Mula sa pag-uuri hanggang sa mode ng mga kable, ang pinakakomprehensibong paliwanag ng grounding transformer

Ang mga 6kV, 10kV, at 35kV na power grid sa sistema ng kuryente ay karaniwang gumagamit ng neutral ungrounded operation mode. Ang low-voltage na bahagi ng pangunahing transformer sa power grid ay karaniwang konektado sa paraang tatsulok, at walang neutral point na maaaring i-ground. Kapag may single-phase grounding fault na nangyari sa isang neutral ungrounded system, ang line voltage triangle ay nananatiling simetriko. Ang power system ay maaaring patuloy na mag-supply ng kuryente sa mga gumagamit sa loob ng 1 hanggang 2 oras, at ang capacitive current ay medyo maliit (mas mababa sa 10A), na hindi magdudulot ng intermittent arc. Ang ilang transient grounding fault ay maaaring awtomatikong mawala, na napakaepektibo para sa pagpapabuti ng reliability ng power supply at pagbabawas ng mga aksidente sa power outage. Gayunpaman, sa patuloy na paglawak ng urban power grid at ang patuloy na pagtaas ng mga cable outgoing lines, ang capacitive current ng sistema papunta sa lupa ay tumataas nang husto, at ang capacitive current na dumadaloy sa fault point pagkatapos ng single-phase grounding ay malaki (mahigit sa 10A).

Ang arko ay hindi madaling mapatay, madaling ma-excite ang ferromagnetic resonance overvoltage at makagawa ng intermittent arc light grounding overvoltage, na maaaring magdulot ng pinsala sa pagkakabukod, ma-trip ang linya at mapalawak ang aksidente.

Partikular:

Ang paulit-ulit na pagkalipol at muling pagsiklab ng single-phase grounding arc ay magreresulta sa over-voltage ng arc grounding na may amplitude na hanggang 4U (ang U ay ang pinakamataas na halaga ng normal na phase voltage) o mas mataas at mas matagal na tagal, na magdudulot ng malaking pinsala sa insulasyon ng mga kagamitang elektrikal at magdudulot ng pagkasira sa mahinang insulasyon; Magdudulot ng malalaking pagkalugi.

Ang paghihiwalay ng hangin na dulot ng patuloy na arko ay sumisira sa pagkakabukod ng nakapalibot na hangin at madaling kapitan ng phase-to-phase short circuit.

Ang ferromagnetic resonance over-voltage ay maaaring madaling masunog ang voltage transformer at magdulot ng pinsala sa arrester, na maaari pang maging sanhi ng pagsabog nito. Ang mga epektong ito ay seryosong magbabanta sa insulasyon ng mga kagamitan sa power grid at maglalagay sa panganib sa ligtas na operasyon ng power grid.

Upang mabawasan ang capacitive current sa ground sakaling magkaroon ng single-phase grounding fault, kinakailangang magkabit ng arc suppression coil at iba pang compensation device sa neutral point ng transformer. Samakatuwid, kinakailangang manu-manong magtakda ng neutral point upang ang arc suppression coil ay maikonekta sa neutral point upang mabawasan ang grounding short-circuit breaking current at mapabuti ang pagiging maaasahan ng power supply ng sistema.

■ Kasalukuyang gamit sa loob at labas ng bansa

Ang grounding transformer sa Tsina ay karaniwang gumagamit ng Z-type wiring (o zigzag wiring). Upang makatipid sa puhunan at espasyo sa substation, isang third winding ang karaniwang idinaragdag sa grounding transformer upang palitan ang transformer na ginagamit upang magsuplay ng kuryente para sa kagamitang ginagamit sa substation. Ayon sa pambansang pamantayan ng Reactor, ang grounding mode ng grounding transformer ay maaaring hatiin sa direct grounding; Ito ay grounded sa pamamagitan ng reactor, resistance at arc suppression coil. Ang direct grounding ay hindi pa ginagamit sa Tsina, ngunit ang ilang departamento ng pananaliksik sa kuryente ay nagsimula nang talakayin ang aspetong ito. Ang grounding transformer sa mga dayuhang bansa ay karaniwang gumagamit ng Z-type connection, na ginagamit para sa 10kV ungrounded system at bumubuo sa grounding protection ng distribution network. Kapag ang sistema ay may grounding fault, ang grounding transformer ay nagpapakita ng mataas na impedance sa positive sequence at negative sequence current at mababang resistance sa zero sequence current, na ginagawang maaasahan ang grounding protection.

