Dalla classificazione alla modalità di cablaggio, la spiegazione più completa del trasformatore di messa a terra

Le reti elettriche da 6kV, 10kV e 35kV nel sistema elettrico generalmente adottano la modalità di funzionamento neutro senza messa a terra. Il lato a bassa tensione del trasformatore principale nella rete elettrica è generalmente collegato a triangolo e non esiste un punto neutro che possa essere messo a terra. Quando si verifica un guasto di messa a terra monofase in un sistema neutro senza messa a terra, il triangolo della tensione di linea rimane simmetrico. Il sistema di alimentazione può continuare a fornire energia agli utenti per 1 o 2 ore e la corrente capacitiva è relativamente piccola (meno di 10 A), il che non causerà archi intermittenti. Alcuni guasti transitori di messa a terra possono scomparire automaticamente, il che è molto efficace per migliorare l'affidabilità dell'alimentazione e ridurre gli incidenti di interruzione dell'alimentazione. Tuttavia, con la continua espansione della rete elettrica urbana e il continuo aumento delle linee in uscita dei cavi, la corrente capacitiva del sistema a terra aumenta bruscamente e la corrente capacitiva che scorre attraverso il punto di guasto dopo la messa a terra monofase è elevata (più di 10A).

L'arco non è facile da estinguere, è facile eccitare la sovratensione di risonanza ferromagnetica e produrre sovratensione di messa a terra della luce ad arco intermittente, che può causare danni all'isolamento, far scattare la linea ed espandere l'incidente

Nello specifico:

L'estinzione e la riaccensione intermittenti dell'arco di messa a terra monofase produrranno sovratensione di messa a terra dell'arco con ampiezza fino a 4U (U è il valore di picco della tensione di fase normale) o superiore e di lunga durata, che causerà gravi danni all'isolamento delle apparecchiature elettriche e causare guasti a un isolamento debole; Causa pesanti perdite.

La dissociazione dell'aria causata dall'arco continuo distrugge l'isolamento dell'aria circostante ed è soggetta a cortocircuiti fase-fase.

La sovratensione della risonanza ferromagnetica può facilmente bruciare il trasformatore di tensione e causare danni allo scaricatore, che può persino causare l'esplosione dello scaricatore. Queste conseguenze minacceranno seriamente l'isolamento delle apparecchiature della rete elettrica e metteranno in pericolo il funzionamento sicuro della rete elettrica.

Per ridurre la corrente capacitiva verso terra in caso di guasto di messa a terra monofase, è necessario installare una bobina di soppressione dell'arco e altri dispositivi di compensazione nel punto neutro del trasformatore. Pertanto, è necessario stabilire manualmente un punto neutro in modo che la bobina di soppressione dell'arco possa essere collegata al punto neutro per ridurre la corrente di interruzione del cortocircuito verso terra e migliorare l'affidabilità dell'alimentazione del sistema.

■ Uso attuale in patria e all'estero

Il trasformatore di messa a terra in Cina di solito adotta un cablaggio di tipo Z (o cablaggio a zig-zag). Per risparmiare investimento e spazio nella sottostazione, di solito viene aggiunto un terzo avvolgimento al trasformatore di messa a terra per sostituire il trasformatore utilizzato per fornire energia alle apparecchiature utilizzate nella sottostazione. Secondo lo standard nazionale di Reactor, la modalità di messa a terra del trasformatore di messa a terra può essere suddivisa in messa a terra diretta; È collegato a terra tramite reattore, resistenza e bobina di soppressione dell'arco. La messa a terra diretta non è stata utilizzata in Cina, ma alcuni dipartimenti di ricerca sull'energia elettrica hanno iniziato a discutere di questo aspetto. Il trasformatore di messa a terra nei paesi stranieri adotta solitamente una connessione di tipo Z, che viene utilizzata per sistemi senza messa a terra da 10 kV e costituisce la protezione di messa a terra della rete di distribuzione. Quando il sistema presenta un guasto di messa a terra, il trasformatore di messa a terra presenta un'elevata impedenza alla corrente di sequenza diretta e inversa e una bassa resistenza alla corrente di sequenza zero, facendo funzionare in modo affidabile la protezione di messa a terra.

■ Trasformatore di messa a terra trifase

Trasformatore di messa a terra trifase Questo tipo di trasformatore utilizza un cablaggio di tipo Z (o cablaggio a zig-zag). La differenza rispetto ai normali trasformatori è che ciascuna bobina di fase è divisa in due gruppi e avvolta al contrario sul polo magnetico di questa fase. Il vantaggio di questa connessione è che il flusso magnetico di sequenza zero può fluire lungo il polo magnetico, mentre il flusso magnetico di sequenza zero dei normali trasformatori scorre lungo il circuito di dispersione magnetica. Pertanto, l'impedenza di sequenza zero dei trasformatori di messa a terra di tipo Z è molto piccola (circa 10 Ω), mentre quella dei trasformatori ordinari è molto più grande. Secondo le normative, la capacità del trasformatore ordinario con bobina di soppressione dell'arco non deve superare il 20% della capacità del trasformatore. Il trasformatore di tipo Z può essere dotato di bobina di soppressione dell'arco con capacità del 90% ~ 100%. Oltre alla bobina di soppressione dell'arco, il trasformatore di messa a terra può essere dotato anche di un carico secondario, che può sostituire il trasformatore di stazione, risparmiando così sui costi di investimento.

