Prvi polu{0}}val, peti harmonik ili aktivna komponenta: odabir pravog algoritma za vaš lokator zemljospoja
Kada tražite birač vodova zemljospoja za distribucijsku mrežu, vjerojatno ste primijetili da većina dobavljača navodi ista tri algoritma na svojim podatkovnim tablicama: prvi polu{0}}val, peti harmonik i aktivna komponenta. Ono što ti dokumenti rijetko razjašnjavaju jest da se te metode ne mogu slobodno zamijeniti. Svaki radi pouzdano u određenim radnim uvjetima, ali ne uspijeva u drugim. Odabir pogrešnog algoritma može značiti razliku između dosljednog identificiranja grešaka i opetovanog slanja terenskih ekipa na pogrešan izvor.
Najkritičniji čimbenik je kako je neutralna točka vašeg sustava uzemljena. Distribucijske mreže diljem svijeta koriste vrlo različite načine uzemljenja. Nordijske zemlje i Njemačka uvelike se oslanjaju na rezonantno uzemljenje, također poznato kao Petersenova zavojnica. Davnih 1950-ih, Francuska je počela instalirati fiksne granične otpornike od otprilike 40 Ω na neutralne poluge transformatora u ruralnim područjima. Srednje{6}}naponske mreže diljem Sjeverne Amerike obično koriste uzemljenje niskog-otpora, dok u Kini prevladavaju neuzemljene i rezonantno-uzemljene topologije. Svaka postavka uzemljenja definira potpis struje kvara koji vaš lokator treba otkriti.
Prijelazni pristup: prvi polu{0}}val
Kada se jedno-fazni kvar dogodi blizu vrha faznog napona, kapacitet na kvarnoj fazi se prazni kroz točku kvara, dok se zdrave faze počinju puniti. Ovo generira prolaznu struju nulte-sekvence. Njegov prvi polu{4}}ciklus nosi polaritet suprotan strujama koje se vide na netaknutim napojnicima - i to je upravo ono što prvi polu{6}}algoritam vala otkriva.
Najveća prednost ove metode je brzina. Može označiti grešku unutar djelića ciklusa, prije nego što prijelazni signali nestanu. Njegovo ograničenje ovisi o ključnoj pretpostavci: kvar mora biti blizu vršnog napona. Ako kvar započne blizu prelaska napona preko nule, prijelazni signal postaje preslab da bi se pouzdano usporedili polariteti, a algoritam može pogrešno identificirati koji je napojni uređaj neispravan. Simulacijski testovi pokazuju da kako prijelazni otpor raste, amplituda prvog polu-vala na neispravnom dovodu pada, dok se amplitude na zdravim dovodima povećavaju. Na kraju, razlika u polaritetu potpuno nestaje.
Neuravnoteženi kapacitet sustava pogoršava ovaj pad performansi-.
U stvarnim implementacijama, prvi polu{0}}val najbolje radi za mreže s velikom količinom nadzemnih vodova. Ovi sustavi obično vide metalne kvarove ili kvarove niskog-otpora koji se pojavljuju pod nasumičnim kutovima napona. Nije idealan za kablovske-teške mreže ili mjesta gdje se često javljaju kvarovi visokog-otpora.
The Steady{0}}State Workhorse: Fifth Harmonic
Rezonantno-uzemljene rešetke predstavljaju jedinstven izazov. Petersenova zavojnica podešena je da pomakne osnovnu{2}}frekvenciju kapacitivne struje kvara - upravo signal o kojem većina alata za odabir vodova ovisi. Ali impedancija zavojnice na petom harmoniku je pet puta veća od vrijednosti na osnovnoj frekvenciji, dok kapacitivna reaktancija linije pada na jednu-petinu. To znači da zavojnica jedva kompenzira struje petog-harmonika, čuvajući poznate odnose amplitude i faze između izvora napajanja.