■ Tatlong-yugtong grounding transformer

Three-phase grounding transformer Ang ganitong uri ng transformer ay gumagamit ng Z-type wiring (o zigzag wiring). Ang pagkakaiba sa mga ordinaryong transformer ay ang bawat phase coil ay nahahati sa dalawang grupo at nakabalot sa magnetic pole ng phase na ito nang pabaligtad. Ang bentahe ng koneksyon na ito ay ang zero sequence magnetic flux ay maaaring dumaloy sa magnetic pole, habang ang zero sequence magnetic flux ng mga ordinaryong transformer ay dumadaloy sa magnetic leakage circuit. Samakatuwid, ang zero sequence impedance ng Z-type grounding transformer ay napakaliit (mga 10 Ω), habang ang sa mga ordinaryong transformer ay mas malaki. Ayon sa mga regulasyon, ang kapasidad ng ordinaryong transformer na may arc suppression coil ay hindi dapat lumagpas sa 20% ng kapasidad ng transformer. Ang Z-type transformer ay maaaring lagyan ng arc suppression coil na may kapasidad na 90%~100%. Bilang karagdagan sa arc suppression coil, ang grounding transformer ay maaari ding lagyan ng secondary load, na maaaring pumalit sa station transformer, kaya nakakatipid ng gastos sa pamumuhunan.

■ Transpormador na pang-grounding na may iisang yugto

Single phase grounding transformer Ang single phase grounding transformer ay pangunahing ginagamit para sa generator na may neutral point at neutral point grounding resistance cabinet ng Satons transformer upang mabawasan ang gastos at dami ng resistance cabinet.

■ Mga katangian ng pagtatrabaho

(1) Mababang zero sequence impedance upang matiyak ang output ng zero sequence current;

(2) Mataas na excitation impedance upang mabawasan ang no-load current;

(3) Mababang pagkawala ng walang karga upang makatipid sa pagkonsumo ng enerhiya para sa pang-araw-araw na operasyon.

■ Paraan ng pag-kable

Koneksyon ng YNyn

Ang transformer na may ganitong connection mode ay karaniwang gumagamit ng three-phase three column iron core, at ang neutral point sa high-voltage side ay maaaring ikonekta sa arc suppression coil upang maisakatuparan ang grounding. Gayunpaman, kapag ang single-phase grounded zero sequence current ay dumadaloy sa high-voltage side winding, ang nabuong zero sequence magnetic potential ay hindi maaaring balansehin ng secondary magnetic potential, at ang zero sequence magnetic flux sa parehong direksyon ay hindi maaaring bumuo ng loop sa three column iron core, kaya ang isang malaking bilang ng zero sequence magnetic flux ay maaari lamang dumaan sa clamp, oil at oil tank body upang bumuo ng closed loop, kaya nagiging sanhi ng karagdagang pagkawala sa oil tank at clamp, na nagreresulta sa local overheating. Limitado ang paggamit ng kapasidad ng transformer. Ang mga kaugnay na regulasyon sa operasyon ng sektor ng kuryente ng Tsina ay gumawa ng mga sumusunod na probisyon sa estado ng paggana ng neutral point connection arc suppression coil ng YNyn connection transformer:

(1) Ang kapasidad ng arc suppression coil ay hindi dapat lumagpas sa 20% ng rated na kapasidad ng transformer;

(2) Ang zero sequence voltage drop na nalilikha ng zero sequence current na dumadaloy sa arc suppression coil sa transformer ay hindi dapat lumagpas sa 10% ng rated phase voltage;

