Tasniflashdan tortib simlar rejimigacha, topraklama transformatorining eng keng qamrovli tushuntirishi

Elektr tizimidagi 6 kV, 10 kV va 35 kV elektr tarmoqlari odatda neytral yerga ulanmagan ish rejimini qo'llaydi. Elektr tarmog'idagi asosiy transformatorning past kuchlanishli tomoni odatda uchburchak shaklida ulanadi va yerga ulanadigan neytral nuqta yo'q. Neytral yerga ulanmagan tizimda bir fazali yerga ulash nosozligi yuzaga kelganda, liniya kuchlanish uchburchagi nosimmetrik bo'lib qoladi. Elektr tizimi foydalanuvchilarga 1 dan 2 soatgacha elektr energiyasini yetkazib berishda davom etishi mumkin va sig'im oqimi nisbatan kichik (10 A dan kam), bu esa uzluksiz yoyga olib kelmaydi. Ba'zi vaqtinchalik yerga ulash nosozligi avtomatik ravishda yo'q bo'lib ketishi mumkin, bu esa elektr ta'minoti ishonchliligini oshirish va elektr uzilishlari avariyalarini kamaytirish uchun juda samarali. Biroq, shahar elektr tarmog'ining doimiy ravishda kengayishi va kabel chiqish liniyalarining doimiy ravishda ko'payishi bilan tizimning yerga sig'im oqimi keskin oshadi va bir fazali yerga ulangandan keyin nosoz nuqtadan oqib o'tadigan sig'im oqimi katta (10 A dan ortiq).

Yoyni o'chirish oson emas, ferromagnit rezonansli haddan tashqari kuchlanishni qo'zg'atish va vaqti-vaqti bilan yoy chiroqlarining topraklama kuchlanishini hosil qilish oson, bu esa izolyatsiyaga zarar yetkazishi, liniyaning uzilishi va avariyani kengaytirishi mumkin.

Xususan:

Bir fazali topraklama yoyining vaqti-vaqti bilan o'chib qolishi va qayta yoqilishi amplitudasi 4U gacha (U normal fazali kuchlanishning eng yuqori qiymati) yoki undan yuqori va uzoq davom etadigan yoyli topraklama kuchlanishining haddan tashqari ko'tarilishiga olib keladi, bu esa elektr jihozlarining izolyatsiyasiga katta zarar yetkazadi va zaif izolyatsiyada buzilishlarga olib keladi; katta yo'qotishlarga olib keladi.

Uzluksiz yoy tufayli yuzaga keladigan havo dissotsiatsiyasi atrofdagi havoning izolyatsiyasini buzadi va fazadan fazaga qisqa tutashuvga moyil bo'ladi.

Ferromagnit-rezonansli haddan tashqari kuchlanish kuchlanish transformatorini osongina yoqib yuborishi va o'lchagichga zarar yetkazishi mumkin, bu esa hatto o'lchagichning portlashiga olib kelishi mumkin. Bu oqibatlar elektr tarmog'i uskunalarining izolyatsiyasiga jiddiy tahdid soladi va elektr tarmog'ining xavfsiz ishlashiga xavf tug'diradi.

Bir fazali yerga ulash nosozligi holatida yerga tushadigan sig'im tokini kamaytirish uchun transformatorning neytral nuqtasiga yoyni bostirish bobini va boshqa kompensatsiya moslamalarini o'rnatish kerak. Shuning uchun, yerga ulashning qisqa tutashuv uzilish tokini kamaytirish va tizim quvvat manbaining ishonchliligini oshirish uchun yoyni bostirish bobini neytral nuqtaga ulash uchun qo'lda neytral nuqtani o'rnatish kerak.

■ Hozirgi kunda uyda va chet elda foydalanish

Xitoydagi yerga ulash transformatori odatda Z tipidagi simlarni (yoki zigzag simlarini) qo'llaydi. Investitsiyalar va podstansiya maydonini tejash maqsadida, podstansiyada ishlatiladigan uskunalarni quvvat bilan ta'minlash uchun ishlatiladigan transformatorni almashtirish uchun odatda yerga ulash transformatoriga uchinchi o'rash qo'shiladi. Reaktorning milliy standartiga muvofiq, yerga ulash transformatorining yerga ulash rejimi to'g'ridan-to'g'ri yerga ulashga bo'linishi mumkin; u reaktor, qarshilik va yoyni bostirish bobini orqali yerga ulanadi. Xitoyda to'g'ridan-to'g'ri yerga ulash qo'llanilmagan, ammo ba'zi elektr energiyasi tadqiqot bo'limlari bu jihatni muhokama qilishni boshladilar. Xorijiy mamlakatlardagi yerga ulash transformatori odatda 10 kV yerga ulanmagan tizim uchun ishlatiladigan va tarqatish tarmog'ining yerga ulash himoyasini tashkil etuvchi Z tipidagi ulanishni qo'llaydi. Tizimda yerga ulash nosozligi bo'lganida, yerga ulash transformatori musbat ketma-ketlik va manfiy ketma-ketlik oqimiga yuqori impedans va nol ketma-ketlik oqimiga past qarshilik ko'rsatadi, bu esa yerga ulash himoyasini ishonchli ishlashini ta'minlaydi.

