Nga klasifikimi te mënyra e instalimit elektrik, shpjegimi më gjithëpërfshirës i transformatorit të tokëzimit

Rrjetet e energjisë 6kV, 10kV dhe 35kV në sistemin e energjisë në përgjithësi përdorin modalitetin neutral të pabazuar. Ana e tensionit të ulët të transformatorit kryesor në rrjetin e energjisë në përgjithësi është e lidhur në një mënyrë trekëndëshi dhe nuk ka pikë neutrale që mund të tokëzohet. Kur ndodh një defekt tokëzimi me një fazë në një sistem neutral të pabazuar, trekëndëshi i tensionit të linjës mbetet simetrik. Sistemi i energjisë mund të vazhdojë të furnizojë me energji përdoruesit për 1 deri në 2 orë dhe rryma kapacitive është relativisht e vogël (më pak se 10A), gjë që nuk do të shkaktojë hark të ndërprerë. Disa defekte kalimtare të tokëzimit mund të zhduken automatikisht, gjë që është shumë efektive për përmirësimin e besueshmërisë së furnizimit me energji dhe zvogëlimin e aksidenteve nga ndërprerjet e energjisë. Megjithatë, me zgjerimin e vazhdueshëm të rrjetit të energjisë urbane dhe rritjen e vazhdueshme të linjave dalëse të kabllove, rryma kapacitive e sistemit në tokë rritet ndjeshëm dhe rryma kapacitive që rrjedh nëpër pikën e defektit pas tokëzimit me një fazë është e madhe (më shumë se 10A).

Harku nuk është i lehtë për t'u shuar, është e lehtë të ngacmojë mbitensionin e rezonancës ferromagnetike dhe të prodhojë mbitension të tokëzimit të dritës së harkut me ndërprerje, i cili mund të shkaktojë dëmtime të izolimit, të fikë linjën dhe të zgjerojë aksidentin.

Konkretisht:

Shuarja dhe ndezja e ndërprerë e harkut të tokëzimit me një fazë do të prodhojë mbitension të tokëzimit të harkut me amplitudë deri në 4U (U është vlera maksimale e tensionit normal të fazës) ose më të lartë dhe me kohëzgjatje të gjatë, gjë që do të shkaktojë dëme të mëdha në izolimin e pajisjeve elektrike dhe do të shkaktojë prishje në izolim të dobët; do të shkaktojë humbje të mëdha.

Disociimi i ajrit i shkaktuar nga harku i vazhdueshëm shkatërron izolimin e ajrit përreth dhe është i prirur ndaj qarkut të shkurtër fazë-fazë.

Mbintensioni i rezonancës ferromagnetike mund ta djegë lehtësisht transformatorin e tensionit dhe të shkaktojë dëmtime të shkarkuesit, gjë që mund të shkaktojë edhe shpërthimin e shkarkuesit. Këto pasoja do të kërcënojnë seriozisht izolimin e pajisjeve të rrjetit elektrik dhe do të rrezikojnë funksionimin e sigurt të rrjetit elektrik.

Për të zvogëluar rrymën kapacitive në tokë në rast të defektit të tokëzimit me një fazë, është e nevojshme të instaloni bobinën e shtypjes së harkut dhe pajisje të tjera kompensuese në pikën neutrale të transformatorit. Prandaj, është e nevojshme të vendosni manualisht një pikë neutrale në mënyrë që bobina e shtypjes së harkut të mund të lidhet në pikën neutrale për të zvogëluar rrymën e ndërprerjes së qarkut të shkurtër të tokëzimit dhe për të përmirësuar besueshmërinë e furnizimit me energji të sistemit.

■ Përdorim aktual në vend dhe jashtë vendit

Transformatori i tokëzimit në Kinë zakonisht përdor instalime elektrike të tipit Z (ose instalime elektrike zigzag). Për të kursyer investime dhe hapësirë ​​në nënstacion, një dredhje e tretë zakonisht shtohet në transformatorin e tokëzimit për të zëvendësuar transformatorin e përdorur për të furnizuar me energji pajisjet e përdorura në nënstacion. Sipas standardit kombëtar të Reaktorit, mënyra e tokëzimit të transformatorit të tokëzimit mund të ndahet në tokëzim të drejtpërdrejtë; ai është i tokëzuar përmes reaktorit, rezistencës dhe spirales së shtypjes së harkut. Tokëzimi i drejtpërdrejtë nuk është përdorur në Kinë, por disa departamente kërkimore të energjisë elektrike kanë filluar të diskutojnë këtë aspekt. Transformatori i tokëzimit në vendet e huaja zakonisht përdor lidhje të tipit Z, e cila përdoret për sistemin 10kV të pa tokëzuar dhe përbën mbrojtjen e tokëzimit të rrjetit të shpërndarjes. Kur sistemi ka një defekt tokëzimi, transformatori i tokëzimit paraqet rezistencë të lartë ndaj rrymës së sekuencës pozitive dhe negative dhe rezistencë të ulët ndaj rrymës së sekuencës zero, duke bërë që mbrojtja e tokëzimit të funksionojë në mënyrë të besueshme.