Ang paraan ng koneksyon ng YNd connection transformer at arc suppression coil XL ay nailalarawan sa pamamagitan ng ang triangular na koneksyon sa pangalawang bahagi ay maaaring magbigay ng isang saradong landas ng zero sequence current, kaya maliit ang zero sequence reactance. Bukod pa rito, dahil balanse ang zero sequence magnetic potential ng primary at secondary windings sa bawat core column, maliit din ang zero sequence magnetic leakage. Gayunpaman, kapag ang YN connection winding ay nasa labas, ang karagdagang zero sequence loss na dulot ng oil tank at iba pang mga bahagi ay hindi maaaring ganap na maiwasan. Kapag ito ay nakakonekta sa arc suppression coil, ang paggamit ng kapasidad nito ay limitado pa rin. Ipinapakita ng mga pananaliksik sa ibang bansa na ang pinapayagang paraan ng pagtatrabaho ng YNd connected grounding transformer ay:

(1) Kapag normal ang pangalawang buong karga, ang kapasidad ng arc suppression coil na konektado sa gilid ng YN ay hindi dapat lumagpas sa 50% ng rated na kapasidad ng transformer;

(2) Kapag ang pangalawang karga ay 50% lamang ng kapasidad ng transformer sa mga ordinaryong oras, ang kapasidad ng arc suppression coil ay maaaring maging katumbas ng rated na kapasidad ng transformer.

Bagama't ang pangalawang bahagi ng koneksyon na ito ay maaaring magsuplay ng kuryente sa mga regional load o sa mismong substation, ang aplikasyon nito ay magiging lubhang limitado dahil ang triangular na koneksyon ay mahirap magsuplay ng kuryente sa mga gumagamit ng hybrid power at ilaw nang sabay.

Ang YN, open d connection ay konektado sa arc-suppression coil XL, na katulad ng YNd connection. Ang connection mode ng open d ay maaaring konektado sa isang resistor o reactor sa gilid ng open triangle upang ayusin ang zero-sequence reactance ng transformer, at ang koneksyon ng resistor ay maaari ring sugpuin ang ferromagnetic resonance ng network. Kung gagamitin ang three-phase five column iron core, ang zero sequence impedance value ay maaari ring lubos na mapataas, at posible ring alisin ang arc suppression coil, ngunit ang istraktura ay kumplikado at ang gastos ay tumataas. Bilang karagdagan, ang pangalawang paggamit ng open triangle connection ay hindi maaaring matugunan ang mga pangangailangan ng power supply sa mga regional load at self-use power, kaya ang pamamaraang ito ay hindi malawakang ginagamit.

Ang ZN, yn connection transformer ay konektado sa arc suppression coil XL, na isang karaniwang connection mode para sa grounding transformer. Dahil ang zero sequence magnetic potential sa upper at lower half windings sa iisang iron core column ng zigzag connection method ay pareho lang ang laki at magkasalungat na direksyon, na siyang nagkokontra sa isa't isa, ang zero sequence leakage flux ay nababawasan sa napakaliit na halaga, kaya ang zero sequence reactance value nito ay napakaliit, at ang kapasidad nito ay maaaring maging katumbas ng kapasidad ng konektadong arc suppression coil.

Ang grounding transformer na malawakang ginagamit sa loob at labas ng bansa ay pangunahing konektado sa ganitong paraan. Dahil ang pamamaraan ng yn junction ay ginagamit sa low-voltage side, maaari itong magsuplay ng lokal na kuryente o ng self-use power ng substation nang sabay. Ang kapasidad ng low voltage side ay karaniwang mas maliit kaysa sa high voltage side. Sa karamihan ng mga kaso, ang kapasidad ng low voltage side ay nasa loob ng saklaw na 80-200kVA.

