A talajzártó transzformátor működésének elemzése rendszer egyfázis-földkapcsolási hibakörülmények között

1 Elméleti elemzés

A terjesztő hálózatokban a talajzárt transzformátorok két kulcsfontosságú szerepet töltnek be: alacsony feszültségű terhelések ellátása és a talajzárt védelem érdekében az ív-elsötétítő ciklusok csatlakoztatása a neutrális ponton. A talajzárt hibák, melyek a leggyakrabban előforduló hibák a terjesztő hálózatokban, jelentős hatással vannak a transzformátorok működési jellemzőire, miután súlyosan megváltoztatják az elektromos paramétereket és állapotot.Az egyfázisú talajzárt hiba esetén a transzformátorok dinamikus viselkedésének vizsgálatához építsünk fel ezt a modellt: Tegyük fel, hogy a transzformátor belső jellemzői stabil maradnak az alacsony feszültségű oldali egyfázisú hibák közben. Ekkor a működési szabályokat az ív-elsötétítő ciklus kompenzációs mechanizmusán keresztül lehet levezetni. Kapcsolódó anyagok: 1. ábra (a transzformátor fizikai szerkezete), 2. ábra (az egyfázisú hiba melletti rendszer ekvivalens áramkör) és 3. ábra (a transzformátor működési ekvivalens áramkör).

u jelöli a virtuális erőforrás feszültségét, amely kiszámítási képlete:

A képletben:U_m a buszfeszültség amplitúdusa; w₀ a hálózati frekvenciás szögfrekvencia; w₀ a feszültség szöge, amit a rendszer generál az egyfázisú talajzárt hiba után. Az ív-elsötétítő ciklus áramának értéke az ív-égetési szakaszban, amikor hiba van, a következő:

A képletben: δ1 a lassulási tényező; IL jelöli a rendszer áram és induktív amplitúdusát; R1 a fő transzformátor és a vonalmodell ciklus ekvivalens ellenállása; e az egyfázisú talajzárt hiba esetén a feszültség szöge; L jelöli a talajzárt transzformátor null sorrendű induktivitását és az ív-elsötétítő ciklus induktivitását.

Kapcsolatban áll az induktív áram és az ív-elsötétítő ciklus hangoltatási fokának, és a következő képletet lehet levezetni:

A képletben:i_C az indulttal kompenzált talajzárt áram; C az elosztó vonal talajkapacitása; v az áramelosztó rendszer hangoltatási foka. Amikor a rendszer egyfázisú talajzárt hibája stabil talajzárt állapotban van, az ív-elsötétítő ciklus induktív árama stabilitást mutat.

A fenti elemzést figyelembe véve a következő egyenletet lehet levezetni:

A képletben:R_L a fő transzformátor és a vonalmodell ciklus ekvivalens ellenállása (az eredeti “ekvivalens induktivitás” valószínűleg hiba volt; korrigálva “ekvivalens ellenállásra” a körlogika alapján; ha ez ténylegesen induktivitás, akkor a szimbólumot L_L formájában kell megtartani); w₀  a hálózati frekvenciás szögfrekvencia.

A (4) képletet behelyettesíthetjük a (5) képletbe az induktív áram kiszámításához, és a következő képletet kapjuk:

A (6) képletet figyelembe véve, az ív-elsötétítő ciklus induktivitása és az elosztó vonal talajkapacitása sorosan kapcsolódik, és a rendszer áramának egyenletes. Az induktív áram normálisra tér vissza után, az induktív áram kiszámítási képlete a következő:

A képletben: u_C0+ a rendszer talajkapacitásának feszültsége az ív-elsötétítési szakaszban; i_L0+ az ív-elsötétítő cikluson átmenő induktív áram az ív-elsötétítési szakaszban; w az rezonancia szögfrekvencia. A fenti elemzés alapján, a rendszer egyfázisú talajzárt hibájának különböző szakaszai során a talajzárt transzformátor működési jellemzőire gyakorolt befolyás eltérő, ahogy a 1. táblázatban látható.