Zbog toga je otkrivanje petog harmonika postalo standardni izbor za rezonantno-uzemljene sustave. Struja petog-harmonika nulte{3}}sekvence na neispravnom napojnom vodu jednaka je zbroju doprinosa svih zdravih napojnih vodova i teče u obrnutom smjeru, stvarajući jasnu referentnu točku za odabir kvara.
Njegov primarni nedostatak je mala snaga signala. Udio komponenti petog harmonika obično je manji od 10% osnovne struje kvara i smanjuje se s povećanjem prijelaznog otpora. Harmonijski šum također ubrizgavaju nelinearna opterećenja koja dijele iste vodove s kvarom. Iskustvo pokazuje da ako napojni uređaj ima neuravnoteženi kapacitet, očitanja petog harmonika i neispravnog i zdravog napojnog voda postaju preblizu jedno drugome za pouzdanu identifikaciju kvara. Ovaj pristup dobro funkcionira s kvarovima čvrstog ili niskog-otpora, ali netočnosti se povećavaju kod kvarova visokog-otpora.
Otporni signal: aktivna komponenta
Algoritam aktivne komponente radi na drugom principu. Umjesto praćenja kapacitivnih ili harmonijskih struja, izolira dio struje nultog-slijeda koji je u fazi usklađen s naponom nultog{2}}slijeda - aktivne ili otporne komponente. U otporno-uzemljenim sustavima ili postavama koje kombiniraju Petersenovu zavojnicu i neutralni otpornik, ova se aktivna komponenta pojavljuje samo na neispravnom dovodu. Zdravi vodovi prenose čisto kapacitivnu reaktivnu struju.
Ova je logika jednostavna, a metoda izbjegava problem poništavanja kapacitivne struje koji muči rezonantno-uzemljene mreže bez neutralnog otpornika. Ipak postoji kvaka: aktivni signal je mali. Na pokvarenom dovodu obično čini samo oko 10% jalove struje. Pod visokim prijelaznim otporom, napon nulte-sekvence može pasti ispod 50% faznog napona. Aktivna komponenta se toliko skuplja da pogreške mjerenja strujnih i naponskih transformatora postaju usporedive sa samim signalom. Ovaj algoritam dobro funkcionira kada neutralna ima namjenski otpornički put do mase -, na primjer, otpornik postavljen paralelno ili serijski sa zavojnicom. Otpornik pojačava aktivni signal i daje snažno, nedvosmisleno očitanje.
Praktični okvir za odlučivanje
Ne postoji univerzalni "najbolji" algoritam. Pravi izbor ovisi o električnim karakteristikama vaše mreže.
- Ako vaša mreža nije uzemljena i kvarovi su uglavnom niskog-otpora: prvi polu-val daje brz odgovor i jednostavnu implementaciju.
- Ako vaša mreža koristi Petersenovu zavojnicu bez neutralnog otpornika: peti harmonik prirodno odgovara jer zaobilazi osnovnu-kompenzaciju frekvencije zavojnice.
- Ako vaša neutralna poluga uključuje otpornik za uzemljenje (bilo kao primarnu shemu uzemljenja ili uparen sa zavojnicom): aktivna komponenta izravno koristi taj otpornik za najpouzdaniju diskriminaciju. Osobito dobro sjaji za kvarove srednje-otpornosti, koji čine veliki dio događaja u stvarnom{3}}svjetskom svijetu.
Više proizvođača opreme sada nudi lokatore grešaka koji pokreću dva ili više algoritama istovremeno. Oni kombiniraju rezultate pomoću ponderirane fuzije ili logike glasovanja. Ovo je praktično inženjersko rješenje, s obzirom na to da niti jedan algoritam ne radi optimalno pod svakim scenarijem greške.
Kada procjenjujete lokator grešaka, pitajte svog dobavljača koji algoritam ima najveću težinu u njihovoj zadanoj konfiguraciji i razloge koji stoje iza toga. Ako se njihov odgovor ne odnosi na vašu specifičnu topologiju uzemljenja, profil otpornosti na grešku i omjer kabela-na-nadzemne mreže, uređaj vjerojatno nije kalibriran za vašu mrežu.
