Sistēmas vienfases uz zemi defektstāvokļa ietekme uz zemes transformatora darbības raksturu

1 Teorētiskā analīze

Izvietošanas tīklos zemes transformatoru galvenie lomu ir divas: mazsprieguma slodzes apgādē un arku novēršanas spuldzes savienojumā ar neitrālo punktu, lai nodrošinātu zemes aizsardzību. Zemes trūkumi, kas ir visizplatītākie izvietošanas tīklu defekti, ievērojami ietekmē transformatoru darbības raksturojumus, izraisojuši elektromagnētiskajiem parametriem un stāvoklim straujas izmaiņas.Lai pētītu transformatoru dinamisko uzvedību vienfase zemes trūkumu gadījumā, jāveido šāds modelis: Pieņemsim, ka transformatora inerentās īpašības paliek nemainīgas mazsprieguma puses vienfase trūkumu laikā. Pēc tam, izmantojot arku novēršanas spuldzes kompensācijas mehānismu, deducējam tā darbības noteikumus. Saistītie materiāli ietver: Figuru 1 (transformatora fiziskā struktūra), Figuru 2 (sistēmas ekvivalentais shēmas zemes trūkuma laikā) un Figuru 3 (transformatora darbības ekvivalentais shēmas).

u attēlo virtuālā enerģijas avota spriegumu, un tā aprēķina formula ir:

Formulā:U_m ir šķira sprieguma amplitūda; w₀ ir piegādes dažuma leņķiskā frekvence; w₀ ir sistēmas sprieguma fāzes leņķis, ko radījis vienfase zemes trūkums. Trūkuma arkas degšanas posmā arku novēršanas spuldzes strāva i_L ir:

Formulā: δ1 ir samazināšanās koeficients; IL attēlo sistēmas strāvas amplitūdu un indukciju; R1 ir galvenā transformatora un linijas režīma kontūras ekvivalentais upuris; e ir sprieguma fāzes leņķis, kad notiek vienfase zemes trūkums; L norāda zemes transformatora nulles sekvenses indukciju un arku novēršanas spuldzes indukciju.

Ir saistība starp induktīvo strāvu un arku novēršanas spuldzes dezintonācijas pakāpi, un no tā var izvest šādu formulu:

Formulā:i_C ir kompensētais zemes strāvas moments; C ir izvietošanas līnijas kapacitance pret zemi; v ir pārvadāšanas sistēmas dezintonācijas pakāpe. Kad sistēmas vienfase zemes trūkums atrodas stabilā zemes stāvoklī, arku novēršanas spuldzes induktīvā strāva tendē uz stabilitāti.

Apvienojot iepriekšējo analīzi, var iegūt šādu vienādojumu:

Formulā:R_L ir galvenā transformatora un linijas režīma kontūras ekvivalentais upuris (oriģinālā "ekvivalentā indukcija" droši ir kļūdaina; pareizināts uz "ekvivalentā upuri" balstoties uz shēmas loģiku; ja tā patiešām ir indukcija, saglabā symbolu L_L); w₀ ir piegādes dažuma leņķiskā frekvence.

Formulas (4) var ievietot formulas (5) vietā, lai aprēķinātu induktīvo strāvu, un tiek iegūta šāda formula:

Kombinējot Formulu (6), trūkuma arkas izmiršanas posmā arku novēršanas spuldzes indukcija un izvietošanas līnijas kapacitance pret zemi ir savienotas sērijā, un sistēmas strāva ir vienmērīga. Pēc tam, kad induktīvā strāva atgriezās normālā stāvoklī, induktīvā strāvas aprēķina formula ir šāda:

Formulā: u_C0+ ir sistēmas kapacitance pret zemi spriegums arkas izmiršanas posmā; i_L0+ ir sistēmas arku novēršanas spuldzes cauravā induktīvā strāva arkas izmiršanas posmā; w ir rezonances leņķiskā frekvence. Balstoties uz iepriekšējo analīzi, sistēmas vienfase zemes trūkuma dažādos posmos, ietekmējošie faktori uz zemes transformatora darbības raksturojumu ir dažādi, kā konkrēti parādīts Tabulā 1.