2 Szimulációs modell felépítése és ellenőrzése
2.1 Modell felépítése
A szimulációs modell felépítése bizonyos régióban lévő talajzárt transzformátor paramétereire alapul, mint a 2. táblázatban részletezett. A kábelvonallal kapcsolatos paraméterek a 3. táblázatban láthatók.

2.2 Modell ellenőrzése

A modell ellenőrzésében, a kutatás igazságosságának és érvényességének biztosítására, a rendszer egyfázisú talajzárt hibáját 4 km-re helyezhetjük el a 1 A kábelvonal és a 10 kV busz lineáris távolságán. A hiba fázis-szöge 90°-ot veszi alapul. A felépített szimulációs modellel szerezhetjük be a rendszer egyfázisú talajzárt hibájának különböző vonalainak null sorrendű áramait, ahogy a 4. táblázatban látható.

Amikor a rendszerben egyfázisú talajzárt hiba történik, a talajzárt transzformátor különböző vonalainak kapacitív áramának kiszámítási képlete:

A 4. táblázat adatokkal kombinálva, amikor a rendszerben egyfázisú talajzárt hiba történik, a nem hibás vonal null sorrendű áramának szimulációs értéke és a tényleges talajkapacitív áram kiszámított értéke közötti maximális hiba -0.848%, nincs jelentős különbség.

3 Működési jellemzők szimulációs elemzése
3.1 A hiba kezdeti fázis-szögének hatása

Az ív-égetési szakaszban a háromfázisú feszültségek jelentősen deformálódnak. Az A, B és C fázis feszültsége emelkedik, bővítve a kezdeti hiba fázis-szögét, és növelve a feszültség torzulását. A stabil szakaszban a nagyobb kezdeti fázis-szög rövidíti a háromfázisú feszültség stabilizálódási idejét. Az ív-elsötétítési szakaszban, különböző kezdeti fázis-szögek ellenére, a fázis-feszültségek változása konzisztens: Az A fázis normális amplitúdusra emelkedik; a B fázis normálisra esik; a C fázis először alacsonyabbra, majd normálisra emelkedik. Az áramok esetén: Az első ív-égetési szakaszban, a nagyobb kezdeti fázis-szög csökkenti a háromfázisú áram változását; a stabil szakaszban növeli a változást; az ív-elsötétítési szakaszban az áramváltozások konzisztensek, függetlenül a kezdeti fázis-szögtől.

3.2 A továbbítási ellenállás hatása

Egyfázisú talajzárt hiba ív-égetési szakaszában, a talajzárt transzformátor kisebb továbbítási ellenállása növeli a háromfázisú feszültség változását; a stabil szakaszban növeli a feszültség változását (B és C fázis amplitúdusa kisebb). Az ív-elsötétítési szakaszban, különböző ellenállások mellett a háromfázisú feszültségek konzisztensek: Az A fázis normális amplitúdusra emelkedik, a B fázis normálisra esik, a C fázis először alacsonyabbra, majd normálisra emelkedik. Az áramok esetén: Az ív-égetési szakaszban, a kisebb ellenállás növeli a háromfázisú áram amplitúdusát. Az első szakaszban (nagy ellenállás) kis áram-amplitúdus van; a második szakaszban (kis ellenállás) nagy amplitúdus van; a harmadik szakaszban, amikor az ív-elsötétítő ciklus leáll, az A és C fázisok áramai először csökkennek, majd normálisra emelkednek.

4 Következtetés

Egyfázisú talajzárt hiba a talajzárt transzformátor oldalán növeli a háromfázisú áramokat (konzisztens fázisok, nincs káros hatás a berendezésekre). A stabil, biztonságos energiaszolgáltatás biztosításához, a transzformátor működését és a hiba utáni hatásokat kell megérteni. Mivel a telephely működése több tényezőtől függ, az energiaüzemeknek prioritást kell adniuk a rendszer ellenőrzésének, javítaniuk az ellenőrzési munkát, biztosítaniuk az elosztó vonal működését, megoldaniuk az egyfázisú talajzárt hibákat, és támogatniuk az általános életet.