■ Uch fazali topraklama transformatori

Uch fazali yerga ulash transformatori Ushbu turdagi transformator Z tipidagi simlardan (yoki zigzag simlaridan) foydalanadi. Oddiy transformatorlardan farqi shundaki, har bir faza bobini ikki guruhga bo'linadi va bu fazaning magnit qutbiga teskari o'raladi. Ushbu ulanishning afzalligi shundaki, nol ketma-ketlikdagi magnit oqimi magnit qutb bo'ylab oqishi mumkin, oddiy transformatorlarning nol ketma-ketlikdagi magnit oqimi esa magnit oqish zanjiri bo'ylab oqadi. Shuning uchun, Z tipidagi yerga ulash transformatorlarining nol ketma-ketlikdagi empedansi juda kichik (taxminan 10 Ω), oddiy transformatorlarniki esa ancha katta. Qoidalarga ko'ra, yoyni bostirish bobini bo'lgan oddiy transformatorning sig'imi transformator sig'imining 20% ​​dan oshmasligi kerak. Z tipidagi transformator 90% ~ 100% sig'imli yoyni bostirish bobini bilan jihozlanishi mumkin. Yoyni bostirish bobini bilan bir qatorda, yerga ulash transformatori ham ikkilamchi yuk bilan jihozlanishi mumkin, bu esa stansiya transformatorini almashtirishi mumkin, shu bilan investitsiya xarajatlarini tejaydi.

■ Bir fazali topraklama transformatori

Bir fazali topraklama transformatori Bir fazali topraklama transformatori asosan Satons transformatorining neytral nuqtali generatori va neytral nuqtali topraklama qarshilik shkafi uchun qarshilik shkafining narxini va hajmini kamaytirish uchun ishlatiladi.

■ Ishlash xususiyatlari

(1) Nol ketma-ketlik oqimining chiqishini ta'minlash uchun past nol ketma-ketlik impedansi;

(2) Yuksiz tokni kamaytirish uchun yuqori qo'zg'alish empedansi;

(3) Kundalik foydalanish uchun energiya sarfini tejash uchun past yuksiz yo'qotish.

■ Simlarni ulash rejimi

YNyn ulanishi

Ushbu ulanish rejimiga ega transformator odatda uch fazali uch ustunli temir yadrodan foydalanadi va yuqori kuchlanishli tomondagi neytral nuqta yerga ulashni amalga oshirish uchun yoyni bostirish bobini bilan ulanishi mumkin. Biroq, bir fazali yerga ulangan nol ketma-ketlik oqimi yuqori kuchlanishli yon o'rash orqali oqganda, hosil bo'lgan nol ketma-ketlik magnit potensiali ikkilamchi magnit potensial bilan muvozanatlashtirilmaydi va bir xil yo'nalishdagi nol ketma-ketlik magnit oqimi uch ustunli temir yadroda halqa hosil qila olmaydi, shuning uchun ko'p miqdordagi nol ketma-ketlik magnit oqimi faqat qisqich, moy va moy idishi korpusidan o'tib, yopiq halqa hosil qilishi mumkin, bu esa moy idishi va qisqichda qo'shimcha yo'qotishlarga olib keladi, natijada mahalliy qizib ketishga olib keladi. Transformator quvvatidan foydalanish cheklangan. Xitoyning energetika sektorining tegishli ish qoidalari YNyn ulanish transformatorining neytral nuqta ulanish yoyini bostirish bobini ish holati bo'yicha quyidagi qoidalarni o'z ichiga oladi:

(1) Yoyni bostirish bobinining sig'imi transformatorning nominal sig'imining 20% ​​dan oshmasligi kerak;

