تحلیل رفتار عملکردی ترانسفورماتور زمین‌گذاری در شرایط خطا یک‌فاز به زمین سیستم
1 تحليل نظري
في شبكات التوزيع، تقوم محولات الأرضية بدورين رئيسيين: تزويد الأحمال ذات الجهد المنخفض بالطاقة وربط ملفات قمع القوس عند النقطة المحايدة للحماية الأرضية. تعتبر أعطال الأرضية، وهي الأكثر شيوعًا في شبكات التوزيع، لها تأثير كبير على خصائص التشغيل للمحولات، مما يسبب تغيرات حادة في المعلمات الكهرومغناطيسية والحالة.لدراسة سلوك المحولات الديناميكي تحت أعطال الأرضية أحادية الطور، يتم بناء هذا النموذج: افترض أن الخصائص الأساسية للمحول تبقى مستقرة خلال أعطال طور واحد على الجانب ذو الجهد المنخفض. ثم، استنتج قواعد تشغيلها عبر آلية تعويض ملف قمع القوس. المواد ذات الصلة تشمل: الشكل 1 (بنية المحول الفيزيائية)، الشكل 2 (دائرة مكافئة للنظام تحت عطل طور واحد)، والشكل 3 (دائرة مكافئة لتشغيل المحول).
u تمثل جهد المصدر الوهمي، وصيغة حسابها هي:
في الصيغة:Um هو سعة الجهد للحافلة؛ w0 هو التردد الزاوي لتردد الطاقة؛ w0 هو زاوية الجهد المولدة بعد تعرض النظام لعطل أرضية أحادية الطور. أثناء العطل في مرحلة الاحتراق القوسية، يكون التيار iL لملف قمع القوس كالتالي:
في الصيغة: δ1 هو معامل الاضمحلال؛ IL يمثل سعة التيار والنظام اللامادي؛ R1 هو المقاومة المكافئة للمحول الرئيسي وحلقة الطور الخطية; e هي زاوية الجهد عند حدوث عطل أرضية أحادية الطور; L يمثل الإندكتانس التسلسلي للمحول الأرضي وإندكتانس ملف قمع القوس.
هناك علاقة بين التيار اللامادي ودرجة عدم التناغم في ملف قمع القوس، ويمكن استنتاج الصيغة التالية:
في الصيغة:iC هو التيار الأرضي المتعويض; C هو السعة الأرضية لخط التوزيع; v هو درجة عدم التناغم لنظام المحطة. عندما يكون عطل الأرضية أحادية الطور في حالة أرضية مستقرة، يميل التيار اللامادي لملف قمع القوس إلى الاستقرار.
بجمع التحليل السابق، يمكن استنتاج المعادلة التالية:
في الصيغة:RL هو المقاومة المكافئة للمحول الرئيسي وحلقة الطور الخطية (الـ "المقابلة للإندكتانس" ربما تكون خطأ الطباعة؛ تم تصحيحها إلى "المقاومة المكافئة" بناءً على منطق الدائرة؛ إذا كانت إندكتانسًا، يُحتفظ بالرمز LL); w0 هو التردد الزاوي لتردد الطاقة.
يمكن استبدال الصيغة (4) في الصيغة (5) لحساب التيار اللامادي، ويتم الحصول على الصيغة التالية:
بالاشتراك مع الصيغة (6)، خلال مرحلة إخماد القوس، يتم ربط الإندكتانس لملف قمع القوس والسعة الأرضية لخط التوزيع بشكل متسلسل، ويكون التيار النظامي ثابت. بعد عودة التيار اللامادي إلى وضعه الطبيعي، تكون صيغة حساب التيار اللامادي كالتالي:
في الصيغة: uC0+هو جهد السعة الأرضية للنظام خلال مرحلة إخماد القوس; iL0+ هو التيار اللامادي المتدفق عبر ملف قمع القوس للنظام خلال مرحلة إخماد القوس; w هو التردد الزاوي للرنين. بناءً على التحليل السابق، في مراحل مختلفة من عطل الأرضية أحادية الطور للنظام، تكون العوامل المؤثرة على خصائص التشغيل للمحول الأرضي مختلفة، كما هو موضح في الجدول 1.
