Від класифікації до способу підключення, найвичерпніше пояснення заземлюючого трансформатора

Електромережі 6 кВ, 10 кВ і 35 кВ в енергосистемі зазвичай приймають режим роботи без заземлення нейтралі. Сторона низької напруги головного трансформатора в електромережі зазвичай з’єднана у вигляді трикутника, і немає нейтральної точки, яку можна заземлити. Коли в незаземленій нейтралі виникає однофазне замикання на заземлення, трикутник лінійної напруги залишається симетричним. Система живлення може продовжувати подавати електроенергію користувачам протягом 1-2 годин, а ємнісний струм є відносно малим (менше 10 А), що не спричинить переривчастої дуги. Деякі короткочасні замикання заземлення можуть зникати автоматично, що є дуже ефективним для підвищення надійності електропостачання та зменшення аварій з відключенням електроенергії. Однак із постійним розширенням міської електромережі та безперервним збільшенням кабельних вихідних ліній ємнісний струм системи до землі різко зростає, а ємнісний струм, що протікає через точку замикання після однофазного заземлення, є великим (більш ніж 10A).

Дугу непросто загасити, легко збудити перенапругу феромагнітного резонансу та створити переривчасту перенапругу заземлення, що може призвести до пошкодження ізоляції, розриву лінії та збільшення аварії

зокрема:

Періодичне згасання та повторне запалювання однофазної дуги заземлення призведе до перенапруги заземлення дуги з амплітудою до 4 U (U — пікове значення нормальної фазної напруги) або вище та тривалої тривалості, що завдасть великої шкоди ізоляції електрообладнання. і викликають пробій при слабкій ізоляції; Заподіяти великі втрати.

Повітряна дисоціація, спричинена безперервною дугою, руйнує ізоляцію навколишнього повітря та може призвести до фазового короткого замикання.

Перенапруга феромагнітного резонансу може легко спалити трансформатор напруги та спричинити пошкодження розрядника, що навіть може призвести до вибуху розрядника. Ці наслідки серйозно загрожуватимуть ізоляції обладнання електромережі та безпечній експлуатації електромережі.

Для зменшення ємнісного струму на землю при однофазному замиканні на землю необхідно в нейтральній точці трансформатора встановити дугогасильну котушку та інші компенсаційні пристрої. Тому необхідно вручну встановити нейтральну точку, щоб дугогасильну котушку можна було під’єднати в нейтральній точці, щоб зменшити струм відключення від короткого замикання на землю та підвищити надійність електропостачання системи.

■ Поточне використання вдома та за кордоном

Трансформатор заземлення в Китаї зазвичай використовує проводку типу Z (або зигзагоподібну). Щоб заощадити інвестиції та простір підстанції, третя обмотка зазвичай додається до заземлюючого трансформатора, щоб замінити трансформатор, який використовується для живлення обладнання, що використовується на підстанції. Відповідно до національного стандарту реактора режим заземлення заземлюючого трансформатора можна розділити на пряме заземлення; Він заземлений через реактор, котушку опору та дугогасіння. У Китаї пряме заземлення не використовувалося, але деякі дослідницькі відділи електроенергетики почали обговорювати цей аспект. Заземлюючий трансформатор у зарубіжних країнах зазвичай використовує з’єднання Z-типу, яке використовується для незаземленої системи 10 кВ і є захистом заземлення розподільної мережі. Коли система має замикання на заземлення, заземлюючий трансформатор має високий опір для струму прямої та зворотної послідовності та низький опір для струму нульової послідовності, завдяки чому захист від заземлення працює надійно.

■ Трифазний трансформатор заземлення

Трифазний трансформатор із заземленням У цьому типі трансформатора використовується проводка Z-типу (або зигзагоподібна). Відмінність від звичайних трансформаторів полягає в тому, що кожна фазна котушка розділена на дві групи і намотана на магнітний полюс цієї фази навпаки. Перевага цього підключення полягає в тому, що магнітний потік нульової послідовності може протікати вздовж магнітного полюса, тоді як магнітний потік нульової послідовності звичайних трансформаторів тече вздовж ланцюга магнітного витоку. Таким чином, імпеданс нульової послідовності заземлюючих трансформаторів Z-типу дуже малий (близько 10 Ом), тоді як у звичайних трансформаторів набагато більший. Відповідно до нормативів потужність звичайного трансформатора з дугогасильною котушкою не повинна перевищувати 20% потужності трансформатора. Трансформатор Z-типу може бути оснащений дугогасильною котушкою з потужністю 90% ~ 100%. На додаток до дугогасильної котушки, заземлюючий трансформатор також може бути оснащений вторинним навантаженням, яке може замінити трансформатор станції, таким чином заощаджуючи інвестиційні витрати.

