การวิเคราะห์พฤติกรรมการทำงานของหม้อแปลงกราวด์ภายใต้สภาวะความผิดปกติเฟสเดียวต่อพื้นระบบ

1 การวิเคราะห์เชิงทฤษฎี

ในระบบจ่ายไฟฟ้า เทรนส์ฟอร์มเมอร์ต่อกราวด์มีบทบาทสำคัญสองประการคือ การจ่ายไฟให้กับโหลดแรงดันต่ำและการเชื่อมต่อคอยล์ระบายอาร์กที่กลางเพื่อป้องกันการต่อกราวด์ ความผิดพลาดจากการต่อกราวด์ซึ่งเป็นความผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดในระบบจ่ายไฟฟ้า ส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติการทำงานของเทรนส์ฟอร์มเมอร์ โดยทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในพารามิเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าและสถานะ หากต้องการศึกษาพฤติกรรมพลวัตของเทรนส์ฟอร์มเมอร์ภายใต้ความผิดพลาดของการต่อกราวด์เฟสเดียว ให้สร้างโมเดลนี้: สมมติว่าคุณสมบัติภายในของเทรนส์ฟอร์มเมอร์คงที่ระหว่างความผิดพลาดเฟสเดียวทางด้านแรงดันต่ำ จากนั้น อนุมานกฎการทำงานของมันผ่านกลไกการชดเชยของคอยล์ระบายอาร์ก ข้อมูลที่เกี่ยวข้องประกอบด้วย: รูปที่ 1 (โครงสร้างทางกายภาพของเทรนส์ฟอร์มเมอร์) รูปที่ 2 (วงจรเทียบเท่าของระบบภายใต้ความผิดพลาดเฟสเดียว) และรูปที่ 3 (วงจรเทียบเท่าการทำงานของเทรนส์ฟอร์มเมอร์)

u แทนแรงดันของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าเสมือน และสูตรการคำนวณคือ:

ในสูตร:U_m คือแอมปลิจูดของแรงดันบัส; w₀ คือความถี่มุมของความถี่กำลังงาน; w₀ คือมุมเฟสของแรงดันหลังจากที่ระบบประสบความผิดพลาดจากการต่อกราวด์เฟสเดียว ในระหว่างความผิดพลาดในระยะการเผาอาร์ก กระแส i_L ของคอยล์ระบายอาร์กคือ:

ในสูตร: δ1 คือตัวปรับลด; IL แทนแอมปลิจูดของกระแสและความต้านทานของระบบ; R1 คือความต้านทานเทียบเท่าของเทรนส์ฟอร์มเมอร์หลักและวงจรโหมดสาย; e คือมุมเฟสของแรงดันเมื่อเกิดความผิดพลาดจากการต่อกราวด์เฟสเดียว; L หมายถึงความต้านทานลำดับศูนย์ของเทรนส์ฟอร์มเมอร์ต่อกราวด์และความต้านทานของคอยล์ระบายอาร์ก

มีความสัมพันธ์ระหว่างกระแสเหนี่ยวนำและระดับการคลายเสียงในคอยล์ระบายอาร์ก และสามารถได้สูตรต่อไปนี้:

ในสูตร:i_C คือกระแสต่อกราวด์ที่ชดเชย; C คือความจุต่อกราวด์ของสายจ่ายไฟฟ้า; v คือระดับการคลายเสียงของระบบสถานีไฟฟ้า เมื่อความผิดพลาดจากการต่อกราวด์เฟสเดียวของระบบอยู่ในภาวะการต่อกราวด์ที่มั่นคง กระแสเหนี่ยวนำของคอยล์ระบายอาร์กจะมีแนวโน้มที่จะมั่นคง

จากการวิเคราะห์ข้างต้น สามารถได้สมการต่อไปนี้:

