Từ phân loại đến chế độ nối dây, giải thích toàn diện nhất về máy biến áp nối đất

Các lưới điện 6kV, 10kV và 35kV trong hệ thống điện nhìn chung áp dụng phương thức vận hành trung tính không nối đất. Phía hạ áp của máy biến áp chính trong lưới điện thường được kết nối theo hình tam giác và không có điểm trung tính nào có thể nối đất. Khi sự cố nối đất một pha xảy ra trong hệ thống trung tính không nối đất, tam giác điện áp đường dây vẫn đối xứng. Hệ thống điện có thể tiếp tục cung cấp điện cho người dùng trong 1 đến 2 giờ và dòng điện dung tương đối nhỏ (dưới 10A), sẽ không gây ra hồ quang gián đoạn. Một số lỗi nối đất tạm thời có thể tự động biến mất, điều này rất hiệu quả để cải thiện độ tin cậy của nguồn điện và giảm tai nạn mất điện. Tuy nhiên, với sự mở rộng liên tục của lưới điện đô thị và sự gia tăng liên tục của các đường cáp ra, dòng điện dung của hệ thống xuống đất tăng mạnh và dòng điện dung chạy qua điểm sự cố sau khi nối đất một pha lớn (hơn 10A).

Hồ quang không dễ dập tắt, dễ kích thích quá điện áp cộng hưởng sắt từ và tạo ra quá điện áp nối đất ánh sáng hồ quang gián đoạn, có thể gây hư hỏng cách điện, vấp đường dây và mở rộng tai nạn

Đặc biệt:

Việc dập tắt và tái lập hồ quang nối đất một pha không liên tục sẽ tạo ra quá điện áp nối đất hồ quang với biên độ lên tới 4U (U là giá trị cực đại của điện áp pha bình thường) hoặc cao hơn và kéo dài, gây tác hại lớn đến cách điện của thiết bị điện. và gây ra sự cố ở lớp cách điện yếu; Gây thiệt hại nặng nề.

Sự phân ly không khí do hồ quang liên tục gây ra sẽ phá hủy lớp cách điện của không khí xung quanh và dễ bị đoản mạch theo pha.

Quá điện áp cộng hưởng sắt từ có thể dễ dàng làm cháy máy biến điện áp và gây hư hỏng bộ chống sét, thậm chí có thể gây nổ bộ chống sét. Những hậu quả này sẽ đe dọa nghiêm trọng đến cách điện của các thiết bị lưới điện và gây nguy hiểm cho sự vận hành an toàn của lưới điện.

Để giảm dòng điện dung xuống đất trong trường hợp sự cố chạm đất một pha, cần phải lắp đặt cuộn triệt hồ quang và các thiết bị bù khác tại điểm trung tính của máy biến áp. Do đó, cần phải thiết lập điểm trung tính theo cách thủ công để có thể kết nối cuộn dây triệt tiêu hồ quang tại điểm trung tính để giảm dòng điện ngắn mạch nối đất và cải thiện độ tin cậy của nguồn điện hệ thống.

■ Sử dụng hiện tại trong và ngoài nước

Máy biến áp nối đất ở Trung Quốc thường sử dụng hệ thống dây điện kiểu Z (hoặc hệ thống dây điện ngoằn ngoèo). Để tiết kiệm đầu tư và tiết kiệm diện tích trạm biến áp, cuộn dây thứ ba thường được thêm vào máy biến áp nối đất để thay thế máy biến áp dùng để cấp nguồn cho các thiết bị sử dụng trong trạm biến áp. Theo tiêu chuẩn quốc gia về Lò phản ứng, chế độ nối đất của máy biến áp nối đất có thể được chia thành nối đất trực tiếp; Nó được nối đất thông qua lò phản ứng, điện trở và cuộn dây triệt tiêu hồ quang. Nối đất trực tiếp chưa được sử dụng ở Trung Quốc, nhưng một số bộ phận nghiên cứu năng lượng điện đã bắt đầu thảo luận về khía cạnh này. Máy biến áp nối đất ở nước ngoài thường sử dụng hoặc kết nối kiểu Z, được sử dụng cho hệ thống không nối đất 10kV và tạo thành bảo vệ nối đất của mạng phân phối. Khi hệ thống có sự cố nối đất, máy biến áp nối đất có trở kháng cao đối với dòng điện thứ tự dương và dòng điện thứ tự âm và điện trở thấp với dòng điện thứ tự 0, làm cho bảo vệ nối đất hoạt động đáng tin cậy.