(2) Transformatordagi yoyni bostirish bobini orqali oqayotgan nol ketma-ketlik oqimi tomonidan hosil qilingan nol ketma-ketlik kuchlanish pasayishi nominal faza kuchlanishining 10% dan oshmasligi kerak;

YNd ulanish transformatori va yoyni bostirish bobini XL ning ulanish rejimi ikkilamchi tomondagi uchburchak ulanish nol ketma-ketlikdagi tokning yopiq yo'lini ta'minlashi mumkinligi bilan tavsiflanadi, shuning uchun nol ketma-ketlik reaktansi kichik. Bundan tashqari, har bir yadro ustunidagi birlamchi va ikkilamchi o'rashlarning nol ketma-ketlik magnit potensiali muvozanatlashganligi sababli, nol ketma-ketlik magnit oqishi ham kichik. Biroq, YN ulanish o'rash tashqarida bo'lganda, moy idishida va boshqa komponentlarda yuzaga keladigan nol ketma-ketlikdagi qo'shimcha yo'qotishlardan butunlay qochish mumkin emas. U yoyni bostirish bobini bilan ulanganda, uning quvvatidan foydalanish hali ham cheklangan bo'ladi. Xorijiy sinov tadqiqotlari shuni ko'rsatadiki, YNd ulangan yerga ulash transformatorining ruxsat etilgan ish rejimi quyidagicha:

(1) Ikkilamchi to'liq yuk normal bo'lganda, YN tomoniga ulangan yoyni bostirish bobinining sig'imi transformatorning nominal sig'imining 50% dan oshmasligi kerak;

(2) Ikkilamchi yuk odatdagi vaqtlarda transformator sig'imining atigi 50% ni tashkil etganda, yoyni bostirish bobinining sig'imi transformatorning nominal sig'imiga teng bo'lishi mumkin.

Ushbu ulanishning ikkilamchi tomoni mintaqaviy yuklarni yoki podstansiyaning o'zini elektr energiyasi bilan ta'minlay olsa-da, uning qo'llanilishi juda cheklangan bo'ladi, chunki uchburchak ulanish gibrid quvvat va yoritish foydalanuvchilarini bir vaqtning o'zida elektr energiyasi bilan ta'minlash qiyin.

YN, ochiq d ulanishi YNd ulanishiga o'xshash yoyni bostirish bobini XL bilan ulangan. Ochiq d ulanish rejimi transformatorning nol ketma-ketlik reaktansini sozlash uchun ochiq uchburchakning yon tomonidagi rezistor yoki reaktor bilan ulanishi mumkin va rezistorning ulanishi tarmoqning ferromagnit rezonansini ham bostirishi mumkin. Agar uch fazali besh ustunli temir yadro qabul qilinsa, nol ketma-ketlik impedansi qiymatini ham sezilarli darajada oshirish mumkin va hatto yoyni bostirish bobini ham qoldirib ketish mumkin, ammo struktura murakkab va narxi oshadi. Bundan tashqari, ochiq uchburchak ulanishining ikkilamchi ishlatilishi mintaqaviy yuklarni elektr ta'minoti va o'z-o'zini ishlatish quvvati ehtiyojlarini qondira olmaydi, shuning uchun bu usul keng qo'llanilmaydi.

ZN, yn ulanish transformatori yerga ulash transformatori uchun keng tarqalgan ulanish rejimi bo'lgan yoyni bostirish bobini XL bilan ulangan. Zigzag ulanish usulining bir xil temir yadro ustunidagi yuqori va pastki yarim o'rashlardagi nol ketma-ketlik magnit potensiali bir xil o'lchamda va qarama-qarshi yo'nalishda bo'lgani uchun, nol ketma-ketlikdagi oqish oqimi juda kichik qiymatga kamayadi, shuning uchun uning nol ketma-ketlikdagi reaktivlik qiymati juda kichik bo'ladi va uning sig'imi ulangan yoyni bostirish bobini sig'imiga teng bo'lishi mumkin.

Uyda va chet elda keng qo'llaniladigan topraklama transformatori asosan shu tarzda ulanadi. Yn birikma usuli past kuchlanishli tomonda qo'llanilganligi sababli, u bir vaqtning o'zida mahalliy quvvatni yoki podstansiyaning o'z-o'zini boshqarish quvvatini ta'minlashi mumkin. Past kuchlanishli tomonning quvvati odatda yuqori kuchlanishli tomonnikidan kichikroq. Ko'pgina hollarda, past kuchlanishli tomonning quvvati 80-200 kVA oralig'ida bo'ladi.