■ Однофазний заземлюючий трансформатор

Однофазний заземлюючий трансформатор. Однофазний заземлюючий трансформатор в основному використовується для генератора з нейтральною точкою та шафою опору заземлення нейтральної точки трансформатора Satons, щоб зменшити вартість і об’єм шафи опору.

■ Робочі характеристики

(1) Низький імпеданс нульової послідовності для забезпечення вихідного струму нульової послідовності;

(2) Високий опір збудження для зменшення струму холостого ходу;

(3) Низькі втрати холостого ходу для економії споживання енергії для щоденної роботи.

■ Режим проводки

З'єднання YNyn

Трансформатор із таким режимом з’єднання зазвичай використовує трифазний залізний сердечник із трьома стовпцями, а нейтральну точку на стороні високої напруги можна під’єднати до дугогасильної котушки для реалізації заземлення. Однак, коли однофазний заземлений струм нульової послідовності протікає через високовольтну бічну обмотку, згенерований магнітний потенціал нульової послідовності не може бути врівноважений вторинним магнітним потенціалом, а магнітний потік нульової послідовності в тому самому напрямку не може сформувати петлю в залізний сердечник з трьома стовпцями, так що велика кількість магнітного потоку нульової послідовності може проходити лише через затискач, мастило та корпус масляного бака, щоб утворити замкнутий контур, що спричиняє додаткові втрати в масляному баку та затиску, що призводить до локального перегріву, Використання трансформаторної потужності обмежене. Відповідні правила експлуатації енергетичного сектору Китаю передбачили такі положення щодо робочого стану дугогасильної котушки з’єднання нейтральної точки з’єднувального трансформатора YNyn:

(1) Ємність дугогасильної котушки не повинна перевищувати 20% від номінальної потужності трансформатора;

(2) Падіння напруги нульової послідовності, спричинене струмом нульової послідовності, що протікає через котушку гасіння дуги в трансформаторі, не повинно перевищувати 10% від номінальної фазної напруги;

Режим з’єднання з’єднувального трансформатора YNd і дугогасильної котушки XL характеризується тим, що трикутне з’єднання на стороні вторинної обмотки може забезпечити замкнутий шлях струму нульової послідовності, тому реактивний опір нульової послідовності невеликий. Крім того, оскільки магнітний потенціал нульової послідовності первинної та вторинної обмоток на кожній колонці сердечника збалансований, магнітний витік нульової послідовності також невеликий. Однак, коли обмотка з’єднання YN розташована назовні, неможливо повністю уникнути додаткових втрат нульової послідовності, спричинених масляним баком та іншими компонентами. Коли він підключений до дугогасильної котушки, використання його потужності все одно буде обмеженим. Зарубіжні випробувальні дослідження показують, що допустимий режим роботи підключеного заземлюючого трансформатора YNd:

(1) Коли вторинне повне навантаження є нормальним, потужність дугогасильної котушки, підключеної на стороні YN, не повинна перевищувати 50% номінальної потужності трансформатора;

(2) Коли вторинне навантаження становить лише 50% потужності трансформатора у звичайний час, потужність дугогасильної котушки може дорівнювати номінальній потужності трансформатора.

Незважаючи на те, що вторинна сторона цього з’єднання може постачати електроенергію до регіональних навантажень або до самої підстанції, її застосування буде значно обмеженим, оскільки трикутне з’єднання важко одночасно постачати електроенергію користувачам гібридної електроенергії та освітлення.

YN, розімкнуте з'єднання d з'єднане з дугогасильною котушкою XL, яка подібна до з'єднання YNd. Режим підключення відкритого d може бути підключений до резистора або реактора на стороні відкритого трикутника для регулювання реактивного опору нульової послідовності трансформатора, а підключення резистора також може пригнічувати феромагнітний резонанс мережі. Якщо прийнято трифазний п’ятиколонковий залізний сердечник, значення імпедансу нульової послідовності також можна значно збільшити, і можна навіть не використовувати дугогасильну котушку, але структура є складною, а вартість зростає. Крім того, вторинне використання відкритого трикутника не може задовольнити потреби електропостачання регіональних навантажень і власного використання електроенергії, тому цей метод не має широкого застосування.