■ Transformator tokëzimi trefazor

Transformator tokëzimi trefazor Ky lloj transformatori përdor instalime elektrike të tipit Z (ose instalime elektrike zigzag). Dallimi nga transformatorët e zakonshëm është se çdo bobinë faze është e ndarë në dy grupe dhe e mbështjellë në polin magnetik të kësaj faze në mënyrë të kundërt. Avantazhi i kësaj lidhjeje është se fluksi magnetik i sekuencës zero mund të rrjedhë përgjatë polit magnetik, ndërsa fluksi magnetik i sekuencës zero i transformatorëve të zakonshëm rrjedh përgjatë qarkut të rrjedhjes magnetike. Prandaj, impedanca e sekuencës zero e transformatorëve të tokëzimit të tipit Z është shumë e vogël (rreth 10 Ω), ndërsa ajo e transformatorëve të zakonshëm është shumë më e madhe. Sipas rregulloreve, kapaciteti i transformatorit të zakonshëm me bobinë shtypëse të harkut nuk duhet të kalojë 20% të kapacitetit të transformatorit. Transformatori i tipit Z mund të pajiset me bobinë shtypëse të harkut me kapacitet prej 90%~100%. Përveç bobinës së shtypjes së harkut, transformatori i tokëzimit mund të pajiset edhe me ngarkesë sekondare, e cila mund të zëvendësojë transformatorin e stacionit, duke kursyer kështu koston e investimit.

■ Transformator me tokëzim njëfazor

Transformator tokëzimi njëfazor Transformatori i tokëzimit njëfazor përdoret kryesisht për gjeneratorë me pikë neutrale dhe kabinet rezistence tokëzimi të pikës neutrale të transformatorit Satons për të ulur koston dhe vëllimin e kabinetit të rezistencës.

■ Karakteristikat e punës

(1) Impedancë e ulët e sekuencës zero për të siguruar daljen e rrymës së sekuencës zero;

(2) Impedancë e lartë ngacmimi për të zvogëluar rrymën pa ngarkesë;

(3) Humbje e ulët pa ngarkesë për të kursyer konsumin e energjisë për funksionimin e përditshëm.

■ Modaliteti i instalimeve elektrike

Lidhja YNyn

Transformatori me këtë mënyrë lidhjeje përgjithësisht përdor bërthamë hekuri trefazore me tre kolona, ​​dhe pika neutrale në anën e tensionit të lartë mund të lidhet me një bobinë shtypëse harku për të realizuar tokëzimin. Megjithatë, kur rryma e sekuencës zero të tokëzuar me një fazë rrjedh përmes mbështjelljes së anës së tensionit të lartë, potenciali magnetik i sekuencës zero i gjeneruar nuk mund të balancohet nga potenciali magnetik sekondar, dhe fluksi magnetik i sekuencës zero në të njëjtin drejtim nuk mund të formojë një lak në bërthamën e hekurit me tre kolona, ​​kështu që një numër i madh i fluksit magnetik të sekuencës zero mund të kalojë vetëm përmes kapëses, vajit dhe trupit të rezervuarit të vajit për të formuar një lak të mbyllur, duke shkaktuar kështu humbje shtesë në rezervuarin e vajit dhe kapësen, duke rezultuar në mbinxehje lokale. Shfrytëzimi i kapacitetit të transformatorit është i kufizuar. Rregulloret përkatëse të funksionimit të sektorit të energjisë të Kinës kanë bërë dispozitat e mëposhtme mbi gjendjen e punës të bobinës shtypëse të harkut të lidhjes së pikës neutrale të transformatorit të lidhjes YNyn:

(1) Kapaciteti i bobinës së shuarjes së harkut nuk duhet të kalojë 20% të kapacitetit nominal të transformatorit;

(2) Rënia e tensionit të sekuencës zero e gjeneruar nga rryma e sekuencës zero që rrjedh nëpër bobinën e shuarjes së harkut në transformator nuk duhet të kalojë 10% të tensionit të fazës nominale;

