة للنظام تحت عطل الفاز الواحد)، والشكل 3 (دارة مكافئة لتشغيل المحول).

u تمثل جهد مصدر الطاقة الافتراضي، وصيغة حسابه هي:

في الصيغة:U_m هو سعة الجهد للأتوبيس؛ w₀ هو التردد الزاوي للتردد الأساسي؛ w₀ هو زاوية الجهد المولدة بعد تعرض النظام لعطل الأرضية للفاز الواحد. أثناء العطل في مرحلة الاحتراق، يكون التيار i_L لمكثف القمع هو:

في الصيغة: δ1 هو معامل الاضمحلال؛ IL يمثل سعة التيار والنظام الحثي؛ R1 هو المقاومة المكافئة للمحول الرئيسي والحلقة الخطية؛ e هي زاوية الجهد عند حدوث عطل الأرضية للفاز الواحد؛ L تشير إلى الحث المتسلسل للمحول الأرضي ومكثف القمع.

هناك علاقة بين التيار الحثي ودرجة عدم التناغم في مكثف القمع، ويمكن استنتاج الصيغة التالية:

في الصيغة:i_C هو التيار الأرضي المعوض؛ C هي السعة الأرضية للخط التوزيع؛ v هي درجة عدم التناغم لنظام المحطة. عندما يكون عطل الأرضية للفاز الواحد في حالة أرضية مستقرة، يتجه التيار الحثي لمكثف القمع نحو الاستقرار.

بجمع التحليل أعلاه، يمكن استنتاج المعادلة التالية:

في الصيغة:R_L هي المقاومة المكافئة للمحول الرئيسي والحلقة الخطية (الـ "الحث المكافئ" الأصلي ربما يكون خطأً؛ تم تصحيحه إلى "المقاومة المكافئة" بناءً على منطق الدارة؛ إذا كان بالفعل حثًا، يُحتفظ بالرمز L_L); w₀ هو التردد الزاوي للتردد الأساسي.

يمكن استبدال الصيغة (4) في الصيغة (5) لحساب التيار الحثي، ويتم الحصول على الصيغة التالية:

بالاشتراك مع الصيغة (6)، خلال مرحلة إخماد القوس، يتم توصيل الحث لمكثف القمع والسعة الأرضية للخط التوزيع بشكل متسلسل، ويكون التيار النظامي ثابتًا. بعد عودة التيار الحثي إلى طبيعته، تكون صيغة حساب التيار الحثي كالتالي:

في الصيغة: u_C0+هو الجهد الأرضي للنظام خلال مرحلة إخماد القوس؛ i_L0+ هو التيار الحثي المار بمكثف القمع للنظام خلال مرحلة إخماد القوس; w هو التردد الزاوي للرنين. بناءً على التحليل أعلاه، في مراحل مختلفة من عطل الأرضية للفاز الواحد للنظام، فإن العوامل المؤثرة على خصائص التشغيل للمحول الأرضي مختلفة، كما هو موضح في الجدول 1.

2 بناء وتحقق النموذج المحاكى
2.1 بناء النموذج
يتم إنشاء النموذج المحاكى بناءً على معلمات محول الأرضية في منطقة معينة، كما هو مفصل في الجدول 2. معلمات خط الكابل موضحة في الجدول 3.

2.2 تحقق النموذج

في تحقق النموذج، لضمان صدقية وصلاحية البحث، يمكن تحديد عطل الأرضية للفاز الواحد للنظام في موقع يبعد 4 كم عن خط الكابل 1 A وأتوبيس 10 كيلوفولت. يأخذ زاوية العطل المرجعية 90°. استخدم النموذج المحاكى المبني للحصول على التيارات المتسلسلة المختلفة للخطوط في عطل الأرضية للفاز الواحد للنظام، كما هو مفصل في الجدول 4.

عند حدوث عطل الأرضية للفاز الواحد في النظام، تكون صيغة حساب التيار السعوي للخطوط المختلفة للمحول الأرضي كالتالي:

بالاشتراك مع البيانات في الجدول 4، عند حدوث عطل الأرضية للفاز الواحد في النظام، يكون الخطأ الأقصى بين قيمة المحاكاة للتيار المتسلسل للخط غير المعطل وقيمة الحساب الفعلي للتيار السعوي الأرضي هو -0.848%، ولا يوجد فرق كبير.

3 تحليل المحاكاة لخصائص التشغيل
3.1 تأثير زاوية العطل الأولية

في مرحلة الاحتراق، تتعرض الجهد الثلاثي لأعطال كبيرة. ترتفع جهود الفاز A و B و C، مما يوسع زاوية العطل الأولية ويزيد من التشوه الجهد. في المرحلة المستقرة، تقلل زاوية أولية أكبر من وقت استقرار الجهد الثلاثي. في مرحلة إخماد القوس، رغم اختلاف زوايا العطل الأولية، تتغير الجهود الفازية بشكل متسق: يرتفع الفاز A إلى السعة الطبيعية؛ ينخفض الفاز B إلى السعة الطبيعية؛ ينخفض الفاز C أولاً أقل من السعة الطبيعية ثم يرتفع مرة أخرى. بالنسبة للتيارات: في المرحلة الأولى من الاحتراق، تقلل زاوية أولية أكبر من تغير التيار الثلاثي؛ في المرحلة المستقرة، تزيد من التغير؛ في مرحلة إخماد القوس، يكون تغير التيار متسق بغض النظر عن زوايا العطل الأولية.

3.2 تأثير المقاومة الانتقالية

في مرحلة الاحتراق لعطل الأرضية للفاز الواحد، تزيد المقاومة الانتقالية الأصغر للمحول الأرضي من تغير الجهد الثلاثي؛ في المرحلة المستقرة، تزيد من تغير الجهد (سعة الفاز B و C أصغر). في مرحلة إخماد القوس، تكون الجهود الثلاثية متسقة تحت مقاومات مختلفة: يصل الفاز A إلى السعة الطبيعية، ينخفض الفاز B إلى السعة الطبيعية، وينخفض الفاز C ثم يرتفع. بالنسبة للتيارات: في مرحلة الاحتراق، تزيد المقاومة الأصغر من سعة التيار الثلاثي. المرحلة الأولى (مقاومة كبيرة) لها سعة تيار صغيرة؛ المرحلة الثانية (مقاومة صغيرة) لها سعة تيار كبيرة؛ في المرحلة الثالثة، مع توقف مكثف القمع، يتراجع تيار الفاز A و C أولاً ثم يعود إلى السعة الطبيعية.

4 الخلاصة

يزيد عطل الأرضية للفاز الواحد في نظام المحطة من التيار الثلاثي على جانب محول الأرضية (الفازات متسقة، لا ضرر على المعدات). لضمان التغذية الكهربائية المستقرة والأمنة، يجب فهم تشغيل المحول والعوامل المؤثرة بعد الأعطال. بما أن تشغيل المحطة يتأثر بعوامل متعددة، يجب على شركات الكهرباء أن تعطي الأولوية للفحوصات النظامية، وتحسين العمل الفاحص، وضمان تشغيل خطوط التوزيع، وحل أعطال الأرضية للفاز الواحد، ودعم الحياة اليومية.