Перша половина-хвилі, п’ята гармоніка або активна складова: вибір правильного алгоритму для вашого локатора замикання на землю
Коли ви купуєте селектор лінії замикання на землю для розподільчої мережі, ви, мабуть, помітили, що більшість постачальників перераховують ті самі три алгоритми у своїх таблицях даних: першу пів-хвилю, п’яту гармоніку та активну складову. Ці документи рідко пояснюють те, що ці методи не можна вільно замінити. Кожен працює надійно в певних умовах експлуатації, але не вдається в інших. Вибір неправильного алгоритму може означати різницю між послідовним виявленням несправностей і повторним відправленням польових бригад до неправильного фідера.
Найбільш критичним фактором є те, як заземлена нейтраль вашої системи. У розподільчих мережах у всьому світі використовуються дуже різні схеми заземлення. Північні країни та Німеччина значною мірою покладаються на резонансне заземлення, також відоме як котушка Петерсена. Ще в 1950-х роках Франція почала встановлювати фіксовані обмежувальні резистори приблизно 40 Ом на нейтралях трансформаторів у сільській місцевості. У мережах середньої-напруги в Північній Америці зазвичай використовується заземлення з низьким-опором, тоді як у Китаї переважають незаземлені та резонансно-заземлені топології. Кожне налаштування заземлення визначає сигнатуру струму пошкодження, яку ваш локатор повинен виявити.
Перехідний підхід: перша половина-хвилі
Коли один-фазний збій виникає поблизу піку фазної напруги, ємність на пошкодженій фазі розряджається через точку замикання, тоді як справні фази починають заряджатися. Це генерує перехідний струм нульової -послідовності. Його перший напів{4}}цикл несе полярність, протилежну струмам, які спостерігаються на непошкоджених фідерах -, і саме це виявляє алгоритм першої напів-хвилі.
Найбільшою перевагою цього методу є швидкість. Він може позначити несправність протягом частки циклу, перш ніж перехідні сигнали згаснуть. Його обмеження залежить від ключового припущення: несправність має виникнути поблизу піку напруги. Якщо несправність виникає поблизу перетину нуля напруги, перехідний сигнал стає занадто слабким для надійного порівняння полярностей, і алгоритм може неправильно визначити, який фідер несправний. Симуляційні тести показують, що зі збільшенням опору переходу амплітуда першої половини-хвилі на несправному фідері падає, тоді як амплітуда на здорових фідерах збільшується. Згодом різниця в полярності повністю зникає.
Незбалансована ємність системи погіршує падіння-продуктивності.
У реальному розгортанні перша пів-хвиля найкраще працює для мереж із великою кількістю повітряних ліній. Ці системи, як правило, бачать металеві або низько-опірні розломи, які виникають під випадковими кутами напруги. Він не ідеальний для кабельних-важких мереж або місць, де часто трапляються-високі несправності.
Робоча конячка-стабільного стану: п’ята гармоніка
Резонансно-заземлені сітки створюють унікальний виклик. Котушка Петерсена налаштована так, щоб компенсувати-основну частоту ємнісного струму замикання - самого сигналу, від якого залежить більшість інструментів вибору лінії. Але імпеданс котушки на п’ятій гармоніці в п’ять разів перевищує значення основної частоти, тоді як ємнісний опір лінії падає до однієї-п’ятої. Це означає, що котушка майже не компенсує струми п’ятої-гармоніки, зберігаючи знайомі амплітудні та фазові співвідношення між фідерами.
Ось чому виявлення п’ятої гармоніки стало стандартним вибором для резонансно-заземлених систем. Струм п’ятої-гармоніки нульової-послідовності на несправному фідері дорівнює сумі внесків від усіх справних фідерів і тече у зворотному напрямку, створюючи чіткий орієнтир для вибору несправності.
Його основний недолік - низька потужність сигналу. Частка компонентів п'ятої гармоніки зазвичай становить менше 10% основного струму замикання і вона зменшується зі збільшенням опору переходу. Гармонійний шум також створюється нелінійними навантаженнями, які використовують ті самі фідери з несправністю. Досвід показує, що якщо фідер має незбалансовану ємність, показання п’ятої гармоніки як несправного, так і справного фідерів стають занадто близькими один до одного для надійної ідентифікації несправності. Цей підхід добре працює з твердими або низькими-несправностями опору, але неточності збільшуються на високих-несправностях опору.
Резистивний сигнал: активний компонент
Алгоритм активного компонента працює за іншим принципом. Замість відстеження ємнісних чи гармонійних струмів він ізолює частину струму нульової-послідовності, яка вирівнюється за фазою з напругою нульової-послідовності - активної або резистивної складової. У системах із-резистивним заземленням або установках, що поєднують котушку Петерсена та нейтральний резистор, цей активний компонент з’являється лише на несправному фідері. Справні фідери несуть чисто ємнісний реактивний струм.
Ця логіка проста, і метод дозволяє уникнути проблеми компенсації ємнісного струму, яка турбує резонансно-заземлені мережі без нейтрального резистора. Але є підступ: активний сигнал невеликий. На несправному фідері він зазвичай становить лише близько 10% реактивного струму. За високого опору переходу напруга нульової-послідовності може впасти нижче 50% напруги фази. Активний компонент зменшується настільки, що похибки вимірювання від трансформаторів струму та напруги стають порівнянними з самим сигналом. Цей алгоритм працює добре, коли нейтраль має спеціальний резистивний шлях до землі -, наприклад, резистор, підключений паралельно або послідовно з котушкою. Резистор підсилює активний сигнал і забезпечує чітке, однозначне зчитування.
Практична система прийняття рішень
Універсального «найкращого» алгоритму не існує. Правильний вибір залежить від електричних характеристик вашої мережі.
- Якщо ваша мережа не заземлена, а несправності мають переважно низький-опір: перша напів-хвиля забезпечує швидку реакцію та просте впровадження.
- Якщо у вашій мережі використовується котушка Петерсена без нейтрального резистора: п’ята гармоніка є природною, оскільки вона обходить основну-компенсацію частоти котушки.
- Якщо ваша нейтраль містить заземлюючий резистор (як первинну схему заземлення або в парі з котушкою): активний компонент використовує цей резистор безпосередньо для найнадійнішого розрізнення. Він особливо добре підходить для середніх-несправностей опору, які складають значну частину реальних-польових подій.
Більше виробників обладнання тепер пропонують локатори несправностей, які запускають два або більше алгоритмів одночасно. Вони поєднують результати за допомогою зваженого злиття або логіки голосування. Це практичне інженерне рішення, враховуючи, що жоден алгоритм не працює оптимально для кожного сценарію несправності.
Оцінюючи локатор несправностей, запитайте у свого постачальника, який алгоритм має найвищу вагу в його конфігурації за замовчуванням, і поясніть це. Якщо їхня відповідь не стосується вашої конкретної топології заземлення, профілю стійкості до збоїв і співвідношення кабелю-до-накладних витрат, імовірно, пристрій не відкалібровано для вашої мережі.
