Dies ist der physikalische Kernvorteil der Zickzackwicklung. Jede Phasenwicklung eines Zickzacktransformators ist in zwei Hälften geteilt, die in entgegengesetzter Richtung auf zwei verschiedene Kernschenkel gewickelt sind. Wenn ein einpoliger Erdschluss auftritt, heben sich die Nullflüsse im Kern aufgrund der speziellen Gegenkopplung der Wicklungen gegenseitig auf, was zu einer extrem niedrigen Nullimpedanz führt.
Im Vergleich dazu kann der Nullfluss herkömmlicher Stern- oder Δ-Transformatoren nur über den Streuflusspfad fließen, was zu einer sehr hohen Nullimpedanz führt. Die Niedrigimpedanz-Charakteristik der Zickzack-Schaltung stellt sicher, dass der Fehlerstrom ungehindert fließen kann, was ein ausreichendes Signal für Schutzrelais liefert.
Wenn eine Erdschlussspule oder ein Erdungswiderstand in das Verteilnetz eingeführt wird, zeigt die Zickzack-Schaltung eine hohe wirtschaftliche Effizienz. Wenn ein Standard-Verteiltransformator als Erdungstransformator verwendet wird, um eine Erdschlussspule zu tragen, darf die Spulenkapazität 20 % der Transformatorleistung nicht überschreiten. Im Gegensatz dazu kann ein Zickzack-Erdungstransformator aufgrund seiner selbstausgleichenden Magnetkreis-Auslegung den Großteil seiner eigenen Kapazität als Erdschlusspulenlast tragen.
Bei der praktischen technischen Auslegung wird die primärseitige Nennleistung eines Zickzack-Erdungstransformators in der Regel etwas größer als die Erdschlusspulenkapazität gewählt.
Wenn der primäre Sternpunkt eines herkömmlichen Transformators geerdet ist, ist eine Sekundärwicklung (z. B. eine Dreieckwicklung) erforderlich, um einen geschlossenen Pfad für den Nullstrom bereitzustellen; andernfalls ist die Magnetisierungsimpedanz extrem hoch und der Nullstrom kann nicht fließen. Eine Zickzack-Schaltung bildet einen Nullstrompfad, ohne dass eine Sekundärwicklung erforderlich ist.
Während des normalen Systembetriebs verhält sich der Zickzack-Erdungstransformator so, als ob er sich im Leerlaufzustand befindet. Da die Sternpunktspannung nahe null liegt, fließt nur ein sehr kleiner Magnetisierungsstrom durch die Wicklungen, was zu extrem niedrigen Leerlaufverlusten führt. Der Nullfehlerstrom fließt nur während der kurzen Dauer eines einpoligen Erdschlusses (innerhalb von Sekunden für den Betrieb des Nullstromschutzes oder bis zu 2 Stunden während der Erdschlussspulenkompensation).
Nichtlineare Lasten wie Gleichrichter und Frequenzumrichter erzeugen erhebliche Ströme der dritten Harmonischen. In herkömmlichen Drehstrom-Vierleitersystemen sammeln sich Ströme der dritten Harmonischen im Neutralleiter an, was zu einem übermäßigen Neutralleiterstrom und starker Erwärmung führt. Die Zickzack-Schaltung bietet Strömen der dritten Harmonischen eine niedrige Impedanz, sodass sie innerhalb der Wicklungen zirkulieren und sich gegenseitig aufheben können, wodurch der Harmonischengehalt in der Phasenspannung und im Neutralleiterstrom wirksam reduziert wird.
In einem System mit isoliertem Sternpunkt steigt während eines einpoligen Erdschlusses die Spannung der gesunden Phasen gegen Erde auf die Außenleiterspannung (d. h. ein Anstieg um den Faktor sqrt(3)). Bei einem herkömmlichen Transformator mit dreischenkligem Kern kann diese Spannungsverschiebung leicht zu einer tiefen Kernsättigung führen, was im schlimmsten Fall den Transformator beschädigen kann. Bei einer Zickzack-Schaltung ist jede Phasenwicklung auf zwei Kernschenkel verteilt, und die Durchflutungen während des Fehlers erreichen durch Kreuzkopplung einen Selbstausgleich, wodurch eine Kernsättigung wirksam verhindert und die thermische Stabilität während der Dauer des einpoligen Fehlers gewährleistet wird.
Der Einsatz von Zickzack-Erdungstransformatoren in Verteilnetzen ist im Wesentlichen ein Mittel zur Erzeugung eines künstlichen niederohmigen Sternpunkts, ohne die ursprüngliche Netzstruktur zu verändern. Er löst die folgenden technischen Herausforderungen:
Bearbeitet von：Echo
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