■ Máy biến áp nối đất ba pha

Máy biến áp nối đất 3 pha Loại máy biến áp này sử dụng dây kiểu chữ Z (hoặc dây ziczac). Điểm khác biệt so với máy biến áp thông thường là mỗi cuộn dây pha được chia thành hai nhóm và quấn ngược chiều trên cực từ của pha này. Ưu điểm của kết nối này là từ thông thứ tự 0 có thể chạy dọc theo cực từ, trong khi từ thông thứ tự không của máy biến áp thông thường chạy dọc theo mạch rò rỉ từ tính. Do đó, trở kháng thứ tự không của máy biến áp nối đất kiểu Z là rất nhỏ (khoảng 10 Ω), trong khi trở kháng của máy biến áp thông thường lớn hơn nhiều. Theo quy định, công suất máy biến áp thông thường có cuộn dập hồ quang không được vượt quá 20% công suất máy biến áp. Máy biến áp loại Z có thể được trang bị cuộn dây triệt tiêu hồ quang với công suất 90% ~ 100%. Ngoài cuộn dây triệt tiêu hồ quang, máy biến áp nối đất còn có thể trang bị phụ tải, có thể thay thế máy biến áp trạm, tiết kiệm chi phí đầu tư.

■ Máy biến áp nối đất một pha

Máy biến áp nối đất một pha Máy biến áp nối đất một pha chủ yếu được sử dụng cho máy phát điện có điểm trung tính và tủ điện trở nối đất điểm trung tính của máy biến áp Satons để giảm chi phí và khối lượng của tủ điện trở.

■ Đặc tính làm việc

(1) Trở kháng thứ tự không thấp để đảm bảo đầu ra của dòng thứ tự không;

(2) Trở kháng kích thích cao để giảm dòng không tải;

(3) Tổn thất không tải thấp để tiết kiệm năng lượng tiêu thụ cho hoạt động hàng ngày.

■ Chế độ nối dây

Kết nối YNyn

Máy biến áp có chế độ kết nối này thường sử dụng lõi sắt ba pha ba cột và điểm trung tính ở phía điện áp cao có thể được kết nối với cuộn dây triệt tiêu hồ quang để thực hiện nối đất. Tuy nhiên, khi dòng điện thứ tự 0 nối đất một pha chạy qua cuộn dây phía điện áp cao, tiềm năng từ trường thứ tự không được tạo ra không thể được cân bằng bởi tiềm năng từ tính thứ cấp và từ thông thứ tự không cùng hướng không thể tạo thành vòng lặp trong lõi sắt ba cột, do đó một lượng lớn từ thông thứ tự 0 chỉ có thể đi qua kẹp, dầu và thân thùng dầu để tạo thành một vòng khép kín, do đó gây ra tổn thất bổ sung trong thùng dầu và kẹp, dẫn đến quá nhiệt cục bộ, Việc tận dụng công suất máy biến áp còn hạn chế. Các quy định vận hành có liên quan của ngành điện Trung Quốc đã đưa ra các quy định sau về trạng thái làm việc của cuộn dây triệt tiêu hồ quang kết nối điểm trung tính của máy biến áp kết nối YNyn:

(1) Công suất cuộn dập hồ quang không được vượt quá 20% công suất định mức của máy biến áp;

(2) Sụt áp thứ tự không được tạo ra bởi dòng điện thứ tự không chạy qua cuộn dây triệt tiêu hồ quang trong máy biến áp không được vượt quá 10% điện áp pha định mức;