З'єднувальний трансформатор ZN, yn з'єднаний з дугогасильною котушкою XL, яка є звичайним способом підключення для заземлюючого трансформатора. Оскільки магнітний потенціал нульової послідовності у верхній і нижній половині обмоток на тій самій колоні із залізним сердечником методу зигзагоподібного з’єднання має однаковий розмір і протилежний напрямок, що протидіє один одному, потік витоку нульової послідовності зменшується до дуже малого значення. , так що значення реактивного опору нульової послідовності є дуже малим, а його потужність може дорівнювати потужності підключеної дугогасильної котушки.

Трансформатор заземлення, який широко використовується в країні та за кордоном, в основному підключається таким чином. Оскільки метод з'єднання yn використовується на стороні низької напруги, він може одночасно забезпечувати місцеве електроживлення або енергію для самостійного використання підстанції. Ємність сторони низької напруги зазвичай менша, ніж потужність сторони високої напруги. У більшості випадків потужність сторони низької напруги знаходиться в межах 80-200 кВА.

Хоча номінальна потужність сторони високої напруги може дорівнювати потужності підключеної дугогасильної котушки, Z-подібне з’єднання матиме в 1,15 рази більше витків, ніж Y-подібне з’єднання, тому фактична потужність заземлюючого трансформатора повинна бути в 1,15 рази більше потужності дугогасильної котушки.

■ Принцип роботи

Принципова схема роботи заземлюючого трансформатора при однофазному замиканні в системі ілюструється загальною проводкою ZNyn. Коли заземлюючий трансформатор проходить через певний розмір струму нульової послідовності під час роботи, струм, що протікає через дві однофазні обмотки на одній колоні із залізним сердечником, є протилежними напрямками, а розмір є однаковим, так що магнітний потенціал, створений струм нульової послідовності прямо протилежний зсуву, тому опір нульової послідовності також дуже малий.

Коли заземлюючий трансформатор виходить з ладу, нейтральна точка може протікати через компенсаційний струм. Через малий імпеданс нульової послідовності, коли струм нульової послідовності проходить, падіння напруги на опорі має бути якомога меншим, щоб забезпечити безпеку системи. Оскільки заземлюючий трансформатор має характеристики низького опору нульової послідовності, коли у фазі C виникає однофазне замикання на заземлення, струм заземлення фази C I тече в нейтральну точку через землю та ділиться на три рівні частини, щоб протікати в заземлюючий трансформатор. Оскільки трифазні струми, що протікають в заземлюючий трансформатор, рівні, зміщення нейтральної точки N залишається незмінним, а трифазна мережева напруга залишається симетричною.

Однак у процесі виробництва витки та геометричні розміри верхньої та нижньої обмоток обмотки високої напруги не можуть бути повністю однаковими, що унеможливлює точне зміщення магнітного потенціалу, створюваного струмом нульової послідовності, протилежно напрямку, і все ще створює певний імпеданс нульової послідовності, зазвичай близько 6-10 Ом. Порівняно з імпедансом нульової послідовності зіркоподібного трансформатора 600 Ом його переваги очевидні. Крім того, зигзагоподібний заземлюючий трансформатор також може зменшити струм холостого ходу та втрати холостого ходу якомога менше. У порівнянні зі звичайним трансформатором зі з’єднанням зірка, кожен фазовий залізний сердечник трансформатора зигзагоподібного з’єднання складається з обмоток двох колон із залізним сердечником. Відповідно до його векторної діаграми, у порівнянні зі звичайним трансформатором зі з'єднанням зірка, його потрібно намотати в 1,16 рази більше, коли напруга однакова. Амплітуда опору нульової послідовності та опору прямої послідовності міської розподільчої мережі з однофазним заземленням у режимі заземлення опору нейтральної точки сильно відрізняється. Коли через нього протікають трифазні струми прямої та зворотної послідовності, магнітний потенціал на кожній колонці із залізним сердечником заземлюючого трансформатора є сумою векторів магнітного потенціалу двох обмоток різних фаз на колонці із залізним сердечником. Магнітний потенціал на трьох опорах залізного сердечника являє собою групу трифазних рівноважних величин з різницею фаз 120 °. Створений магнітний потік може утворити петлю на трьох стовпах залізного сердечника. Магнітний опір магнітного кола невеликий, магнітний потік великий, а індукований потенціал великий, показуючи великий імпеданс позитивної послідовності та негативної послідовності; Таким чином, заземлюючий трансформатор має характеристики великого опору прямої та зворотної послідовності та малого опору нульової послідовності.