Yuqori kuchlanishli tomonning nominal quvvati ulangan yoyni bostirish bobinining quvvatiga teng bo'lishi mumkin bo'lsa-da, Z shaklidagi ulanish Y shaklidagi ulanishga qaraganda 1,15 baravar ko'p burilishga ega bo'ladi, shuning uchun topraklama transformatorining haqiqiy quvvati yoyni bostirish bobinining quvvatidan 1,15 baravar ko'p bo'lishi kerak.

■ Ish printsipi

Tizimda bir fazali nosozlik yuzaga kelganda, yerga ulash transformatorining ish printsipi diagrammasi umumiy ZNyn simlari bilan ko'rsatilgan. Yerga ulash transformatori ish paytida ma'lum bir o'lchamdagi nol ketma-ketlikdagi tokdan o'tganda, bir xil temir yadro ustunidagi ikkita bir fazali o'rash orqali oqadigan tok qarama-qarshi yo'nalishda bo'ladi va o'lcham teng bo'ladi, shuning uchun nol ketma-ketlikdagi tok tomonidan hosil qilingan magnit potensial ofsetga mutlaqo teskari bo'ladi, shuning uchun nol ketma-ketlikdagi impedans ham juda kichik.

Topraklama transformatori ishlamay qolganda, neytral nuqta kompensatsiya toki orqali oqishi mumkin. Nol ketma-ketlik empedansi kichik bo'lgani uchun, nol ketma-ketlik toki o'tganda, tizimning xavfsizligini ta'minlash uchun hosil bo'lgan empedans kuchlanish pasayishi iloji boricha kichik bo'lishi kerak. Topraklama transformatori past nol ketma-ketlik empedansi xususiyatlariga ega bo'lgani uchun, C fazasida bir fazali topraklama nosozligi yuzaga kelganda, C fazali topraklama toki I yer orqali neytral nuqtaga oqib o'tadi va topraklama transformatoriga oqishi uchun uchta teng qismga bo'linadi. Topraklama transformatoriga oqib o'tadigan uch fazali toklar teng bo'lgani uchun, neytral N nuqtaning siljishi o'zgarishsiz qoladi va uch fazali chiziq kuchlanishi simmetrik bo'lib qoladi.

Biroq, ishlab chiqarish jarayonida yuqori kuchlanishli o'rashning yuqori va pastki o'rashlarining burilishlari va geometrik o'lchamlari mutlaqo teng bo'la olmaydi, bu esa nol ketma-ketlik oqimi tomonidan hosil qilingan magnit potensialning teskari yo'nalishda aniq siljishiga imkon bermaydi va odatda taxminan 6-10 Ω bo'lgan ma'lum bir nol ketma-ketlik impedansini hosil qiladi. 600 Ω yulduzcha ulangan transformatorning nol ketma-ketlik impedansi bilan taqqoslaganda, uning afzalliklari o'z-o'zidan ravshan. Bundan tashqari, zigzag yerga ulash transformatori yuksiz tok va yuksiz yo'qotishni iloji boricha kichikroq qilishi mumkin. Oddiy yulduzcha ulash transformatori bilan taqqoslaganda, zigzag ulash transformatorining har bir fazali temir yadrosi ikkita temir yadro ustunining o'rashlaridan iborat. Vektor diagrammasiga ko'ra, oddiy yulduzcha ulash transformatori bilan taqqoslaganda, kuchlanish bir xil bo'lganda uni 1,16 baravar ko'proq o'rash kerak. Neytral nuqta qarshilikli yerga ulash rejimida bir fazali yerga ulangan shahar tarqatish tarmog'ining nol ketma-ketlik impedansi va musbat ketma-ketlik impedansining amplitudasi juda katta farq qiladi. Uch fazali musbat va manfiy ketma-ketlik toklari o'tganda, yerga ulash transformatorining har bir temir yadro ustunidagi magnit potensial temir yadro ustunidagi turli fazali ikkita o'rashning magnit potensialining fazalari yig'indisiga teng. Uchta temir yadro ustunidagi magnit potensial 120 ° faza farqiga ega uch fazali muvozanat miqdorlari guruhidir. Yaratilgan magnit oqim uchta temir yadro ustunida halqa hosil qilishi mumkin. Magnit zanjirning magnit qarshiligi kichik, magnit oqim katta va induktsiyalangan potensial katta bo'lib, katta musbat ketma-ketlik va manfiy ketma-ketlik impedansini ko'rsatadi; Shuning uchun, yerga ulash transformatori katta musbat va manfiy ketma-ketlik impedansi va kichik nol ketma-ketlik impedansi xususiyatlariga ega.

