Prehľad uzemňovacieho transformátora

1. Yₙ,d-pripojený uzemňovací transformátor

Ide o troj{0}}fázový transformátor s awye-pripojené (Yₙ, s neutrálnym vodičom)primárne vinutie a adelta-pripojené (d)sekundárne vinutie.

Sekundárne vinutie-zapojené do trojuholníka môže prenášať cirkulačný prúd na vyrovnávanie prúdu v primárnom vinutí.

Sekundárne vinutie trojuholníka je možné pripojiť aj ako anotvorená delta; vložením odporov alebo tlmiviek na otvorený koniec možno nastaviť impedanciu nulovej sekvencie uzemňovacieho transformátora.

Okrem toho môžu byť svorky sekundárneho vinutia vyvedené, aby slúžili ako pomocný zdroj energie pre rozvodňu.

2. Zₙ-pripojený (cik-cik-cak-pripojený) uzemňovací transformátor

Ide o trojfázový{0} transformátor scik{0}}cikcak{1}}zapojené vinutia.

Vďaka inherentnému režimu pripojenia cik{0}}cikcak vinutí môžu byť poruchové prúdy medzi dvoma sériovo{1}}zapojenými vinutiami vzájomne vyvážené.

K tomuto transformátoru je možné pridať nízkonapäťové vinutie, ktoré slúži ako pomocný zdroj energie pre rozvodňu.

1. Poskytnite umelý neutrálny bod pre kľúčové vybavenie

V malých{0}}prúdových uzemňovacích systémoch je cievka na potlačenie oblúka kľúčová na kompenzáciu uzemňovacieho kapacitného prúdu, keď má elektrická sieť jednofázovú zemnú poruchu. Strana hlavného transformátora pripojená do trojuholníka (bežná konfigurácia pre stranu distribučného napätia hlavných transformátorov v 6kV, 11kV a 33kV energetických sieťach) však nemá žiadny prirodzený neutrálny bod, čo znemožňuje priamu inštaláciu cievky na potlačenie oblúka.

Uzemňovací transformátor rieši tento problém vytvorenímumelý neutrálny bod. Tento neutrálny bod umožňuje nielen efektívne pripojenie cievky na potlačenie oblúka, ale poskytuje aj bod pripojenia pre uzemňovací odpor. Keď elektrická sieť prijme neuzemnený neutrálny prevádzkový režim (bežný režim v počiatočnom štádiu výstavby elektrickej siete kvôli svojej jednoduchosti a nízkej investícii), umelý neutrálny bod položený uzemňovacím transformátorom sa stáva kľúčovým predpokladom pre následnú ochranu pred poruchami.

2. Znížte riziká neuzemnených neutrálnych systémov a zabezpečte spoľahlivú ochranu

Aj keď v neuzemnených neutrálnych systémoch zostáva sieťové napätie symetrické, keď sa vyskytne jednofázová zemná porucha (má malý vplyv na nepretržitú spotrebu energie používateľov), táto výhoda platí len vtedy, keď je uzemňovací kapacitný prúd malý (menej ako 10 A; prechodné poruchy môžu dokonca zhasnúť automaticky). S expanziou energetického priemyslu a nárastom mestských káblových obvodov uzemňovací kapacitný prúd často presahuje 10 A, čo vedie k trom hlavným rizikám:

Prerušované zhasnutie a opätovné zapálenie uzemňovacieho oblúka, generujúce prepätie uzemnenia oblúka (až do 4U, kde U je špičková hodnota normálneho fázového napätia), ktoré poškodzuje izoláciu zariadenia;

Nepretržité oblúky spôsobujúce disociáciu vzduchu, ktorá ľahko vedie k medzifázovým-pre{1}}fázovým skratom;

Prepätie feromagnetickej rezonancie, ktoré môže vypáliť napäťové transformátory alebo spôsobiť výbuch zvodičov.