■ Основні технічні параметри

Щоб задовольнити потреби компенсації заземлення дугогасильної котушки в розподільчій мережі, а також задовольнити потреби потужності підстанції та освітлювального навантаження, вибирається з’єднувальний трансформатор Z-типу, а основні параметри заземлюючого трансформатора повинні бути розумно встановлені.

(1) Потужність первинної сторони заземлюючого трансформатора з номінальною потужністю повинна відповідати потужності дугогасильної котушки. Згідно зі специфікацією потужності існуючої дугогасильної котушки, рекомендовано встановити потужність заземлюючого трансформатора в 1,05-1,15 разів більше потужності дугогасильної котушки. Наприклад, потужність заземлюючого трансформатора, оснащеного однією дугогасильною котушкою потужністю 200 кВА, становить 215 кВА.

(2) Загальний струм, що протікає через нейтральну точку трансформатора у разі однофазного замикання струму компенсації нейтральної точки:

Де:

U – лінійна напруга розподільної мережі (В); Zx — повний опір дугогасильної котушки (Ω);

Zd — первинний імпеданс нульової послідовності заземлюючого трансформатора (Ω/фаза);

Zs – опір системи (Ω);

Тривалість струму компенсації нейтральної точки має бути такою самою, як і для котушки дугогасіння, яка має становити 2 години, як зазначено.

(3) Імпеданс нульової послідовності Імпеданс нульової послідовності є важливим параметром заземлюючого трансформатора, який має важливий вплив на релейний захист для обмеження однофазного струму короткого замикання на землю та придушення перенапруги. Для заземлюючих трансформаторів з зигзагом (тип Z) і зіркою/розімкнутим трикутником без вторинних котушок існує лише один опір, а саме опір нульової послідовності, щоб виробничий відділ міг відповідати вимогам енергетичного відділу.

(4) Втрати є важливим параметром продуктивності заземлюючого трансформатора. Для заземлюючого трансформатора з вторинною котушкою його втрати холостого ходу можуть бути такими ж, як у двообмоткового трансформатора з тією ж потужністю. Що стосується втрат навантаження, коли вторинна сторона працює з повним навантаженням, втрати навантаження первинної сторони менші, ніж у двообмоткового трансформатора з тією ж потужністю, що й вторинна сторона, через невелике навантаження первинної сторони.

(5) Згідно з національним стандартом підвищення температури заземлюючого трансформатора є таким:

1) Підвищення температури під номінальним безперервним струмом має відповідати положенням національного стандарту для сухих трансформаторів загальних силових трансформаторів, але в основному це стосується заземлюючих трансформаторів із частим навантаженням на вторинній стороні;

2) Якщо тривалість короткочасного струму навантаження становить менше 10 с (головним чином, коли нейтральна точка з’єднана з опором), підвищення температури має відповідати положенням національного стандарту силового трансформатора щодо обмеження підвищення температури при короткому замиканні. умови;

3) Підвищення температури заземлюючого трансформатора та дугогасильної котушки під час спільної роботи має відповідати положенням щодо підвищення температури дугогасильної котушки: температура обмотки, яка постійно протікає через номінальний струм, становить 80 К, що в основному стосується трансформатор заземлення зірка/трикутник; Для обмотки з максимальним часом протікання номінального струму, вказаним як 2 години, задана температура становить 100 К.

• Рік Заснування
  --
• Тип бізнесу
  --
• Країна / регіон
  --
• Основна промисловість
  --
• Основні продукти
  --
• Підприємство Юридична особа
  --
• Всього працівників
  --
• Річна вихідна вартість
  --
• Експортне ринок
  --
• Співпрацює клієнтів
  --