■ Trasformatore di messa a terra monofase

Trasformatore di messa a terra monofase Il trasformatore di messa a terra monofase viene utilizzato principalmente per il generatore con armadio di resistenza di messa a terra a punto neutro e neutro del trasformatore Satons per ridurre il costo e il volume dell'armadio di resistenza.

■ Caratteristiche di funzionamento

(1) Bassa impedenza di sequenza zero per garantire l'uscita della corrente di sequenza zero;

(2) Elevata impedenza di eccitazione per ridurre la corrente a vuoto;

(3) Bassa perdita a vuoto per risparmiare il consumo di energia per il funzionamento quotidiano.

■ Modalità di cablaggio

Connessione YNin

Il trasformatore con questa modalità di connessione adotta generalmente un nucleo di ferro a tre colonne trifase e il punto neutro sul lato ad alta tensione può essere collegato con una bobina di soppressione dell'arco per realizzare la messa a terra. Tuttavia, quando la corrente di sequenza zero monofase con messa a terra scorre attraverso l'avvolgimento laterale ad alta tensione, il potenziale magnetico di sequenza zero generato non può essere bilanciato dal potenziale magnetico secondario e il flusso magnetico di sequenza zero nella stessa direzione non può formare un anello in il nucleo di ferro a tre colonne, in modo che un gran numero di flusso magnetico a sequenza zero possa passare solo attraverso il morsetto, il corpo del serbatoio dell'olio e dell'olio per formare un circuito chiuso, causando così un'ulteriore perdita nel serbatoio dell'olio e nel morsetto, con conseguente surriscaldamento locale, L'utilizzo della capacità del trasformatore è limitato. Le normative operative pertinenti del settore energetico cinese hanno stabilito le seguenti disposizioni sullo stato di funzionamento della bobina di soppressione dell'arco di connessione del punto neutro del trasformatore di connessione YNyn:

(1) La capacità della bobina di soppressione dell'arco non deve superare il 20% della capacità nominale del trasformatore;

(2) La caduta di tensione di sequenza zero generata dalla corrente di sequenza zero che scorre attraverso la bobina di soppressione dell'arco nel trasformatore non deve superare il 10% della tensione di fase nominale;

La modalità di connessione del trasformatore di connessione YNd e della bobina di soppressione dell'arco XL è caratterizzata dal fatto che la connessione triangolare sul lato secondario può fornire un percorso chiuso di corrente di sequenza zero, quindi la reattanza di sequenza zero è piccola. Inoltre, poiché il potenziale magnetico di sequenza zero degli avvolgimenti primari e secondari su ciascuna colonna del nucleo è bilanciato, anche la dispersione magnetica di sequenza zero è piccola. Tuttavia, quando l'avvolgimento di connessione YN è all'esterno, non è possibile evitare completamente la perdita aggiuntiva di sequenza zero causata nel serbatoio dell'olio e in altri componenti. Quando è collegato alla bobina di soppressione dell'arco, l'utilizzo della sua capacità sarà ancora limitato. La ricerca di test all'estero mostra che la modalità di lavoro consentita del trasformatore di messa a terra collegato YNd è:

(1) Quando il pieno carico secondario è normale, la capacità della bobina di soppressione dell'arco collegata sul lato YN non deve superare il 50% della capacità nominale del trasformatore;

(2) Quando il carico secondario è solo il 50% della capacità del trasformatore in condizioni normali, la capacità della bobina di soppressione dell'arco può essere uguale alla capacità nominale del trasformatore.

Sebbene il lato secondario di questa connessione possa fornire alimentazione ai carichi regionali o alla sottostazione stessa, la sua applicazione sarà notevolmente limitata poiché la connessione triangolare è difficile da fornire alimentazione agli utenti di alimentazione ibrida e illuminazione allo stesso tempo.

YN, la connessione aperta d è collegata con la bobina di soppressione dell'arco XL, che è simile alla connessione YNd. La modalità di connessione di open d può essere collegata con un resistore o un reattore sul lato del triangolo aperto per regolare la reattanza a sequenza zero del trasformatore e la connessione del resistore può anche sopprimere la risonanza ferromagnetica della rete. Se viene adottato il nucleo di ferro a cinque colonne trifase, anche il valore dell'impedenza di sequenza zero può essere notevolmente aumentato ed è persino possibile omettere una bobina di soppressione dell'arco, ma la struttura è complessa e il costo aumenta. Inoltre, l'uso secondario della connessione a triangolo aperto non può soddisfare le esigenze di alimentazione dei carichi regionali e dell'alimentazione autonoma, quindi questo metodo non è ampiamente utilizzato.