2 Simulācijas modeļa izveide un verifikācija
2.1 Modeļa izveide
Simulācijas modeļa izveide ir balstīta uz zemes transformatora parametriem noteiktā reģionā, kā detāli parādīts Tabulā 2. Kabētas līnijas parametri ir redzami Tabulā 3.

2.2 Modela verifikācija

Modeļa verifikācijā, lai nodrošinātu pētījuma autenticitāti un derīgumu, sistēmas vienfase zemes trūkumu var iestatīt 4 km attālumā no 1 A kabētas līnijas un 10 kV šķiras. Trūkuma fāzes leņķis ņem 90° kā atskaiti. Izveidotā simulācijas modelis tiek izmantots, lai iegūtu sistēmas vienfase zemes trūkuma dažādu līniju nulles sekvenes strāvas, kā detāli parādīts Tabulā 4.

Kad sistēmā notiek vienfase zemes trūkums, zemes transformatora dažādu līniju kapacitātes strāvas aprēķina formula ir:

Kombinējot datus no Tabulas 4, kad sistēmā notiek vienfase zemes trūkums, beztrūkuma līnijas nulles sekvenes strāvas simulācijas vērtības un faktiskās kapacitātes pret zemi strāvas aprēķinātās vērtības maksimālā kļūda ir -0.848%, un nav būtiska atšķirība.

3 Darbības raksturojumu simulācijas analīze
3.1 Sākotnējā trūkuma fāzes leņķa ietekme

Arkas degšanas posmā trīsfāzes spriegumi deformējas būtiski. Fāzes A, B un C spriegumi paaugstinās, paplašinot sākotnējo trūkuma fāzes leņķi un palielinot sprieguma deformāciju. Stabilā posmā lielāks sākotnējais fāzes leņķis saīsina trīsfāzes spriegumu stabilizācijas laiku. Arkas izmiršanas posmā, neatkarīgi no sākotnējiem fāzes leņķiem, fāzes spriegumi mainās vienmērīgi: Fāze A paaugstinās līdz normālajai amplitūdai; Fāze B samazinās līdz normālai; Fāze C vispirms samazinās zem normālas, pēc tam atkal paaugstinās. Strāvām: Pirmajā arkas degšanas posmā lielāks sākotnējais fāzes leņķis samazina trīsfāzes strāvas variāciju; stabilā posmā to palielina; arkas izmiršanas posmā strāvu maiņas ir vienmērīgas, neatkarīgi no sākotnējiem fāzes leņķiem.

3.2 Pārejas upura ietekme

Vienfase zemes trūkuma arkas degšanas posmā zemes transformatora mazāks pārejas upurs palielina trīsfāzes sprieguma variāciju; stabilā posmā tas palielina sprieguma variāciju (Fāzes B un C amplitūdas ir mazākas). Arkas izmiršanas posmā, neatkarīgi no upura vērtībām, trīsfāzes spriegumi ir vienmērīgi: Fāze A sasniedz normālo amplitūdu, Fāze B samazinās līdz normālai, un Fāze C vispirms samazinās, pēc tam atkal paaugstinās. Strāvām: Arkas degšanas posmā mazāks upurs palielina trīsfāzes strāvas amplitūdu. Pirmajā posmā (liels upurs) ir maza strāvas amplitūde; otrajā (mazs upurs) ir liela amplitūde; trešajā posmā, kad arku novēršanas spuldze ir apturēta, Fāzes A un C strāvas vispirms samazinās, pēc tam atkal paaugstinās līdz normālai.

4 Sekas

Pārvadāšanas sistēmas vienfase zemes trūkums palielina trīsfāzes strāvas zemes transformatora pusē (saskaņotas fāzes, nekaitē iekārtām). Lai nodrošinātu stabilu un drošu enerģijas piegādi, jāsaprot transformatora darbība un ietekmējošie faktori pēc trūkuma. Ņemot vērā, ka pārvadāšanas darbība ir ietekmēta daudziem faktoriem, enerģētikas uzņēmumiem jāpievērš prioritāte sistēmu inspekcijām, jāuzlabo inspekcijas darbs, lai nodrošinātu izvietošanas līniju darbību, atrisinātu vienfase zemes trūkumu un atbalstītu ikdienas dzīvi.