Pripojením uzemňovacieho odporu k umelému neutrálnemu bodu poskytuje uzemňovací transformátor dostatočný nulový{0}}prúd a nulové{1}}sekvenčné napätie pre systém. To umožňuje vysoko citlivému nulovému -zariadeniu rýchlej identifikácie jednofázových zemných porúch a prerušenia chybného vedenia v krátkom čase, čím sa zásadne zabráni vyššie uvedeným rizikám rozšírenia a ochráni sa izolácia zariadení siete a celkovo bezpečná prevádzka elektrickej siete.

3. Vystavte špeciálne elektromagnetické charakteristiky na prispôsobenie sa poruchovým stavom

Uzemňovací transformátor má jedinečné impedančné charakteristiky pre rôzne typy prúdov, čo je kľúčom k jeho stabilnej prevádzke:

Vysoká impedancia kladných a záporných sekvenčných prúdov: Za normálnych prevádzkových podmienok preteká vinutiami uzemňovacieho transformátora len malý budiaci prúd. V tomto čase je transformátor v nezaťaženom stave (veľa uzemňovacích transformátorov dokonca nemá žiadne sekundárne vinutia, čo ďalej zjednodušuje ich štruktúru pre tento nezaťažený scenár).

Nízka impedancia k nulovým{0}}sekvenčným prúdom: Uzemňovací transformátor zvyčajne používa vedenie typu Z- (cik-cak), kde je každá fázová cievka navinutá na dvoch póloch so železným jadrom. Keď sa v dôsledku zemného spojenia generuje prúd nulovej sekvencie, dve vinutia na rovnakom póle so železným jadrom sú zapojené do série s obrátenou polaritou. Ich indukované elektromotorické sily majú rovnakú veľkosť a opačný smer, čím sa navzájom rušia-, čo vedie k extrémne nízkej nulovej{5}}sekvenčnej impedancii (približne 10Ω, oveľa menšej ako u bežných transformátorov). Táto nízka impedancia zaisťuje, že prúd nulovej sekvencie môže plynulo prúdiť cez uzemňovací odpor neutrálneho bodu a uzemňovací transformátor, čím sa vytvárajú podmienky na ochranu pred poruchami.

Táto impedančná charakteristika tiež určuje prevádzkový režim uzemňovacieho transformátora:dlhodobá-prevádzka bez zaťaženia a krátkodobá-preťažovacia prevádzka. Funguje len počas obdobia od výskytu zemného spojenia do momentu, keď nulová-ochrana preruší chybné vedenie a poruchový prúd ním prechádza len krátko.

4. Zlepšiť efektívnosť párovania a znížiť investičné náklady

V porovnaní s bežnými transformátormi má uzemňovací transformátor zjavné výhody v zhode s cievkami na potlačenie oblúka: predpisy stanovujú, že pri použití bežných transformátorov s cievkami na potlačenie oblúka nemôže kapacita cievky na potlačenie oblúka prekročiť 20% kapacity transformátora; zatiaľ čo uzemňovacie transformátory typu Z{1}} dokážu vyrovnať cievky na potlačenie oblúka s 90 % ~ 100 % ich vlastnej kapacity, čo výrazne zlepšuje účinnosť kapacitnej kompenzácie prúdu.

Okrem toho môžu byť niektoré uzemňovacie transformátory pripojené k sekundárnym záťažiam, pričom realizujú funkcie ochrany uzemnenia. To znamená, že môžu nahradiť bežné distribučné transformátory v špecifických scenároch, integrovať dve funkcie do jedného zariadenia a efektívne znížiť celkové investičné náklady na výstavbu elektrickej siete.

Stručne povedané, uzemňovací transformátor nie je len „staviteľom neutrálnych bodov“ pre elektrické siete bez prirodzených neutrálnych bodov, ale aj „ochrancom porúch“, ktorý optimalizuje charakteristiky prúdovej impedancie a zaisťuje spoľahlivú ochranu. Jeho špeciálna štruktúra a prevádzkový režim z neho robia nepostrádateľné kľúčové zariadenie v moderných energetických sieťach, najmä v mestských energetických sieťach s veľkými kapacitnými prúdmi.

IV. Aplikácia uzemňovacieho transformátora

V. Kľúčové faktory pre výber uzemňovacieho transformátora