Bagama't ang rated na kapasidad ng high-voltage side ay maaaring katumbas ng kapasidad ng konektadong arc suppression coil, ang hugis-Z na koneksyon ay magkakaroon ng 1.15 beses na mas maraming ikot kaysa sa hugis-Y na koneksyon, kaya ang aktwal na kapasidad ng grounding transformer ay dapat na 1.15 beses ng kapasidad ng arc suppression coil.

■ Prinsipyo ng Paggawa

Ang diagram ng prinsipyo ng paggana ng grounding transformer kung sakaling magkaroon ng single-phase fault sa sistema ay inilalarawan ng karaniwang ZNyn wiring. Kapag ang grounding transformer ay dumadaan sa isang tiyak na laki ng zero sequence current habang ginagamit, ang current na dumadaloy sa dalawang single-phase windings sa iisang iron core column ay nasa magkabilang direksyon at ang laki ay magkapareho, kaya ang magnetic potential na nalilikha ng zero sequence current ay kabaligtaran lamang sa offset, kaya ang zero sequence impedance ay napakaliit din.

Kapag nabigo ang grounding transformer, ang neutral point ay maaaring dumaloy sa compensation current. Dahil sa maliit na zero-sequence impedance, kapag dumaan ang zero-sequence current, ang impedance voltage drop na nalilikha ay dapat na kasingliit hangga't maaari upang matiyak ang kaligtasan ng sistema. Dahil ang grounding transformer ay may mga katangian ng mababang zero sequence impedance, kapag ang isang single-phase grounding fault ay nangyayari sa phase C, ang phase C ground current I ay dumadaloy papunta sa neutral point sa pamamagitan ng ground, at nahahati sa tatlong pantay na bahagi upang dumaloy papunta sa grounding transformer. Dahil ang three-phase currents na dumadaloy papunta sa grounding transformer ay pantay, ang displacement ng neutral point N ay nananatiling hindi nagbabago, at ang three-phase line voltage ay nananatiling simetriko.

Gayunpaman, sa proseso ng pagmamanupaktura, ang mga pagliko at heometrikong sukat ng itaas at ibabang paikot-ikot ng high-voltage winding ay hindi maaaring maging ganap na magkapantay, na siyang dahilan kung bakit imposibleng eksaktong ma-offset ang magnetic potential na nalilikha ng zero sequence current sa kabaligtarang direksyon, at nakakabuo pa rin ng isang tiyak na zero sequence impedance, kadalasan ay humigit-kumulang 6-10 Ω. Kung ikukumpara sa zero sequence impedance ng star connected transformer na 600 Ω, kitang-kita ang mga bentahe nito. Bukod pa rito, kayang gawing maliit hangga't maaari ng zigzag grounding transformer ang no-load current at no-load loss. Kung ikukumpara sa ordinaryong star connection transformer, ang bawat phase iron core ng zigzag connection transformer ay binubuo ng mga paikot-ikot na may dalawang haligi ng iron core. Ayon sa vector diagram nito, kung ikukumpara sa ordinaryong star connection transformer, kailangan itong i-wound nang 1.16 beses na mas marami kapag pareho ang boltahe. Malaki ang pagkakaiba ng amplitude ng zero sequence impedance at positive sequence impedance ng urban distribution network na may single-phase grounding sa ilalim ng neutral point resistance grounding mode. Kapag dumadaloy ang mga three-phase positive at negative sequence current, ang magnetic potential sa bawat iron core column ng grounding transformer ay ang kabuuan ng mga phasor ng magnetic potential ng dalawang windings na may magkaibang phase sa iron core column. Ang magnetic potential sa tatlong iron core pillars ay isang grupo ng mga three-phase equilibrium quantities na may phase difference na 120°. Ang magnetic flux na nabuo ay maaaring bumuo ng isang loop sa tatlong iron core pillars. Maliit ang magnetic resistance ng magnetic circuit, malaki ang magnetic flux, at malaki ang induced potential, na nagpapakita ng malaking positive sequence at negative sequence impedance; samakatuwid, ang grounding transformer ay may mga katangian ng malaking positive at negative sequence impedance at maliit na zero sequence impedance.

