Pregled transformatora za uzemljenje

1. Yₙ,d-povezan transformator za uzemljenje

To je trofazni transformator sa awye{0}}povezan (Yₙ, s neutralnim kablom)primarni namotaj i adelta{0}}povezan (d)sekundarnog namotaja.

Sekundarni namotaj{0}}povezan sa delta može nositi cirkulirajuću struju kako bi uravnotežio struju u primarnom namotaju.

Sekundarni trokut može se spojiti i kaootvorena delta; umetanjem otpornika ili prigušnica na otvoreni kraj, može se podesiti impedansa nulte{0}} sekvence transformatora za uzemljenje.

Štaviše, terminali sekundarnog namotaja mogu biti izvedeni da služe kao pomoćni izvor napajanja za podstanicu.

2. Zₙ-povezan (cik-cak-povezan) transformator za uzemljenje

To je tro-fazni transformator sacik{0}}cak-povezani namotaji.

Zbog inherentnog načina povezivanja cik{0}}namotaja, struje kvara se mogu međusobno balansirati između dva serijski-povezana namotaja.

Niskonaponski{0}}namotaj se može dodati ovom transformatoru da služi kao pomoćni izvor napajanja za podstanicu.

1. Obezbedite veštačku neutralnu tačku za ključnu opremu

U sistemima za uzemljenje malih{0}}struja, zavojnica za suzbijanje luka je ključna za kompenzaciju kapacitivne struje uzemljenja kada električna mreža ima jednofazni kvar uzemljenja. Međutim, delta- spojena strana glavnog transformatora (uobičajena konfiguracija za stranu distributivnog napona glavnih transformatora u 6kV, 11kV i 33kV energetskim mrežama) nema prirodnu neutralnu tačku, što onemogućava direktnu instalaciju zavojnice za prigušivanje luka.

Transformator za uzemljenje rješava ovaj problem stvaranjemumjetna neutralna tačka. Ova neutralna tačka ne samo da omogućava efikasnu vezu zavojnice za prigušivanje luka već takođe obezbeđuje tačku veze za otpornik za uzemljenje. Kada elektroenergetska mreža usvoji neuzemljeni neutralni način rada (uobičajen način rada u ranoj fazi izgradnje električne mreže zbog svoje jednostavnosti i malih ulaganja), umjetna neutralna točka postavljena transformatorom za uzemljenje postaje ključni preduvjet za naknadnu zaštitu od kvara.

2. Umanjite rizike od neuzemljenih neutralnih sistema i osigurajte pouzdanu zaštitnu akciju

U neuzemljenim neutralnim sistemima, iako mrežni napon ostaje simetričan kada se dogodi jednofazni kvar uzemljenja (koji ima mali utjecaj na kontinuiranu potrošnju energije korisnika), ova prednost vrijedi samo kada je kapacitivna struja uzemljenja mala (manja od 10A; prolazni kvarovi se čak mogu automatski ugasiti). Sa ekspanzijom elektroenergetske industrije i povećanjem gradskih kablovskih kola, kapacitivna struja uzemljenja često prelazi 10A, što dovodi do tri glavna rizika:

Povremeno gašenje i ponovno paljenje luka uzemljenja, stvarajući prenapon uzemljenja luka (do 4U, gdje je U vršna vrijednost napona normalne faze) koji oštećuje izolaciju opreme;

Neprekidni lukovi koji uzrokuju disocijaciju zraka, što lako dovodi do faznih{0}}na-kratkih spojeva;

Prenapon feromagnetne rezonancije, koji može izgorjeti naponske transformatore ili uzrokovati eksplozije odvodnika.

Povezivanjem otpornika za uzemljenje na vještačku neutralnu tačku, transformator za uzemljenje obezbjeđuje dovoljnu struju nulte-slijeda i napon nulte{1}}slijeda za sistem. Ovo omogućava visoko osjetljivom zaštitnom uređaju nulte{3}}slijede da brzo identifikuje jednofazne kvarove u zemlji- i prekine neispravnu liniju u kratkom vremenu, u osnovi sprječavajući gore navedene rizike od širenja i čuvajući izolaciju mrežne opreme i cjelokupni siguran rad električne mreže.

3. Pokazuju posebne elektromagnetne karakteristike za prilagođavanje uvjetima kvara

Transformator za uzemljenje ima jedinstvene karakteristike impedancije za različite vrste struja, što je ključ njegovog stabilnog rada:

Visoka impedancija na struje pozitivne i negativne sekvence: U normalnim radnim uslovima, samo mala pobudna struja teče kroz namotaje transformatora za uzemljenje. U ovom trenutku, transformator je u neopterećenom stanju (mnogi transformatori za uzemljenje čak nemaju sekundarne namote, što dodatno pojednostavljuje njihovu strukturu za ovaj neopterećeni scenario).

Niska impedansa do struja nulte{0}} sekvence: Transformator za uzemljenje obično koristi ožičenje tipa Z- (cik-cak), gdje je svaki fazni kalem namotan na dva stuba sa željeznim jezgrom. Kada se struja nulte - sekvence generiše zbog zemljospoja, dva namotaja na istom polu gvozdenog jezgra se povezuju u obrnutom polaritetu u seriji. Njihove inducirane elektromotorne sile su jednake po veličini i suprotne u smjeru, međusobno se poništavaju-što rezultira izuzetno niskom impedancijom nulte- sekvence (oko 10Ω, daleko manje od one kod običnih transformatora). Ova niska impedansa osigurava da struja nulte sekvence može nesmetano teći kroz otpornik za uzemljenje neutralne tačke i transformator za uzemljenje, stvarajući uslove za zaštitu od kvara.

Ova karakteristika impedancije također određuje način rada transformatora za uzemljenje:dugotrajni-operacija bez opterećenja i kratkoročna-operacija preopterećenja. Funkcioniše samo u periodu od pojave zemljospoja do trenutka kada zaštita nulte{1}}zaštite prekine neispravnu liniju, a struja kvara prođe kroz nju samo kratko.

4. Poboljšajte efikasnost usklađivanja i smanjite troškove ulaganja

U poređenju sa običnim transformatorima, transformator za uzemljenje ima očigledne prednosti u usklađivanju sa zavojnicama za prigušivanje luka: propisi predviđaju da kada se obični transformatori koriste sa zavojnicama za prigušivanje luka, kapacitet zavojnice za prigušivanje luka ne može biti veći od 20% kapaciteta transformatora; dok transformatori za uzemljenje tipa Z- mogu uskladiti kalemove za suzbijanje luka sa 90%~100% vlastitog kapaciteta, značajno poboljšavajući efikasnost kapacitivne kompenzacije struje.

Osim toga, neki transformatori za uzemljenje mogu se spojiti na sekundarna opterećenja uz realizaciju funkcija zaštite uzemljenja. To znači da mogu zamijeniti obične distribucijske transformatore u specifičnim scenarijima, integrirajući dvije funkcije u jedan uređaj i efektivno smanjujući ukupne troškove ulaganja u izgradnju električne mreže.

Ukratko, transformator za uzemljenje nije samo "graditelj neutralnih tačaka" za električne mreže kojima nedostaju prirodne neutralne tačke, već i "zaštitnik kvara" koji optimizira karakteristike strujne impedanse i osigurava pouzdano djelovanje zaštite. Njegova posebna struktura i način rada čine ga nezamjenjivom ključnom opremom u modernim elektroenergetskim mrežama, posebno u gradskim elektroenergetskim mrežama s velikim kapacitivnim strujama.

IV. Primjena transformatora za uzemljenje

V​​​​​ Ključni faktori za odabir transformatora za uzemljenje