2 بناء وتحقق النموذج المحاكاة
2.1 بناء النموذج
يتم إنشاء النموذج المحاكاة 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 صحة وفعالية البحث، يمكن ضبط عطل أرضية أحادية الطور للنظام في موقع على بعد 4 كم من خط الكابل 1 A والحافلة 10 كف. يأخذ زاوية العطل المرجعية 90°. استخدم النموذج المحاكاة المبني للحصول على التيارات التسلسلية المختلفة في عطل الأرضية أحادية الطور للنظام، كما هو مفصل في الجدول 4.
عند حدوث عطل أرضية أحادية الطور في النظام، تكون صيغة حساب التيار السعوي لخطوط مختلفة من محول الأرضية كالتالي:
بالاشتراك مع البيانات في الجدول 4، عندما يحدث عطل أرضية أحادية الطور في النظام، يكون الخطأ الأقصى بين قيمة المحاكاة للتيار التسلسلي للخط غير المعيب والقيمة الحسابية للتيار السعوي الأرضي الفعلي هو -0.848%، ولا يوجد فرق كبير.
3 تحليل المحاكاة لخصائص التشغيل
3.1 تأثير زاوية الطور الأولية للعطل
في مرحلة الاحتراق القوسية، تتشوه الجهود الثلاثة بشكل كبير. ترتفع جهود الطور A، B، و C، مما يوسع زاوية الطور الأولية للعطل ويزيد التشوه الجهد. في المرحلة المستقرة، تقلل زاوية الطور الأولية الكبيرة من وقت استقرار الجهود الثلاثة. في مرحلة إخماد القوس، رغم اختلاف زوايا الطور الأولية، تتغير جهود الطور بشكل ثابت: يرتفع الطور A إلى السعة الطبيعية؛ ينخفض الطور B إلى السعة الطبيعية؛ ينخفض الطور C أولاً أقل من السعة الطبيعية ثم يرتفع مرة أخرى. بالنسبة للتيارات: في المرحلة الأولى من الاحتراق القوسية، تقلل زاوية الطور الأولية الكبيرة من تغيرات التيار الثلاثة؛ في المرحلة المستقرة، تزيد من التغيرات؛ في مرحلة إخماد القوس، تكون تغيرات التيار ثابتة بغض النظر عن زوايا الطور الأولية.
3.2 تأثير المقاومة الانتقالية
في مرحلة الاحتراق القوسية لعطل الأرضية أحادية الطور، تزيد المقاومة الانتقالية الصغيرة لمحول الأرضية من تغيرات الجهد الثلاثة؛ في المرحلة المستقرة، تزيد من تغيرات الجهد (سعة الطور B و C أصغر). في مرحلة إخماد القوس، تكون الجهود الثلاثة متسقة تحت مقاومات مختلفة: يبلغ الطور A السعة الطبيعية، ينخفض الطور B إلى السعة الطبيعية، وينخفض الطور C ثم يرتفع. بالنسبة للتيارات: في مرحلة الاحتراق القوسية، تزيد المقاومة الصغيرة من سعة التيار الثلاثة. المرحلة الأولى (مقاومة كبيرة) لديها سعة تيار صغيرة؛ المرحلة الثانية (مقاومة صغيرة) لديها سعة تيار كبيرة؛ في المرحلة الثالثة، مع توقف ملف قمع القوس، ينخفض تيار الطور A و C أولاً ثم يرتفع إلى السعة الطبيعية.
4 خاتمة
يزيد عطل الأرضية أحادية الطور في نظام المحطة من التيارات الثلاثة على جانب محول الأرضية (الفازات متسقة، لا تضر بالمعدات). لضمان تزويد الطاقة المستقر والأمن، يجب فهم تشغيل المحول وتأثير العوامل بعد الأعطال. بما أن تشغيل المحطة يتأثر بعوامل متعددة، يجب على شركات الطاقة أن تولي أولوية للفحوصات النظامية، وتحسين أعمال الفحص، وضمان تشغيل خطوط التوزيع، وحل أعطال الأرضية أحادية الطور، ودعم الحياة اليومية.