Mënyra e lidhjes së transformatorit të lidhjes YNd dhe bobinës së shtypjes së harkut XL karakterizohet nga fakti që lidhja trekëndore në anën sekondare mund të sigurojë një rrugë të mbyllur me rrymë sekuence zero, kështu që reaktansa e sekuencës zero është e vogël. Përveç kësaj, meqenëse potenciali magnetik i sekuencës zero i mbështjelljeve primare dhe sekondare në secilën kolonë kryesore është i balancuar, rrjedhja magnetike e sekuencës zero është gjithashtu e vogël. Megjithatë, kur mbështjellja e lidhjes YN është jashtë, humbja shtesë e sekuencës zero e shkaktuar në rezervuarin e vajit dhe komponentët e tjerë nuk mund të shmanget plotësisht. Kur është e lidhur me bobinë shtypëse të harkut, shfrytëzimi i kapacitetit të saj do të jetë ende i kufizuar. Hulumtimi i testeve të huaja tregon se mënyra e lejuar e punës së transformatorit të tokëzimit të lidhur me YNd është:

(1) Kur ngarkesa e plotë sekondare është normale, kapaciteti i bobinës së shuarjes së harkut të lidhur në anën YN nuk duhet të kalojë 50% të kapacitetit nominal të transformatorit;

(2) Kur ngarkesa sekondare është vetëm 50% e kapacitetit të transformatorit në kohë normale, kapaciteti i bobinës së shuarjes së harkut mund të jetë i barabartë me kapacitetin nominal të transformatorit.

Edhe pse ana dytësore e kësaj lidhjeje mund të furnizojë me energji ngarkesat rajonale ose vetë nënstacionin, zbatimi i saj do të jetë shumë i kufizuar sepse lidhja trekëndore është e vështirë të furnizojë me energji përdoruesit hibridë të energjisë dhe ndriçimit në të njëjtën kohë.

Lidhja YN me d të hapur është e lidhur me spiralen XL të shtypjes së harkut, e cila është e ngjashme me lidhjen YNd. Mënyra e lidhjes së d të hapur mund të lidhet me një rezistencë ose reaktor në anën e trekëndëshit të hapur për të rregulluar reaktancën zero të transformatorit, dhe lidhja e rezistencës gjithashtu mund të shtypë rezonancën ferromagnetike të rrjetit. Nëse përdoret bërthama trefazore prej hekuri me pesë kolona, ​​vlera e impedancës zero të renditjes gjithashtu mund të rritet shumë, dhe është madje e mundur të hiqet një spirale shtypëse e harkut, por struktura është komplekse dhe kostoja rritet. Përveç kësaj, përdorimi dytësor i lidhjes me trekëndësh të hapur nuk mund të përmbushë nevojat e furnizimit me energji për ngarkesat rajonale dhe vetë-përdorimin e energjisë, kështu që kjo metodë nuk përdoret gjerësisht.

Transformatori i lidhjes ZN, yn është i lidhur me bobinën e shtypjes së harkut XL, e cila është një mënyrë e zakonshme lidhjeje për transformatorin e tokëzimit. Meqenëse potenciali magnetik i sekuencës zero në gjysmën e sipërme dhe të poshtme të mbështjelljeve në të njëjtën kolonë me bërthamë hekuri të metodës së lidhjes zigzag është po aq i njëjtë dhe ka drejtim të kundërt, gjë që kundërvepron me njëra-tjetrën, fluksi i rrjedhjes së sekuencës zero reduktohet në një vlerë shumë të vogël, kështu që vlera e reaktancës së sekuencës zero është shumë e vogël, dhe kapaciteti i tij mund të jetë i barabartë me kapacitetin e bobinës së shtypjes së harkut të lidhur.

Transformatori i tokëzimit që përdoret gjerësisht në vend dhe jashtë vendit lidhet kryesisht në këtë mënyrë. Meqenëse metoda e kryqëzimit yn përdoret në anën e tensionit të ulët, ajo mund të furnizojë energji lokale ose energjinë vetëpërdorimtare të nënstacionit në të njëjtën kohë. Kapaciteti i anës së tensionit të ulët është zakonisht më i vogël se ai i anës së tensionit të lartë. Në shumicën e rasteve, kapaciteti i anës së tensionit të ulët është brenda diapazonit 80-200kVA.