■ Pangunahing teknikal na mga parameter

Upang matugunan ang mga pangangailangan ng arc suppression coil grounding compensation sa distribution network, at matugunan din ang mga pangangailangan ng substation power at lighting load, pinipili ang Z-type connection transformer, at ang mga pangunahing parameter ng grounding transformer ay kailangang makatwirang itakda.

(1) Ang pangunahing kapasidad sa gilid ng grounding transformer na may rated na kapasidad ay dapat tumugma sa kapasidad ng arc suppression coil. Ayon sa ispesipikasyon ng kapasidad ng umiiral na arc suppression coil, inirerekomenda na itakda ang kapasidad ng grounding transformer bilang 1.05-1.15 beses ng kapasidad ng arc suppression coil. Halimbawa, ang kapasidad ng grounding transformer na may isang 200kVA arc suppression coil ay 215kVA.

(2) Kabuuang kuryenteng dumadaloy sa neutral point ng transformer sakaling magkaroon ng single-phase fault ng neutral point compensation current:

Saan:

Ang U ay ang boltahe ng linya ng network ng distribusyon (V); ang Zx ay ang impedance ng arc suppression coil (Ω);

Ang Zd ay ang pangunahing zero sequence impedance ng grounding transformer (Ω/phase);

Ang Zs ay ang impedance ng sistema (Ω);

Ang tagal ng neutral point compensation current ay dapat kapareho ng sa arc suppression coil, na dapat ay 2 oras gaya ng tinukoy.

(3) Zero sequence impedance Ang zero sequence impedance ay isang mahalagang parameter ng grounding transformer, na may mahalagang impluwensya sa proteksyon ng relay upang limitahan ang single-phase grounding short-circuit current at sugpuin ang overvoltage. Para sa mga zigzag (Z type) at star/open delta connected grounding transformer na walang secondary coils, mayroon lamang isang impedance, lalo na ang zero sequence impedance, upang matugunan ng departamento ng pagmamanupaktura ang mga kinakailangan ng departamento ng kuryente.

(4) Ang pagkawala ay isang mahalagang parameter ng pagganap ng grounding transformer. Para sa grounding transformer na may secondary coil, ang pagkawala nito nang walang karga ay maaaring kapareho ng sa double winding transformer na may parehong kapasidad. Para sa pagkawala ng karga, kapag ang pangalawang bahagi ay nasa full load operation, ang pagkawala ng karga ng pangunahing bahagi ay mas mababa kaysa sa double winding transformer na may parehong kapasidad ng pangalawang bahagi dahil sa magaan na karga ng pangunahing bahagi.

(5) Ayon sa pambansang pamantayan, ang pagtaas ng temperatura ng grounding transformer ay ang mga sumusunod:

1) Ang pagtaas ng temperatura sa ilalim ng rated continuous current ay dapat sumunod sa mga probisyon ng pambansang pamantayan para sa mga dry type transformer ng mga general power transformer, ngunit ito ay pangunahing naaangkop sa mga grounding transformer na may madalas na load sa pangalawang bahagi;

2) Kapag ang tagal ng short-time load current ay mas mababa sa 10s (pangunahin kapag ang neutral point ay konektado sa resistance), ang pagtaas ng temperatura ay dapat sumunod sa mga probisyon ng pambansang pamantayan ng power transformer sa limitasyon ng pagtaas ng temperatura sa ilalim ng mga kondisyon ng short circuit;

3) Ang pagtaas ng temperatura ng grounding transformer at ng arc suppression coil kapag sabay na ginagamit ay dapat sumunod sa mga probisyon sa pagtaas ng temperatura ng arc suppression coil: ang temperatura ng winding na patuloy na dumadaloy sa rated current ay 80K, na pangunahing naaangkop sa star/open delta connection grounding transformer; Para sa winding na may pinakamataas na oras ng daloy ng rated current na tinukoy bilang 2h, ang tinukoy na temperatura ay 100K.