Il trasformatore di connessione ZN, yn è collegato alla bobina di soppressione dell'arco XL, che è una modalità di connessione comune per il trasformatore di messa a terra. Poiché il potenziale magnetico di sequenza zero nei semiavvolgimenti superiore e inferiore sulla stessa colonna del nucleo di ferro del metodo di connessione a zigzag è della stessa dimensione e direzione opposta, che si contrasta a vicenda, il flusso di dispersione di sequenza zero è ridotto a un valore molto piccolo , in modo che il suo valore di reattanza di sequenza zero sia molto piccolo e la sua capacità possa essere uguale alla capacità della bobina di soppressione dell'arco collegata.

Il trasformatore di messa a terra ampiamente utilizzato in patria e all'estero è collegato principalmente in questo modo. Poiché il metodo della giunzione yn è adottato sul lato a bassa tensione, può fornire contemporaneamente l'alimentazione locale o l'energia di autoconsumo della sottostazione. La capacità del lato a bassa tensione è generalmente inferiore a quella del lato ad alta tensione. Nella maggior parte dei casi, la capacità del lato a bassa tensione è compresa tra 80 e 200 kVA.

Sebbene la capacità nominale del lato ad alta tensione possa essere uguale alla capacità della bobina di soppressione dell'arco collegata, la connessione a forma di Z avrà 1,15 volte più spire rispetto alla connessione a forma di Y, quindi la capacità effettiva del trasformatore di messa a terra dovrebbe essere 1,15 volte la capacità della bobina di soppressione dell'arco.

■ Principio di funzionamento

Il diagramma del principio di funzionamento del trasformatore di messa a terra in caso di guasto monofase nel sistema è illustrato dal cablaggio ZNyn comune. Quando il trasformatore di messa a terra passa attraverso una certa dimensione di corrente di sequenza zero durante il funzionamento, la corrente che scorre attraverso i due avvolgimenti monofase sulla stessa colonna del nucleo di ferro è in direzioni opposte e la dimensione è uguale, in modo che il potenziale magnetico generato dal la corrente di sequenza zero è esattamente opposta all'offset, quindi anche l'impedenza di sequenza zero è molto piccola.

Quando il trasformatore di messa a terra si guasta, il punto neutro può fluire attraverso la corrente di compensazione. A causa della piccola impedenza di sequenza zero, quando passa la corrente di sequenza zero, la caduta di tensione di impedenza generata dovrebbe essere la più piccola possibile per garantire la sicurezza del sistema. Poiché il trasformatore di messa a terra ha le caratteristiche di una bassa impedenza di sequenza zero, quando si verifica un guasto di messa a terra monofase nella fase C, la corrente di terra della fase C scorre nel punto neutro attraverso la terra ed è divisa in tre parti uguali per fluire in il trasformatore di messa a terra. Poiché le correnti trifase che fluiscono nel trasformatore di messa a terra sono uguali, lo spostamento del punto neutro N rimane invariato e la tensione della linea trifase rimane simmetrica.

Tuttavia, nel processo di fabbricazione, le spire e le dimensioni geometriche degli avvolgimenti superiore e inferiore dell'avvolgimento ad alta tensione non possono essere completamente uguali, il che rende impossibile che il potenziale magnetico generato dalla corrente omopolare sia esattamente sfalsato nell'opposto direzione, e genera ancora una certa impedenza di sequenza zero, di solito circa 6-10 Ω. Rispetto all'impedenza di sequenza zero del trasformatore collegato a stella di 600 Ω, i suoi vantaggi sono evidenti. Inoltre, il trasformatore di messa a terra a zigzag può anche ridurre al minimo la corrente a vuoto e la perdita a vuoto. Rispetto al normale trasformatore di collegamento a stella, ogni nucleo di ferro di fase del trasformatore di collegamento a zigzag è composto da avvolgimenti di due colonne con nucleo di ferro. Secondo il suo diagramma vettoriale, rispetto al normale trasformatore di connessione a stella, deve essere avvolto 1,16 volte di più quando la tensione è la stessa. L'ampiezza dell'impedenza di sequenza zero e dell'impedenza di sequenza positiva della rete di distribuzione urbana con messa a terra monofase in modalità di messa a terra con resistenza del punto neutro differisce notevolmente. Quando scorrono correnti di sequenza positiva e negativa trifase, il potenziale magnetico su ciascuna colonna del nucleo di ferro del trasformatore di messa a terra è la somma dei fasori del potenziale magnetico di due avvolgimenti di fasi diverse sulla colonna del nucleo di ferro. Il potenziale magnetico sui tre pilastri del nucleo di ferro è un gruppo di quantità di equilibrio trifase con una differenza di fase di 120 °. Il flusso magnetico generato può formare un anello sui tre pilastri del nucleo di ferro. La resistenza magnetica del circuito magnetico è piccola, il flusso magnetico è grande e il potenziale indotto è grande, mostrando una grande sequenza positiva e un'impedenza di sequenza negativa; Pertanto, il trasformatore di messa a terra ha le caratteristiche di grande impedenza di sequenza positiva e negativa e piccola impedenza di sequenza zero.