ในสูตร:R_L คือความต้านทานเทียบเท่าของเทรนส์ฟอร์มเมอร์หลักและวงจรโหมดสาย (ความต้านทานเทียบเท่าที่ระบุไว้ในต้นฉบับอาจเป็นการพิมพ์ผิด; แก้ไขเป็น "ความต้านทานเทียบเท่า" ตามตรรกะวงจร; หากเป็นความต้านทานเหนี่ยวนำ ให้คงสัญลักษณ์ L_L); w₀ คือความถี่มุมของความถี่กำลังงาน

สามารถแทนสูตร (4) ลงในสูตร (5) เพื่อคำนวณกระแสเหนี่ยวนำ และได้สูตรต่อไปนี้:

ร่วมกับสูตร (6) ในระหว่างระยะการดับอาร์ก ความต้านทานเหนี่ยวนำของคอยล์ระบายอาร์กและความจุต่อกราวด์ของสายจ่ายไฟฟ้าจะเชื่อมต่อแบบอนุกรม และกระแสของระบบจะเป็นเอกพันธุ์ หลังจากกระแสเหนี่ยวนำกลับสู่ภาวะปกติ สูตรการคำนวณกระแสเหนี่ยวนำคือดังนี้:

ในสูตร: u_C0+คือแรงดันความจุต่อกราวด์ของระบบในระหว่างระยะการดับอาร์ก; i_L0+ คือกระแสเหนี่ยวนำที่ไหลผ่านคอยล์ระบายอาร์กของระบบในระหว่างระยะการดับอาร์ก; w คือความถี่มุมของการสั่นสะเทือน ตามการวิเคราะห์ข้างต้น ในระยะต่าง ๆ ของความผิดพลาดจากการต่อกราวด์เฟสเดียวของระบบ ปัจจัยที่มีผลต่อคุณสมบัติการทำงานของเทรนส์ฟอร์มเมอร์ต่อกราวด์แตกต่างกัน ดังแสดงในตารางที่ 1

2 การสร้างและตรวจสอบโมเดลจำลอง
2.1 การสร้างโมเดล
การสร้างโมเดลจำลองนั้นอาศัยพารามิเตอร์ของเทรนส์ฟอร์มเมอร์ต่อกราวด์ในพื้นที่หนึ่ง รายละเอียดอยู่ในตารางที่ 2 พารามิเตอร์ของสายเคเบิลแสดงอยู่ในตารางที่ 3

2.2 การตรวจสอบโมเดล

ในการตรวจสอบโมเดล เพื่อให้แน่ใจว่าการวิจัยมีความแท้จริงและมีความถูกต้อง สามารถกำหนดความผิดพลาดจากการต่อกราวด์เฟสเดียวของระบบที่ตำแหน่ง 4 กิโลเมตรจากสายเคเบิล 1 A และบัส 10 kV ใช้มุมเฟส 90° เป็นฐานอ้างอิง ใช้โมเดลจำลองที่สร้างขึ้นเพื่อรับกระแสลำดับศูนย์ของสายต่าง ๆ ในความผิดพลาดจากการต่อกราวด์เฟสเดียวของระบบ รายละเอียดอยู่ในตารางที่ 4

เมื่อเกิดความผิดพลาดจากการต่อกราวด์เฟสเดียวในระบบ สูตรการคำนวณกระแสความจุของสายต่าง ๆ ของเทรนส์ฟอร์มเมอร์ต่อกราวด์คือ:

ร่วมกับข้อมูลในตารางที่ 4 เมื่อเกิดความผิดพลาดจากการต่อกราวด์เฟสเดียวในระบบ ความคลาดเคลื่อนสูงสุดระหว่างค่าจำลองของกระแสลำดับศูนย์ของสายที่ไม่มีความผิดพลาดและค่าคำนวณของกระแสความจุต่อกราวด์ที่แท้จริงคือ -0.848% และไม่มีความแตกต่างอย่างเห็นได้ชัด

3 การวิเคราะห์จำลองคุณสมบัติการทำงาน
3.1 ความส่งผลของมุมเฟสเริ่มต้นของความผิดพลาด

