Analiza delovanja zazemljujočega transformatorja pri enofaznih strmnih napetostih v sistemu

1 Teoretična analiza

V distribucijskih omrežjih imajo zazemljevalni transformatorji dve ključni vlogi: oskrbovanje nizko-napetostnih obremenitev in povezava arčnih koilov na neutralih za zazemljitveno zaščito. Zazemljitvene napake, najpogostejše napake v distribucijskih omrežjih, močno vplivajo na delovanje transformatorjev, kar povzroča ostri spremembi elektromagnetnih parametrov in stanja.Za raziskavo dinamičnega vedenja transformatorjev pri enofaznih zazemljitvenih napakah je bila izgradnja tega modela: Predpostavljamo, da so lastnosti transformatorja stabilne med enofaznimi napakami na strani nizke napetosti. Nato se izpeljejo njegove operacijske pravice preko mehanizma kompenzacije arčnega koila. Povezana gradiva vključujejo: Slika 1 (fizična struktura transformatorja), Slika 2 (ekvivalentni krog sistema pri enofazni napaki) in Slika 3 (operacijski ekvivalentni krog transformatorja).

u predstavlja napetost navideznega virja, njena izračunska formula pa je:

V formuli:U_m je amplituda napetosti šinice; w₀ je kotna frekvenca omrežne napetosti; w₀ je fazni kot napetosti, ki je nastal po enofazni zazemljitveni napaki. Med fazo gorečega luka je tok i_L arčnega koila:

V formuli: δ1 je faktor zmanjševanja; IL predstavlja amplitudo sistema toka in indukcije; R1 je ekvivalentna upornost glavnega transformatorja in odvisnost od modusov črte; e je fazni kot napetosti ob enofazni zazemljitveni napaki; L označuje nulti vrstni red indukcije zazemljevalnega transformatorja in indukcijo arčnega koila.

Med induktivnim tokom in odmerjenostjo arčnega koila obstaja povezava, iz katere lahko izpeljemo naslednjo formulo:

V formuli:i_C je kompenzirani zazemljitveni tok; C je kapacitivnost do zemlje distribucijske črte; v je odmerjenost podstanicnega sistema. Ko je enofazna zazemljitvena napaka sistema v stabilnem zazemljitvenem stanju, se induktivni tok arčnega koila stabilizira.

S kombinacijo zgornje analize lahko izpeljemo naslednjo enačbo:

V formuli:R_L je ekvivalentna upornost glavnega transformatorja in odvisnost od modusov črte (originalni “ekvivalentna indukcija” je verjetno tipkovna napaka; popravljeno na “ekvivalentna upornost” glede na logiko kroga; če je res indukcija, ohranite simbol L_L); w₀ je kotna frekvenca omrežne napetosti.

Enačbo (4) lahko vstavimo v enačbo (5) za izračun induktivnega toka, s čimer dobimo naslednjo formulo:

Skupaj s formulo (6) je med fazo ugasnjenega luka indukcija arčnega koila in kapacitivnost do zemlje distribucijske črte zaporedno povezana, sistemski tok pa je uniformen. Po tem, ko se induktivni tok vrne v normalo, je izračunska formula za induktivni tok naslednja:

V formuli: u_C0+je kapacitivna napetost sistema do zemlje med fazo ugasnjenega luka; i_L0+ je induktivni tok, ki teče skozi arčno koilo sistema med fazo ugasnjenega luka; w je resonančna kotna frekvenca. Na podlagi zgornje analize so v različnih fazah enofazne zazemljitvene napake sistema različni dejavniki, ki vplivajo na delovanje zazemljevalnega transformatorja, kot je navedeno v Tabeli 1.

2 Izgradnja in preverjanje simulacijskega modela
2.1 Izgradnja modela
Izgradnja simulacijskega modela temelji na parametrih zazemljevalnega transformatorja v določeni regiji, kot je podrobno navedeno v Tabeli 2. Parametri kablove črte so prikazani v Tabeli 3.

2.2 Preverjanje modela

Pri preverjanju modela, da bi zagotovili avtentičnost in veljavnost raziskave, lahko enofazno zazemljitveno napako sistema postavimo na lokaciji 4 km od kablove črte 1 A in 10 kV šinke. Fazni kot napake vzamemo kot referenco 90°. Uporabite konstruirani simulacijski model, da pridobite nulte vrstne redove različnih črt v enofazni zazemljitveni napaki sistema, kot je podrobno navedeno v Tabeli 4.

Ko se pojavi enofazna zazemljitvena napaka v sistemu, je izračunska formula za kapacitivni tok različnih črt zazemljevalnega transformatorja:

Združeno s podatki v Tabeli 4, ko se pojavi enofazna zazemljitvena napaka v sistemu, je največja napaka med simulacijsko vrednostjo nultega vrstnega reda neokvarjene črte in izračunano vrednostjo dejanskega kapacitivnega toka do zemlje -0.848%, ni pa opazne razlike.

3 Simulacijska analiza delovanja
3.1 Vpliv začetnega faznega kota

V fazi gorečega luka se tri-fazne napetosti bistvo deformirajo. Napetosti faze A, B in C se povišajo, s čimer se poveča začetni fazni kot napake in poveča distorzija napetosti. V stabilni fazi večji začetni fazni kot skrati čas stabilizacije tri-faznih napetosti. V fazi ugasnjenega luka, ne glede na različne začetne fazne kote, se fazne napetosti spreminjajo enakomerno: Faza A se poviša na normalno amplitudo; faza B pada na normalno; faza C najprej pada pod normalno in nato ponovno naraste. Za toke: V prvi fazi gorečega luka manjši začetni fazni kot zmanjša variacijo tri-faznega toka; v stabilni fazi jo poveča; v fazi ugasnjenega luka so spremembe toka enakomerne, ne glede na začetne fazne kote.

3.2 Vpliv prehodnega upora

V fazi gorečega luka enofazne zazemljitvene napake manjši prehodni upor zazemljevalnega transformatorja poveča variacijo tri-faznih napetosti; v stabilni fazi jo poveča (amplitudi faze B in C so manjše). V fazi ugasnjenega luka so tri-fazne napetosti enakomerne pri različnih uporih: faza A doseže normalno amplitudo, faza B pada na normalno, faza C najprej pada in nato naraste. Za toke: V fazi gorečega luka manjši upor poveča amplitudo tri-faznega toka. Prva faza (velik upor) ima majhen tok; druga (majhen upor) ima velik tok; v tretji fazi, ko je arčno koilo ustavljeno, toki faze A in C najprej pada in nato narastejo na normalno.

4 Zaključek

Enofazna zazemljitvena napaka v sistemu podstanice poveča tri-fazne tokove na strani zazemljevalnega transformatorja (enakomerni fazi, brez škode za opremo). Za zagotavljanje stabilne in varne oskrbe s strujev morate razumeti delovanje transformatorja in vpliv dejavnikov po napakah. Ker delovanje podstanice vplivajo mnogi dejavniki, morajo elektrarne poskrbeti za pregledovanje sistema, izboljšati pregledovalne delo, zagotoviti delovanje distribucijskih črt, rešiti enofazne zazemljitvene napake in podpirati vsakdanji življenjski stil.