Анализ на оперативното поведение на трансформатора за заземяване при условия на еднофазен дефект до земята в системата
1 Теоретичен анализ
В разпределителните мрежи, заземващите трансформатори изпълняват две ключови роли: захранване на нисковолтови потребители и свързване на дугогасещи катушки при нейтралите за цел на заземляваща защита. Заземяващите дефекти, най-честият дефект в разпределителните мрежи, силно влияят върху експлуатационните характеристики на трансформаторите, причинявайки рязки промени в електромагнитните параметри и състояния. За да се изучат динамичните поведения на трансформаторите при единофазни заземяващи дефекти, постройте този модел: Предположете, че вродените характеристики на трансформатора остават стабилни при единофазни дефекти от страна на нисковолтовата страна. След това, изведете правилата за функциониране чрез механизма за компенсиране на дугогасещата катушка. Свързаните материали включват: Фигура 1 (физическа структура на трансформатора), Фигура 2 (еквивалентна система при единофазен дефект) и Фигура 3 (еквивалентна схема на функциониране на трансформатора).
u представлява напрежението на виртуалния източник на мощност, а формулата за неговото изчисление е:
В формулата:Um е амплитудата на напрежението на шината; w0 е ъгловата честота на сетевата честота; w0 е фазовият ъгъл на напрежението, генериран след опитаването на системата на единофазен заземяващ дефект. По време на дефект в стадия на горене на дуга, токът iL на дугогасещата катушка е:
В формулата: δ1 е фактора на затихване; IL представлява амплитудата на системния ток и индуктивността; R1 е еквивалентното съпротивление на главния трансформатор и линейния контур; e е фазовият ъгъл на напрежението, когато се случва единофазен заземяващ дефект; L означава нулевата последователна индуктивност на заземващия трансформатор и индуктивността на дугогасещата катушка.
Има корелация между индуктивния ток и степента на несъответствие в дугогасещата катушка, и следната формула може да бъде изведена:
В формулата:iC е компенсираната заземяваща тока; C е капацитетът към земята на разпределителната линия; v е степента на несъответствие на системата на подстанцията. Когато единофазният заземяващ дефект на системата е в стабилно заземено състояние, индуктивният ток на дугогасещата катушка се стреми към стабилност.
Съчетавайки горния анализ, следното уравнение може да бъде изведено:
В формулата:RL е еквивалентното съпротивление на главния трансформатор и линейния контур (оригиналното “еквивалентна индуктивност” вероятно е грешка; коригирано до “еквивалентно съпротивление” на основата на логиката на схемата; ако наистина е индуктивност, запазва се символът LL); w0 е ъгловата честота на сетевата честота.
Формула (4) може да бъде заместена в формула (5) за изчисление на индуктивния ток, и следната формула се получава:
Съчетано с формула (6), по време на стадията на угасване на дугата, индуктивността на дугогасещата катушка и капацитетът към земята на разпределителната линия са свързани в сериозна, и системният ток е равномерен. След като индуктивният ток се възвръща към нормално, формулата за изчисление на индуктивния ток е следната:
В формулата: uC0+е напрежението на капацитета към земята на системата по време на стадията на угасване на дугата; iL0+ е индуктивният ток, протичащ през дугогасещата катушка на системата по време на стадията на угасване на дугата; w е резонансната ъглова честота. На основата на горния анализ, в различните стадии на единофазния заземяващ дефект на системата, влияещите фактори върху експлуатационните характеристики на заземващия трансформатор са различни, както е показано конкретно в таблица 1.
2 Изграждане и проверка на симулационния модел
2.1 Изграждане на модела
Изграждането на симулационния модел е основано на параметрите на заземващия трансформатор в определен регион, както е детайлно показано в таблица 2. Параметрите на кабелната линия са показани в таблица 3.
2.2 Проверка на модела
При проверката на модела, за да се осигури истинскостта и валидността на изследването, единофазен заземяващ дефект на системата може да бъде зададен на разстояние 4 км от 1 А кабелна линия и 10 кV шина. Фазовият ъгъл на дефекта приема 90° като референция. Използвайте построенния симулационен модел, за да се получат нулевите последователни токове на различните линии при единофазния заземяващ дефект на системата, както е детайлно показано в таблица 4.
Когато се случи единофазен заземяващ дефект в системата, формулата за изчисление на капацитивния ток на различните линии на заземващия трансформатор е:
Съчетано с данните в таблица 4, когато се случи единофазен заземяващ дефект в системата, максималната грешка между симулационната стойност на нулевия последователен ток на неповредената линия и изчислената стойност на действителния капацитет към земята е -0.848%, и няма значителна разлика.
3 Симулационен анализ на експлуатационните характеристики
3.1 Влияние на началния фазов ъгъл на дефекта
В стадията на горене на дуга, тритефазните напрежения деформират значително. Напреженията на фазите A, B и C се увеличават, разширявайки началния фазов ъгъл на дефекта и увеличавайки деформацията на напрежението. В стабилната стадия, по-голям начален фазов ъгъл намалява времето за стабилизиране на тритефазните напрежения. В стадията на угасване на дугата, въпреки различните начални фазови ъгли, напреженията на фазите се променят последователно: Напрежението на фаза A се увеличава до нормална амплитуда; напрежението на фаза B пада до нормално; напрежението на фаза C първо пада под нормално, после се увеличава обратно. За токовете: В първата стадия на горене на дуга, по-голям начален фазов ъгъл намалява вариацията на тритефазните токове; в стабилната стадия, той увеличава вариацията; в стадията на угасване на дугата, промените на токовете са последователни, независимо от началните фазови ъгли.
3.2 Влияние на преходното съпротивление
В стадията на горене на дуга при единофазен заземяващ дефект, по-малко преходно съпротивление на заземващия трансформатор увеличава вариацията на тритефазните напрежения; в стабилната стадия, то увеличава вариацията на напрежението (амплитудите на фазите B и C са по-малки). В стадията на угасване на дугата, тритефазните напрежения са последователни при различни съпротивления: Напрежението на фаза A достига нормална амплитуда, напрежението на фаза B пада до нормално, а напрежението на фаза C пада, после се увеличава. За токовете: В стадията на горене на дуга, по-малко съпротивление увеличава амплитудата на тритефазните токове. Първата стадия (голямо съпротивление) има малка амплитуда на тока; втората (малко съпротивление) има голяма амплитуда; в третата стадия, когато дугогасящата катушка спира, токовете на фаза A и C първо падат, после се увеличават до нормално.
4 Заключение
Единофазен заземяващ дефект в системата на подстанцията увеличава тритефазните токове от страна на заземващия трансформатор (съгласувани фази, без вреда за оборудването). За да се осигури стабилно и безопасно доставяне на енергия, разберете функционирането на трансформатора и влиянието на факторите след дефектите. Тъй като операциите на подстанцията са влияни от множество фактори, електроенергийните предприятия трябва да дадат приоритет на системните проверки, да подобрят работата по проверки, да осигурят функционирането на разпределителните линии, да решат единофазните заземяващи дефекти и да подкрепят ежедневния живот.