Chế độ kết nối của máy biến áp kết nối YNd và cuộn dây triệt tiêu hồ quang XL được đặc trưng bởi kết nối tam giác ở phía thứ cấp có thể cung cấp một đường dẫn kín của dòng điện thứ tự 0, do đó điện kháng thứ tự 0 nhỏ. Ngoài ra, do thế từ trường thứ tự không của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp trên mỗi cột lõi được cân bằng, rò rỉ từ trường thứ tự không cũng nhỏ. Tuy nhiên, khi cuộn dây kết nối YN ở bên ngoài, không thể tránh hoàn toàn tổn thất bổ sung thứ tự 0 gây ra trong thùng dầu và các bộ phận khác. Khi nó được kết nối với cuộn dây triệt tiêu hồ quang, việc sử dụng công suất của nó sẽ vẫn bị hạn chế. Nghiên cứu thử nghiệm nước ngoài cho thấy chế độ làm việc cho phép của máy biến áp nối đất YNd là:

(1) Khi đầy tải thứ cấp bình thường, công suất của cuộn dây triệt tiêu hồ quang được nối ở phía YN không được vượt quá 50% công suất định mức của máy biến áp;

(2) Khi tải thứ cấp chỉ bằng 50% công suất máy biến áp ở thời điểm bình thường, công suất cuộn dây triệt tiêu hồ quang có thể bằng công suất định mức của máy biến áp.

Mặc dù phía thứ cấp của kết nối này có thể cung cấp điện cho phụ tải khu vực hoặc chính trạm biến áp, nhưng ứng dụng của nó sẽ bị hạn chế rất nhiều do kết nối tam giác khó cung cấp điện cho người sử dụng điện lai và chiếu sáng cùng một lúc.

YN, kết nối d mở được kết nối với cuộn dây XL hồ quang, tương tự như kết nối YNd. Chế độ kết nối của d mở có thể được kết nối với điện trở hoặc cuộn kháng ở bên cạnh tam giác mở để điều chỉnh điện kháng thứ tự không của máy biến áp và kết nối của điện trở cũng có thể triệt tiêu cộng hưởng sắt từ của mạng. Nếu sử dụng lõi sắt năm cột ba pha, giá trị trở kháng thứ tự 0 cũng có thể tăng lên rất nhiều, thậm chí có thể bỏ qua cuộn dây triệt tiêu hồ quang, nhưng cấu trúc phức tạp và giá thành tăng lên. Ngoài ra, việc sử dụng thứ cấp đấu nối tam giác hở không đáp ứng được nhu cầu cấp điện cho các phụ tải khu vực và tự dùng nên phương pháp này không được sử dụng rộng rãi.

Máy biến áp nối đất ZN, yn được nối với cuộn dây triệt tiêu hồ quang XL, đây là kiểu nối phổ biến cho máy biến áp nối đất. Bởi vì điện thế từ thứ tự không ở nửa cuộn dây trên và nửa dưới trên cùng một cột lõi sắt của phương pháp kết nối ngoằn ngoèo chỉ có cùng kích thước và hướng ngược lại, tương phản lẫn nhau, từ thông rò rỉ thứ tự không được giảm xuống một giá trị rất nhỏ , do đó giá trị điện kháng thứ tự không của nó rất nhỏ và công suất của nó có thể bằng với công suất của cuộn dây triệt tiêu hồ quang được kết nối.

Máy biến áp nối đất được sử dụng rộng rãi trong và ngoài nước chủ yếu được kết nối theo cách này. Vì phương pháp nối yn được sử dụng ở phía hạ áp nên nó có thể cung cấp nguồn điện cục bộ hoặc nguồn điện tự sử dụng của trạm biến áp cùng một lúc. Công suất phía hạ áp thường nhỏ hơn phía cao áp. Trong hầu hết các trường hợp, công suất phía hạ áp nằm trong khoảng 80-200kVA.

Mặc dù công suất định mức của phía cao áp có thể bằng công suất của cuộn triệt hồ quang nối nhưng nối hình chữ Z sẽ có số vòng dây gấp 1,15 lần so với nối hình chữ Y nên công suất thực của biến áp nối đất nên gấp 1,15 lần công suất của cuộn dập hồ quang.