Edhe pse kapaciteti i vlerësuar i anës së tensionit të lartë mund të jetë i barabartë me kapacitetin e spirales së lidhur për shtypjen e harkut, lidhja në formë Z do të ketë 1.15 herë më shumë kthesa sesa lidhja në formë Y, kështu që kapaciteti aktual i transformatorit të tokëzimit duhet të jetë 1.15 herë më i madh se kapaciteti i spirales së shtypjes së harkut.

■ Parimi i punës

Diagrami i parimit të punës së transformatorit të tokëzimit në rast të defektit njëfazor në sistem ilustrohet nga instalimet elektrike të zakonshme ZNyn. Kur transformatori i tokëzimit kalon nëpër një madhësi të caktuar të rrymës së sekuencës zero gjatë funksionimit, rryma që rrjedh nëpër dy mbështjelljet njëfazore në të njëjtën kolonë me bërthamë hekuri është në drejtime të kundërta dhe madhësia është e barabartë, kështu që potenciali magnetik i gjeneruar nga rryma e sekuencës zero është pikërisht i kundërt me kompensimin, kështu që impedanca e sekuencës zero është gjithashtu shumë e vogël.

Kur transformatori i tokëzimit dështon, pika neutrale mund të rrjedhë përmes rrymës së kompensimit. Për shkak të impedancës së vogël të sekuencës zero, kur rryma e sekuencës zero kalon, rënia e tensionit të impedancës së gjeneruar duhet të jetë sa më e vogël të jetë e mundur për të siguruar sigurinë e sistemit. Meqenëse transformatori i tokëzimit ka karakteristikat e impedancës së ulët të sekuencës zero, kur ndodh një defekt i tokëzimit me një fazë në fazën C, rryma e tokëzimit I e fazës C rrjedh në pikën neutrale përmes tokëzimit dhe ndahet në tre pjesë të barabarta për të rrjedhur në transformatorin e tokëzimit. Meqenëse rrymat trefazore që rrjedhin në transformatorin e tokëzimit janë të barabarta, zhvendosja e pikës neutrale N mbetet e pandryshuar dhe tensioni i linjës trefazore mbetet simetrik.

Megjithatë, në procesin e prodhimit, kthesat dhe dimensionet gjeometrike të mbështjelljeve të sipërme dhe të poshtme të mbështjelljes me tension të lartë nuk mund të jenë plotësisht të barabarta, gjë që e bën të pamundur që potenciali magnetik i gjeneruar nga rryma e sekuencës zero të zhvendoset saktësisht në drejtim të kundërt, dhe prapë gjeneron një impedancë të caktuar të sekuencës zero, zakonisht rreth 6-10 Ω. Krahasuar me impedancën e sekuencës zero të transformatorit të lidhur me yll prej 600 Ω, avantazhet e tij janë të vetëkuptueshme. Përveç kësaj, transformatori i tokëzimit zigzag mund ta bëjë gjithashtu humbjen e rrymës pa ngarkesë dhe pa ngarkesë sa më të vogël të jetë e mundur. Krahasuar me transformatorin e zakonshëm të lidhjes yll, çdo bërthamë hekuri fazore e transformatorit të lidhjes zigzag përbëhet nga mbështjellje të dy kolonave me bërthamë hekuri. Sipas diagramit të tij vektorial, kur krahasohet me transformatorin e zakonshëm të lidhjes yll, ai duhet të mbështillet 1.16 herë më shumë kur tensioni është i njëjtë. Amplituda e impedancës së sekuencës zero dhe impedancës së sekuencës pozitive të rrjetit të shpërndarjes urbane me tokëzim njëfazor nën modalitetin e tokëzimit me rezistencë të pikës neutrale ndryshon shumë. Kur kalojnë rryma trefazore pozitive dhe negative, potenciali magnetik në secilën kolonë me bërthamë hekuri të transformatorit të tokëzimit është shuma e fazorëve të potencialit magnetik të dy mbështjelljeve me faza të ndryshme në kolonën me bërthamë hekuri. Potenciali magnetik në tre shtyllat me bërthamë hekuri është një grup sasish ekuilibri trefazore me një ndryshim faze prej 120°. Fluksi magnetik i gjeneruar mund të formojë një lak në tre shtyllat me bërthamë hekuri. Rezistenca magnetike e qarkut magnetik është e vogël, fluksi magnetik është i madh dhe potenciali i induktuar është i madh, duke treguar një impedancë të madhe me bërthamë pozitive dhe negative; Prandaj, transformatori i tokëzimit ka karakteristikat e impedancës së madhe me bërthamë pozitive dhe negative dhe impedancës së vogël me bërthamë zero.

