Maandiktransformaatori töödumise analüüs süsteemi ühefaasi-maapuutevigastuse tingimustes

1 Teoreetiline analüüs

Jaotussüsteemides täidavad maandusmuudlad kaks olulist rolli: alamvoolide tarbijate varustamine ja nende neutraalpunktide ühendamine maandusega kaardiläbikute abil. Maanduvigad, mis on tavalisimad jaotussüsteemi vigad, mõjutavad tugevalt muudlate töötamisomadusi, põhjustades elektromagnetiliste parameetrite ja olekute otsast toimuvaid muutusi.Ühefaasi maanduviga tingitud muudlate dünaamiliste käitumise uurimiseks loodakse järgmine mudel: eeldatakse, et muudla omadused jäävad stabiilseteks ühefaasi viga korral alamvoolpool. Siis tuletatakse selle tööreeglid kaardiläbiku kompenseerimismeetodi kaudu. Seotud materjalid hõlmavad: Joonist 1 (muudla füüsilist struktuuri), Joonist 2 (süsteemi ekvivalentskiirikut ühefaasi vigaga) ja Joonist 3 (muudla töökäigu ekvivalentskiirikut).

u tähistab virtuaalse võimsuseallika pinget, mille arvutusvalem on:

Valemis:U_m on bussi pingeamplituud; w₀ on võimsusefrekventsi nurkpingefrekvents; w₀ on süsteemi ühefaasi maanduviga järgneva pingevahela. Vigaga kaardiläbitavas faasis on kaardiläbiku vool i_L :

Valemis: δ1 on hävenemisfaktor; IL tähistab süsteemi voolu ja induktiivsuse amplituudi; R1 on peamuudla ja liinirežiimi tsükli ekvivalentne vastus; e on ühefaasi maanduviga esinemisel pingevahela; L tähistab maandusmuudla nulljärjestuse induktiivsust ja kaardiläbiku induktiivsust.

Kaardiläbiku induktiivsel voolul on seos kaardiläbiku detuneerimistasemega, ja saab tuletada järgmise valemi:

Valemis:i_C on kompenseeritud maanduvool; C on jaotusliini maapingeinduktiivsus; v on alamjaama süsteemi detuneerimistaseme. Kui süsteemi ühefaasi maanduviga on stabiilses maandusolekus, siis kaardiläbiku induktiivne vool läheneb stabiilsusele.

Eelnevate analüüside kombinatsioonil saab tuletada järgmise võrrandi:

Valemis:R_L on peamuudla ja liinirežiimi tsükli ekvivalentne vastus (algne “ekvivalentne induktiivsus” on tõenäoliselt tüpos; parandatud “ekvivalentne vastus” tsükitelogika põhjal; kui see on tõesti induktiivsus, säilita sümbol L_L); w₀ on võimsusefrekventsi nurkpingefrekvents.

Valemi (4) saab asendada valemisse (5) induktiivse voolu arvutamiseks, ja saadakse järgmine valem:

Kombineerides Valemi (6), vigaga kaardiläbitavas faasis on kaardiläbiku induktiivsus ja jaotusliini maapingeinduktiivsus sariehituses, ja süsteemi vool on ühtlane. Pärast seda, kui induktiivne vool taastub normaalsesse oleku, on induktiivse voolu arvutusvalem järgmine:

Valemis: u_C0+on süsteemi maapingeinduktiivsus vigaga kaardiläbitavas faasis; i_L0+ on süsteemi kaardiläbiku läbipaistev induktiivne vool vigaga kaardiläbitavas faasis; w on resonaantnurkpingefrekvents. Eelnevate analüüside põhjal on erinevates faasisidetes süsteemi ühefaasi maanduviga mõjuvad tegurid maandusmuudla töökäigule erinevad, nagu konkreetsemalt näidatakse Tabelis 1.

2 Simulatsioonimudeli ehitamine ja kontroll
2.1 Mudeli ehitamine
Simulatsioonimudeli ehitamine põhineb teatud piirkonna maandusmuudla parameetritel, nagu detailides Tabelis 2. Kaabliliini parameetrid on näidatud Tabelis 3.

2.2 Mudeli kontroll

Mudeli kontrollimisel, et tagada uuringu õiglus ja kehtivus, võib süsteemi ühefaasi maanduviga paigutada 1 A kaabliliini 4 km kaugusel 10 kV bussilt. Viga fasivahel võetakse 90° viiteks. Ehitatud simulatsioonimudeli abil saab süsteemi ühefaasi maanduviga erinevate liinide nulljärjestuse voolud, nagu detailides Tabelis 4.

Kui süsteemis esineb ühefaasi maanduviga, on maandusmuudla erinevate liinide kapatsiitvoolu arvutusvalem:

Kombineerides andmeid Tabelist 4, on süsteemi ühefaasi maanduviga korral mittevigastatud liini nulljärjestuse voolu simulatsiooniväärtuse ja tegeliku maapingeinduktiivse voolu arvutusväärtuse suurim viga -0.848%, ja pole olulist erinevust.

3 Töökäigu simulatsioonianalüüs
3.1 Algse faasivahela mõju

Kaardiläbitavas faasis muutuvad kolmefaasilised pinged oluliselt. Fase A, B ja C pinged tõusevad, laieneb algne vigafaasivahela ja suureneb pingede deformeerumine. Stabiilsetes faasisidetes suurem algne faasivahela lühendab kolmefaasiliste pingete stabiliseerimisaega. Kaardiläbitavas faasis, isegi erinevatel algsetel faasivahelatel, muutuvad fasepinged kooskõlas: Fase A tõuseb normaalne amplituudile; Fase B langeb normaalne; Fase C esmalt langeb alla normaalse, siis tõuseb tagasi. Voolude jaoks: esimeses kaardiläbitavas faasis, suurem algne faasivahela vähendab kolmefaasiliste voolude variatsiooni; stabiilsetes faasisidetes suurendab variatsiooni; kaardiläbitavas faasis, voolude muutused on ühtlased, olenemata algsest faasivahelast.

3.2 Üleminekulise vastuse mõju

Ühefaasi maanduviga kaardiläbitavas faasis, väiksem üleminekuline vastus maandusmuudlal suurendab kolmefaasiliste pingede variatsiooni; stabiilsetes faasisidetes suurendab pingede variatsiooni (Fase B ja C amplituhed on väiksemad). Kaardiläbitavas faasis, kolmefaasilised pinged on ühtlased erinevatel vastustel: Fase A jõuab normaalne amplituudile, Fase B langeb normaalne, ja Fase C esmalt langeb, siis tõuseb. Voolude jaoks: kaardiläbitavas faasis, väiksem vastus suurendab kolmefaasiliste voolude amplituudi. Esimeses faasis (suur vastus) on voolu amplituhed väikesed; teises (väike vastus) on suured; kolmandas faasis, kui kaardiläbik lõpetab töö, Fase A ja C voolud esmalt langevad, siis tõusevad normaalne.

4 Järeldused

Alamjaama süsteemi ühefaasi maanduviga suurendab kolmefaasilisi voolusid maandusmuudla poolel (kooskõlastatud fased, ei kahjusta seadmeid). Püsiva ja turvalise elektritarbimise tagamiseks tuleb mõista muudla tööd ja mõjutavaid tegureid vigade järel. Alamjaama töötab mitmete tegurite mõju all, seega peaksid elektrienergiatootjad prioriteediks tegema süsteemikontrollid, parandama kontrollitöid, tagama jaotusliinide töö, lahendama ühefaasi maanduvigasid ja toetama igapäevaelu.