■ Nguyên tắc làm việc

Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy biến áp nối đất trong trường hợp sự cố một pha trong hệ thống được minh họa bằng cách đấu dây ZNyn thông dụng. Khi máy biến áp nối đất đi qua một kích thước nhất định của dòng điện thứ tự 0 trong quá trình vận hành, dòng điện chạy qua hai cuộn dây một pha trên cùng một cột lõi sắt có hướng ngược nhau và kích thước bằng nhau, do đó thế năng từ trường được tạo ra bởi dòng điện thứ tự không ngược với độ lệch, do đó trở kháng thứ tự không cũng rất nhỏ.

Khi máy biến áp nối đất bị sự cố, điểm trung tính có thể cho dòng bù chạy qua. Do trở kháng thứ tự không nhỏ, khi dòng điện thứ tự không đi qua, điện áp rơi trở kháng sinh ra phải càng nhỏ càng tốt để đảm bảo an toàn cho hệ thống. Do máy biến áp nối đất có đặc tính trở kháng thứ tự 0 thấp, nên khi xảy ra sự cố nối đất một pha ở pha C, dòng điện nối đất pha C I chảy vào điểm trung tính qua trái đất và được chia thành ba phần bằng nhau để chảy vào máy biến áp nối đất. Do dòng điện ba pha chạy vào máy biến áp nối đất bằng nhau nên độ dịch chuyển của điểm trung tính N không thay đổi và điện áp đường dây ba pha vẫn đối xứng.

Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất, các vòng quay và kích thước hình học của cuộn dây trên và dưới của cuộn dây điện áp cao không thể hoàn toàn bằng nhau, điều này khiến cho điện thế từ trường do dòng điện thứ tự 0 tạo ra không thể được bù chính xác ngược lại hướng và vẫn tạo ra một trở kháng thứ tự không nhất định, thường là khoảng 6-10 Ω. So với trở kháng thứ tự không của máy biến áp nối sao là 600 Ω, lợi thế của nó là hiển nhiên. Ngoài ra, máy biến áp nối đất ngoằn ngoèo cũng có thể làm cho dòng điện không tải và tổn thất không tải nhỏ nhất có thể. So với máy biến áp nối sao thông thường, mỗi lõi sắt pha của máy biến áp nối hình zíc zắc bao gồm các cuộn dây của hai cột lõi sắt. Theo sơ đồ véc tơ của nó, khi so sánh với máy biến áp nối sao thông thường, nó cần được quấn gấp 1,16 lần khi cùng điện áp. Biên độ của trở kháng thứ tự không và trở kháng thứ tự thuận của mạng phân phối đô thị nối đất một pha trong chế độ nối đất điện trở điểm trung tính khác nhau rất nhiều. Khi có dòng điện thứ tự thuận và nghịch ba pha chạy qua, thế năng từ trên mỗi cột lõi sắt của máy biến áp nối đất là tổng các pha của thế năng từ của hai cuộn dây khác pha trên cột lõi sắt. Thế từ trên ba trụ lõi sắt là một nhóm các đại lượng cân bằng ba pha lệch pha nhau 120°. Từ thông được tạo ra có thể tạo thành một vòng trên ba trụ lõi sắt. Điện trở từ của mạch từ nhỏ, từ thông lớn và điện thế cảm ứng lớn, cho thấy trở kháng của chuỗi dương và trở kháng của chuỗi âm lớn; Do đó, máy biến áp nối đất có các đặc tính của trở kháng thứ tự dương và âm lớn và trở kháng thứ tự 0 nhỏ.

■ Thông số kỹ thuật chính

Để đáp ứng nhu cầu bù nối đất cuộn dây triệt tiêu hồ quang trong mạng phân phối, đồng thời đáp ứng nhu cầu cấp điện cho trạm biến áp và tải chiếu sáng, máy biến áp kết nối loại Z được chọn và các thông số chính của máy biến áp nối đất cần được thiết lập hợp lý.