■ Parametrat kryesorë teknikë

Për të përmbushur nevojat e kompensimit të tokëzimit të spirales së shtypjes së harkut në rrjetin e shpërndarjes, si dhe për të përmbushur nevojat e fuqisë së nënstacionit dhe ngarkesës së ndriçimit, zgjidhet transformatori i lidhjes së tipit Z dhe parametrat kryesorë të transformatorit të tokëzimit duhet të vendosen në mënyrë të arsyeshme.

(1) Kapaciteti i anës primare të transformatorit të tokëzimit me kapacitet të vlerësuar duhet të përputhet me kapacitetin e bobinës së shtypjes së harkut. Sipas specifikimit të kapacitetit të bobinës ekzistuese të shtypjes së harkut, rekomandohet që kapaciteti i transformatorit të tokëzimit të jetë 1.05-1.15 herë më i madh se kapaciteti i bobinës së shtypjes së harkut. Për shembull, kapaciteti i transformatorit të tokëzimit të pajisur me një bobinë shtypëse të harkut 200kVA është 215kVA.

(2) Rryma totale që rrjedh nëpër pikën neutrale të transformatorit në rast të defektit njëfazor të rrymës së kompensimit të pikës neutrale:

Ku:

U është tensioni i linjës së rrjetit të shpërndarjes (V); Zx është impedanca e bobinës së shuarjes së harkut (Ω);

Zd është impedanca primare e sekuencës zero të transformatorit të tokëzimit (Ω/fazë);

Zs është impedanca e sistemit (Ω);

Kohëzgjatja e rrymës së kompensimit të pikës neutrale duhet të jetë e njëjtë me atë të bobinës së shuarjes së harkut, e cila duhet të jetë 2 orë siç specifikohet.

(3) Impedanca e sekuencës zero Impedanca e sekuencës zero është një parametër i rëndësishëm i transformatorit të tokëzimit, i cili ka një ndikim të rëndësishëm në mbrojtjen e relesë për të kufizuar rrymën e qarkut të shkurtër të tokëzimit njëfazor dhe për të shtypur mbitensionin. Për transformatorët e tokëzimit të lidhur zigzag (tipi Z) dhe yll/deltë të hapur pa bobina sekondare, ekziston vetëm një impedancë, përkatësisht impedanca e sekuencës zero, në mënyrë që departamenti i prodhimit të mund të përmbushë kërkesat e departamentit të energjisë.

(4) Humbja është një parametër i rëndësishëm i performancës së transformatorit të tokëzimit. Për transformatorin e tokëzimit me bobinë sekondare, humbja e tij pa ngarkesë mund të jetë e njëjtë me atë të transformatorit me mbështjellje të dyfishtë me të njëjtin kapacitet. Për humbjen e ngarkesës, kur ana sekondare është në funksionim me ngarkesë të plotë, humbja e ngarkesës së anës primare është më e vogël se ajo e transformatorit me mbështjellje të dyfishtë me të njëjtin kapacitet si ana sekondare për shkak të ngarkesës së lehtë të anës primare.

(5) Sipas standardit kombëtar, rritja e temperaturës së transformatorit të tokëzimit është si më poshtë:

1) Rritja e temperaturës nën rrymën e vazhdueshme nominale duhet të jetë në përputhje me dispozitat e standardit kombëtar për transformatorët e tipit të thatë të transformatorëve të përgjithshëm të fuqisë, por zbatohet kryesisht për transformatorët e tokëzimit me ngarkesë të shpeshtë në anën sekondare;

2) Kur kohëzgjatja e rrymës së ngarkesës afatshkurtër është më pak se 10 sekonda (kryesisht kur pika neutrale është e lidhur me rezistencën), rritja e temperaturës duhet të jetë në përputhje me dispozitat e transformatorit standard kombëtar të fuqisë mbi kufirin e rritjes së temperaturës në kushtet e qarkut të shkurtër;

3) Rritja e temperaturës së transformatorit të tokëzimit dhe bobinës së shtypjes së harkut kur veprojnë së bashku duhet të jetë në përputhje me dispozitat mbi rritjen e temperaturës së bobinës së shtypjes së harkut: temperatura e mbështjelljes që rrjedh vazhdimisht përmes rrymës së vlerësuar është 80K, e cila zbatohet kryesisht për transformatorin e tokëzimit me lidhje yll/deltelë të hapur; Për mbështjelljen me kohën maksimale të rrjedhjes së rrymës së vlerësuar të specifikuar si 2 orë, temperatura e specifikuar është 100K.