Analisis sa Operasyonal nga Pagpangutana sa Grounding Transformer Sa Mga Kondisyon sa System Single-Phase-to-Ground Fault

1 Teorikal nga Analisis

Sa mga distribusyon network, ang grounding transformers nagserbiha sa duha ka pangunihan nga mga role: pagpuyo sa mga low - voltage loads ug koneksyon sa arc - suppression coils sa neutrals alang sa grounding protection. Ang grounding faults, ang pinaka common nga fault sa distribution network, naghuhumok sa mga operating characteristics sa mga transformers, nagdudulot og sharp nga mga pagbag-o sa electromagnetic parameters ug status.Arigaton ang dynamic behaviors sa mga transformers sa panahon sa single - phase grounding faults, itumong kini nga modelo: Assume nga ang inherent nga characteristics sa usa ka transformer stable bahin sa low - voltage side single - phase faults. Pagkatapos, deduce ang iyang operating rules pinaagi sa compensation mechanism sa arc - suppression coil. Ang relevant nga materials kinahanglan: Figure 1 (transformer physical structure), Figure 2 (system equivalent circuit under single - phase fault), ug Figure 3 (transformer operational equivalent circuit).

u nagsilbi isip voltage sa virtual power source, ug ang iyang calculation formula mao kini:

Sa formula:U_m mao ang voltage amplitude sa bus; w₀ mao ang power - frequency angular frequency; w₀ mao ang voltage phase angle gihatag human sa system experience og single - phase grounding fault. Sa panahon sa fault sa arc - burning stage, ang current i_L sa arc - suppression coil mao kini:

Sa formula: δ1 mao ang attenuation factor; IL nagsilbi isip amplitude sa system current ug inductance; R1 mao ang equivalent resistance sa main transformer ug line - mode loop; e mao ang voltage phase angle human sa single - phase grounding fault; L nagsilbi isip zero - sequence inductance sa grounding transformer ug inductance sa arc - suppression coil.

Adunay correlation sa inductive current ug detuning degree sa arc-suppression coil, ug ang sumala nga formula makapanguha:

Sa formula:i_C mao ang compensated grounding current; C mao ang capacitance - to - ground sa distribution line; v mao ang detuning degree sa substation system. Human sa single - phase grounding fault sa system mahimong stable grounding state, ang inductive current sa arc - suppression coil tendensya na magstable.

Pinaagi sa kombinasyon sa uban nga analysis, ang sumala nga equation makapanguha:

Sa formula:R_L mao ang equivalent resistance sa main transformer ug line - mode loop (ang original “equivalent inductance” posible nga typo; corrected to “equivalent resistance” batas sa circuit logic; kon posible nga inductance, retain the symbol L_L); w₀ mao ang power - frequency angular frequency.

Ang formula (4) makapanguha sa formula (5) aron makalkula ang inductive current, ug ang sumala nga formula makapanguha:

Pinaagi sa Formula (6), sa panahon sa arc - extinction stage sa fault, ang inductance sa arc - suppression coil ug capacitance - to - ground sa distribution line gi connect sa series, ug ang system current uniform. Human sa inductive current mobalik normal, ang calculation formula sa inductive current mao kini:

Sa formula: u_C0+mao ang capacitance - to - ground voltage sa system sa panahon sa arc - extinction stage; i_L0+ mao ang inductive current flowing through the arc - suppression coil sa system sa panahon sa arc - extinction stage; w mao ang resonant angular frequency. Batas sa uban nga analysis, sa iba't ibang stages sa single - phase grounding fault sa system, ang mga influencing factors sa operating characteristics sa grounding transformer adunay lain-lain, as specifically shown in Table 1.

2 Construction ug Verification sa Simulation Model
2.1 Model Construction
Ang pagtukod sa simulation model based sa parameters sa grounding transformer sa usa ka rehiyon, as detailed in Table 2. Ang parameters sa cable line anaa sa Table 3.

2.2 Model Verification

Sa model verification, aron masiguro ang authenticity ug validity sa research, makaset og single - phase grounding fault sa system sa location 4 km away from the 1 A cable line ug 10 kV bus. Ang fault phase angle gitakda og 90° isip reference. Gamiton ang constructed simulation model aron makapanguha sa zero - sequence currents sa uban nga lines sa system's single - phase grounding fault, as detailed in Table 4.

Human sa single - phase grounding fault sa system, ang calculation formula sa capacitive current sa uban nga lines sa grounding transformer mao kini:

Pinaagi sa kombinasyon sa data sa Table 4, human sa single - phase grounding fault sa system, ang maximum error sa simulation value sa zero - sequence current sa non - faulty line ug calculated value sa actual capacitance - to - ground current mao ang -0.848%, ug wala'y significant difference.

3 Simulation Analysis sa Operating Characteristics
3.1 Influence sa Fault Initial Phase Angle

Sa arc - burning stage, ang three - phase voltages deform significantly. Ang Phase A, B, ug C voltages rise, expanding the initial fault phase angle ug increasing voltage distortion. Sa stable stage, ang larger initial phase angle shorten ang three - phase voltage stabilization time. Sa arc - extinction stage, despite different initial phase angles, ang phase voltages change consistently: Phase A rises to normal amplitude; Phase B drops to normal; Phase C first drops below normal then rises back. For currents: In the first arc - burning stage, ang larger initial phase angle reduce ang three - phase current variation; sa stable stage, increase ang variation; sa arc - extinction stage, ang current changes uniform regardless of initial phase angles.

3.2 Influence sa Transition Resistance

Sa arc - burning stage sa single - phase grounding fault, ang smaller transition resistance sa grounding transformer increase ang three - phase voltage variation; sa stable stage, amplify ang voltage variation (Phase B ug C amplitudes are smaller). Sa arc - extinction stage, ang three - phase voltages consistent under different resistances: Phase A reaches normal amplitude, Phase B drops to normal, ug Phase C drops then rises. For currents: Sa arc - burning stage, ang smaller resistance boosts ang three - phase current amplitude. Ang first stage (large resistance) has small current amplitude; ang second (small resistance) has large amplitude; sa third stage, with the arc - suppression coil stopped, ang Phase A ug C currents first drop then rise to normal.

4 Conclusion

Ang single - phase grounding fault sa substation system increase ang three - phase currents sa grounding transformer side (consistent phases, no harm to equipment). Aron masiguro ang stable, safe power supply, understand ang operation sa transformer ug factor impacts after faults. Tungod kay ang substation operation affected by multiple factors, ang power enterprises required nga prioritize system inspections, improve inspection work, ensure distribution line operation, resolve single - phase grounding faults, ug support daily life.