(1) Công suất phía sơ cấp của máy biến áp nối đất có công suất định mức phải phù hợp với công suất của cuộn dập hồ quang. Theo thông số công suất của cuộn dập hồ quang hiện có, nên đặt công suất của máy biến áp nối đất bằng 1,05-1,15 lần công suất của cuộn triệt hồ quang. Ví dụ, công suất của máy biến áp nối đất trang bị 1 cuộn triệt hồ quang 200kVA là 215kVA.

(2) Tổng dòng điện chạy qua điểm trung tính máy biến áp trong trường hợp sự cố một pha của dòng điện bù điểm trung tính:

Ở đâu:

U là điện áp đường dây của lưới phân phối (V); Zx là trở kháng của cuộn dập hồ quang (Ω);

Zd là trở kháng thứ tự không sơ cấp của máy biến áp nối đất (Ω/pha);

Zs là trở kháng của hệ thống (Ω);

Khoảng thời gian của dòng điện bù điểm trung tính sẽ giống như thời gian của cuộn dây triệt tiêu hồ quang, sẽ là 2 giờ theo quy định.

(3) Trở kháng thứ tự không Trở kháng thứ tự không là một thông số quan trọng của máy biến áp nối đất, có ảnh hưởng quan trọng đến việc bảo vệ rơle để hạn chế dòng điện ngắn mạch nối đất một pha và triệt tiêu quá điện áp. Đối với máy biến áp nối đất nối đất ngoằn ngoèo (loại Z) và sao/tam giác hở không có cuộn thứ cấp, chỉ có một trở kháng, cụ thể là trở kháng thứ tự 0, để bộ phận sản xuất có thể đáp ứng các yêu cầu của bộ phận điện lực.

(4) Tổn thất là một thông số hoạt động quan trọng của máy biến áp nối đất. Đối với máy biến áp nối đất có cuộn thứ cấp, tổn thất không tải của nó có thể bằng với máy biến áp có cuộn dây kép có cùng công suất. Đối với tổn thất tải, khi phía thứ cấp hoạt động đầy tải, tổn thất tải của phía sơ cấp ít hơn so với máy biến áp cuộn đôi có cùng công suất với phía thứ cấp do tải của phía sơ cấp nhẹ.

(5) Theo tiêu chuẩn quốc gia, độ tăng nhiệt của máy biến áp nối đất như sau:

1) Độ tăng nhiệt dưới dòng điện liên tục định mức phải tuân theo các quy định của tiêu chuẩn quốc gia về máy biến áp loại khô của máy biến áp điện nói chung, nhưng chủ yếu áp dụng cho máy biến áp nối đất có tải thường xuyên ở phía thứ cấp;

2) Khi thời lượng dòng tải ngắn hạn nhỏ hơn 10 giây (chủ yếu khi điểm trung tính được kết nối với điện trở), độ tăng nhiệt phải tuân theo các quy định của máy biến áp tiêu chuẩn quốc gia về giới hạn tăng nhiệt khi đoản mạch điều kiện;

3) Độ tăng nhiệt của máy biến áp nối đất và cuộn triệt tiêu hồ quang khi cùng hoạt động phải tuân theo các quy định về độ tăng nhiệt của cuộn triệt hồ quang: nhiệt độ cuộn dây liên tục chạy qua dòng điện định mức là 80K, chủ yếu áp dụng cho máy biến áp nối đất nối đất sao/mở tam giác; Đối với cuộn dây có thời gian chảy cực đại của dòng điện định mức quy định là 2h, nhiệt độ quy định là 100K.

• năm thành lập
  --
• Loại hình kinh doanh
  --
• Quốc gia / Vùng
  --
• Công nghiệp chính
  --
• sản phẩm chính
  --
• Người hợp pháp doanh nghiệp
  --
• Tổng số nhân viên
  --
• Giá trị đầu ra hàng năm
  --
• Thị trường xuất khẩu
  --
• Khách hàng hợp tác
  --