ในระยะการเผาอาร์ก แรงดันสามเฟสเปลี่ยนแปลงอย่างมาก แรงดันเฟส A B และ C เพิ่มขึ้น ขยายมุมเฟสเริ่มต้นและเพิ่มการบิดเบือนของแรงดัน ในระยะมั่นคง มุมเฟสเริ่มต้นที่ใหญ่กว่าจะทำให้เวลาที่แรงดันสามเฟสมั่นคงสั้นลง ในระยะการดับอาร์ก แม้มุมเฟสเริ่มต้นจะแตกต่างกัน แต่แรงดันเฟสเปลี่ยนแปลงอย่างสอดคล้อง: แรงดันเฟส A เพิ่มขึ้นเป็นค่าปกติ; แรงดันเฟส B ลดลงเป็นค่าปกติ; แรงดันเฟส C ลดลงต่ำกว่าค่าปกติแล้วเพิ่มขึ้นอีก สำหรับกระแส: ในระยะการเผาอาร์กแรก มุมเฟสเริ่มต้นที่ใหญ่กว่าจะลดการเปลี่ยนแปลงของกระแสสามเฟส; ในระยะมั่นคง จะเพิ่มการเปลี่ยนแปลง; ในระยะการดับอาร์ก การเปลี่ยนแปลงของกระแสเป็นเอกพันธุ์โดยไม่ขึ้นกับมุมเฟสเริ่มต้น

3.2 ความส่งผลของความต้านทานการเปลี่ยนแปลง

ในระยะการเผาอาร์กของความผิดพลาดจากการต่อกราวด์เฟสเดียว ความต้านทานการเปลี่ยนแปลงของเทรนส์ฟอร์มเมอร์ต่อกราวด์ที่เล็กกว่าจะเพิ่มการเปลี่ยนแปลงของแรงดันสามเฟส; ในระยะมั่นคง จะเพิ่มการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน (แอมปลิจูดของเฟส B และ C น้อยลง) ในระยะการดับอาร์ก แรงดันสามเฟสเป็นเอกพันธุ์ภายใต้ความต้านทานที่แตกต่างกัน: แรงดันเฟส A ถึงค่าปกติ; แรงดันเฟส B ลดลงเป็นค่าปกติ; แรงดันเฟส C ลดลงแล้วเพิ่มขึ้น สำหรับกระแส: ในระยะการเผาอาร์ก ความต้านทานที่เล็กกว่าจะเพิ่มแอมปลิจูดของกระแสสามเฟส ระยะแรก (ความต้านทานสูง) มีแอมปลิจูดของกระแสน้อย; ระยะที่สอง (ความต้านทานต่ำ) มีแอมปลิจูดของกระแสมาก; ในระยะที่สาม ด้วยคอยล์ระบายอาร์กหยุดทำงาน กระแสเฟส A และ C ลดลงแล้วเพิ่มขึ้นเป็นค่าปกติ

4 สรุป

ความผิดพลาดจากการต่อกราวด์เฟสเดียวในระบบสถานีไฟฟ้าเพิ่มกระแสสามเฟสบนด้านเทรนส์ฟอร์มเมอร์ต่อกราวด์ (เฟสสอดคล้องกัน ไม่ทำอันตรายต่ออุปกรณ์) เพื่อให้แน่ใจว่าการจ่ายไฟฟ้ามั่นคงและปลอดภัย ควรเข้าใจการทำงานของเทรนส์ฟอร์มเมอร์และปัจจัยที่มีผลหลังจากความผิดพลาด ด้วยการดำเนินงานของสถานีไฟฟ้าที่ได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย บริษัทไฟฟ้าควรมุ่งเน้นการตรวจสอบระบบ การปรับปรุงงานตรวจสอบ เพื่อให้แน่ใจว่าการดำเนินงานของสายจ่ายไฟฟ้า การแก้ไขความผิดพลาดจากการต่อกราวด์เฟสเดียว และสนับสนุนชีวิตประจำวัน