■ Principali parametri tecnici

Per soddisfare le esigenze di compensazione della messa a terra della bobina di soppressione dell'arco nella rete di distribuzione e soddisfare anche le esigenze di alimentazione della sottostazione e carico di illuminazione, viene selezionato un trasformatore di connessione di tipo Z e i parametri principali del trasformatore di messa a terra devono essere ragionevolmente impostati.

(1) La capacità del lato primario del trasformatore di messa a terra con capacità nominale deve corrispondere alla capacità della bobina di soppressione dell'arco. In base alle specifiche di capacità della bobina di soppressione dell'arco esistente, si consiglia di impostare la capacità del trasformatore di messa a terra come 1,05-1,15 volte la capacità della bobina di soppressione dell'arco. Ad esempio, la capacità del trasformatore di messa a terra dotato di una bobina di soppressione dell'arco da 200 kVA è di 215 kVA.

(2) Corrente totale che attraversa il punto neutro del trasformatore in caso di guasto monofase della corrente di compensazione del punto neutro:

Dove:

U è la tensione di linea della rete di distribuzione (V); Zx è l'impedenza della bobina di soppressione dell'arco (Ω);

Zd è l'impedenza di sequenza zero primaria del trasformatore di messa a terra (Ω/fase);

Zs è l'impedenza del sistema (Ω);

La durata della corrente di compensazione del punto neutro deve essere uguale a quella della bobina di soppressione dell'arco, che deve essere di 2 ore come specificato.

(3) Impedenza di sequenza zero L'impedenza di sequenza zero è un parametro importante del trasformatore di messa a terra, che ha un'influenza importante sulla protezione del relè per limitare la corrente di cortocircuito di messa a terra monofase e sopprimere la sovratensione. Per i trasformatori di messa a terra collegati a zigzag (tipo Z) e stella/triangolo aperto senza bobine secondarie, esiste una sola impedenza, vale a dire l'impedenza di sequenza zero, in modo che il reparto di produzione possa soddisfare i requisiti del reparto alimentazione.

(4) La perdita è un importante parametro prestazionale del trasformatore di messa a terra. Per il trasformatore di messa a terra con bobina secondaria, la sua perdita a vuoto può essere uguale a quella del trasformatore a doppio avvolgimento con la stessa capacità. Per la perdita di carico, quando il lato secondario funziona a pieno carico, la perdita di carico del lato primario è inferiore a quella del trasformatore a doppio avvolgimento con la stessa capacità del lato secondario a causa del carico leggero del lato primario.

(5) Secondo la norma nazionale, l'aumento di temperatura del trasformatore di messa a terra è il seguente:

1) L'aumento di temperatura al di sotto della corrente continua nominale deve essere conforme alle disposizioni della norma nazionale per i trasformatori di tipo a secco dei trasformatori di potenza generali, ma è principalmente applicabile ai trasformatori di messa a terra con carico frequente sul lato secondario;

2) Quando la durata della corrente di carico di breve durata è inferiore a 10 s (principalmente quando il punto neutro è collegato alla resistenza), l'aumento di temperatura deve essere conforme alle disposizioni del trasformatore di potenza standard nazionale sul limite di aumento della temperatura in caso di cortocircuito condizioni;

3) L'aumento di temperatura del trasformatore di messa a terra e della bobina di soppressione dell'arco durante il funzionamento congiunto deve essere conforme alle disposizioni sull'aumento di temperatura della bobina di soppressione dell'arco: la temperatura dell'avvolgimento che scorre continuamente attraverso la corrente nominale è di 80 K, applicabile principalmente a il trasformatore di messa a terra del collegamento stella/triangolo aperto; Per l'avvolgimento con il tempo massimo di flusso della corrente nominale specificato come 2h, la temperatura specificata è 100K.

• Anno stabilito
  --
• tipo di affari
  --
• Paese / regione
  --
• Industria principale
  --
• Prodotti Principali
  --
• Persona giuridica aziendale
  --
• Dipendenti totali
  --
• Valore di uscita annuale
  --
• Mercato delle esportazioni
  --
• Clienti collaborati
  --