Analyse af jordingstransformators driftadfærd under systemets enefasede til jord fejltilstande

1 Teoretisk analyse

I forsyningsnet, spiller jordtransformatorer to nøgleroller: at forsyne lavspændingsbelastninger med strøm og at forbinde buelukningsbobiner ved neutrale for jordbeskyttelse. Jordfejl, den mest almindelige fejl i forsyningsnet, påvirker kraftigt transformatorernes driftsforhold, hvilket resulterer i skarpe ændringer i elektromagnetiske parametre og status.For at studere transformatorernes dynamiske opførsel under enfasjordsfejl, bygger man dette model: Antag, at en transformators inbyggede egenskaber forbliver stabile under enfasfejl på lavspændingssiden. Derefter deduceres dens driftsregler gennem buelukningsbobinens kompensationsmekanisme. Relevante materialer inkluderer: figur 1 (transformatorfysisk struktur), figur 2 (systemsvarende kredsløb under enfasfejl) og figur 3 (transformatoroperativt svarækvivalentkredsløb).

u repræsenterer den virtuelle strømforsyningens spænding, og dens beregningsformel er:

i formel:U_m er busens spændingsamplitude; w₀ er netfrekvensens vinkelhastighed; w₀ er spændingsvinklen genereret efter systemets enfasjordsfejl. Under fejl i buebrændingsfasen, er buelukningsbobinens strøm i_L:

i formel: δ1 er dæmpningsfaktoren; IL repræsenterer systemstrømmens amplitud og induktans; R1 er hovedtransformatorens og linjemodens ekvivalente modstand; e er spændingsvinklen, når en enfasjordsfejl forekommer; L betegner nulsekvensinduktansen af jordtransformator og induktansen af buelukningsbobin.

Der findes en korrelation mellem induktiv strøm og detuninggraden i buelukningsbobinen, og følgende formel kan derives:

i formel:i_C er den kompenseret jordstrøm; C er distributionslinjens kapacitans til jorden; v er udstyrsystemets detuninggrad. Når systemets enfasjordsfejl er i en stabil jordtilstand, tendere buelukningsbobinens induktive strøm til at være stabil.

Sammenlagt fra ovenstående analyse, kan følgende ligning derives:

i formel:R_L er hovedtransformatorens og linjemodens ekvivalente modstand (den oprindelige "ekvivalent induktans" er sandsynligvis en skrivefejl; rettet til "ekvivalent modstand" baseret på kredsløbslogik; hvis det er induktans, beholder symbolet L_L); w₀  er netfrekvensens vinkelhastighed.

Formel (4) kan indsættes i formel (5) for at beregne induktive strøm, og følgende formel opnås:

Kombineret med Formel (6), under fejlens buelukningsfasen, er buelukningsbobinens induktans og distributionslinjens kapacitans til jorden forbundet i serie, og systemstrømmen er uniform. Efter at induktive strøm er vendt tilbage til normal, er beregningsformelen for induktive strøm som følger:

i formel: u_C0+ er systemets kapacitans til jorden spænding under buelukningsfasen; i_L0+ er induktive strøm, der løber igennem systemets buelukningsbobin under buelukningsfasen; w er resonansvinkelhastigheden. Baseret på ovenstående analyse, er de påvirkende faktorer på jordtransformatorens driftsforhold forskellige i systemets forskellige faser af enfasjordsfejl, som specifikt vises i tabel 1.

2 Opbygning og verifikation af simuleringsmodel
2.1 Modelopbygning
Opbygningen af simuleringsmodellen er baseret på parametrene for jordtransformator i et bestemt område, som detaljeret i tabel 2. Kabelledparametrene vises i tabel 3.

2.2 Modelverifikation

Under modelverifikation, for at sikre autenticitet og gyldighed af forskningen, kan en enfasjordsfejl i systemet sættes 4 km væk fra 1 A kablede og 10 kV bus. Fejlphasen vinkel tager 90° som reference. Brug den konstruerede simuleringsmodel for at få nul-sekvensstrømme i forskellige led i systemets enfasjordsfejl, som detaljeret i tabel 4.

Når en enfasjordsfejl forekommer i systemet, er beregningsformlen for kapacitive strøm i forskellige led af jordtransformator:

Kombineret med dataene i tabel 4, når en enfasjordsfejl forekommer i systemet, er maksimalfejlen mellem simuleringens værdi af nul-sekvensstrøm i ikke-defekte led og den beregnede værdi af den faktiske kapacitance til jorden strøm -0.848%, og der er ingen betydelig forskel.

3 Simuleringsanalyse af driftsforhold
3.1 Indflydelse af initial fejlphasevinkel

Under buebrændingsfasen, deformeres trefas spændinger betydeligt. Fase A, B og C spændinger stiger, udvider initial fejlphasevinkel og øger spændingsforvrængning. I den stabile fase, forkorter en større initial phasevinkel tidspunktet for trefas spændingers stabilisering. Under buelukningsfasen, ændrer sig fase spændinger konsekvent uanset initial phasevinkler: Fase A stiger til normal amplitude; Fase B falder til normal; Fase C falder først under normal derefter stiger igen. For strøm: Under første buebrændingsfasen, reducerer en større initial phasevinkel trefas strømvariation; i den stabile fase, øger den variation; under buelukningsfasen, er strømændringer konsekvent uanset initial phasevinkler.

3.2 Indflydelse af overgangsmodstand

Under buebrændingsfasen af en enfasjordsfejl, øger en mindre overgangsmodstand for jordtransformator trefas spændingsvariation; i den stabile fase, forstærker den spændingsvariation (Fase B og C amplituder er mindre). Under buelukningsfasen, er trefas spændinger konsekvent under forskellige modstande: Fase A når normal amplitude, Fase B falder til normal, og Fase C falder derefter stiger. For strøm: Under buebrændingsfasen, øger en mindre modstand trefas strømamplitude. Første fase (stor modstand) har lille strømamplitude; anden (lille modstand) har stor amplitude; i tredje fase, med buelukningsbobin stoppet, Fase A og C strømme falder først derefter stiger til normal.

4 Konklusion

En enfasjordsfejl i anlægsystemet øger trefas strømme på jordtransformator siden (konsekvente faser, ingen skade på udstyr). For at sikre stabil, sikker strømforsyning, forstå transformatorens drift og faktorers indflydelse efter fejl. Da anlægsdrift påvirkes af flere faktorer, bør energiselskaber prioritere systeminspektioner, forbedre inspektionsarbejde, sikre distributionslinjes drift, løse enfasjordsfejl, og understøtte daglig liv.