■ Asosiy texnik parametrlar

Tarqatish tarmog'ida yoyni bostirish bobini topraklama kompensatsiyasi ehtiyojlarini qondirish, shuningdek, podstansiya quvvati va yoritish yukining ehtiyojlarini qondirish uchun Z tipidagi ulanish transformatori tanlanadi va topraklama transformatorining asosiy parametrlari oqilona o'rnatilishi kerak.

(1) Nominal quvvatga ega topraklama transformatorining birlamchi yon quvvati yoyni bostirish bobinining quvvatiga mos kelishi kerak. Mavjud yoyni bostirish bobinining quvvat spetsifikatsiyasiga muvofiq, topraklama transformatorining quvvatini yoyni bostirish bobinining quvvatining 1,05-1,15 baravari sifatida o'rnatish tavsiya etiladi. Masalan, bitta 200 kVA yoyni bostirish bobin bilan jihozlangan topraklama transformatorining quvvati 215 kVA ni tashkil qiladi.

(2) Neytral nuqta kompensatsiya tokining bir fazali nosozligi holatida transformatorning neytral nuqtasidan oqib o'tadigan umumiy tok:

Qayerda:

U - tarqatish tarmog'ining chiziqli kuchlanishi (V); Zx - yoyni bostirish bobinining impedansi (Ω);

Zd - topraklama transformatorining birlamchi nol ketma-ketlik empedansi (Ω/faza);

Zs - tizim impedansi (Ω);

Neytral nuqta kompensatsiya tokining davomiyligi yoyni bostirish bobinining davomiyligi bilan bir xil bo'lishi kerak, bu ko'rsatilganidek 2 soatni tashkil qiladi.

(3) Nol ketma-ketlik impedansi Nol ketma-ketlik impedansi yerga ulash transformatorining muhim parametri bo'lib, u bir fazali yerga ulash qisqa tutashuvi tokini cheklash va ortiqcha kuchlanishni bostirish uchun o'rni himoyasiga muhim ta'sir ko'rsatadi. Ikkilamchi g'altaksiz zigzag (Z turi) va yulduzcha/ochiq delta ulangan yerga ulash transformatorlari uchun faqat bitta impedans mavjud, ya'ni nol ketma-ketlik impedansi, shuning uchun ishlab chiqarish bo'limi energiya bo'limi talablariga javob berishi mumkin.

(4) Yo'qotish yerga ulash transformatorining muhim ishlash parametridir. Ikkilamchi g'altakli yerga ulash transformatori uchun uning yuksiz yo'qotilishi bir xil quvvatga ega ikki o'rashli transformatornikiga o'xshash bo'lishi mumkin. Yuk yo'qotish uchun, ikkilamchi tomon to'liq yuk rejimida ishlaganda, birlamchi tomonning yuk yo'qotilishi ikkilamchi tomon bilan bir xil quvvatga ega ikki o'rashli transformatornikiga qaraganda kamroq bo'ladi, chunki birlamchi tomonning yuk yo'qotilishi yengil bo'ladi.

(5) Milliy standartga muvofiq, topraklama transformatorining harorat ko'tarilishi quyidagicha:

1) Nominal uzluksiz tok ostida haroratning ko'tarilishi umumiy quvvat transformatorlarining quruq turdagi transformatorlari uchun milliy standart qoidalariga muvofiq bo'lishi kerak, lekin bu asosan ikkilamchi tomonda tez-tez yuklanadigan topraklama transformatorlariga nisbatan qo'llaniladi;

2) Qisqa muddatli yuk oqimining davomiyligi 10 sekunddan kam bo'lganda (asosan neytral nuqta qarshilik bilan bog'langan bo'lsa), harorat ko'tarilishi qisqa tutashuv sharoitida harorat ko'tarilish chegarasi bo'yicha milliy standart quvvat transformatorining qoidalariga muvofiq bo'lishi kerak;

3) Topraklama transformatori va yoyni bostirish bobinining birgalikda ishlashi paytida harorat ko'tarilishi yoyni bostirish bobinining harorat ko'tarilishi qoidalariga muvofiq bo'lishi kerak: nominal tok orqali uzluksiz oqadigan o'rash harorati 80K ni tashkil qiladi, bu asosan yulduz/ochiq delta ulanishli topraklama transformatoriga tegishli; nominal tokning maksimal oqim vaqti 2 soat deb belgilangan o'rash uchun belgilangan harorat 100K ni tashkil qiladi.