Sebuah transformator pentanahan zig-zag, yang juga disebut sebagai transformator pembuman zig-zag atau transformator pembuman netral, adalah transformator tujuan khusus yang digunakan dalam sistem tenaga tegangan menengah. Fungsi utamanya bukan untuk mengubah tegangan atau mentransfer daya beban, melainkan untuk menciptakan titik netral yang stabil bagi sistem yang tidak memilikinya, atau di mana titik netral tidak mudah diakses.
Titik netral ini kemudian dapat dihubungkan ke kumparan penekan busur, resistor pentanahan netral, atau reaktor kecil untuk mendukung pembuman sistem, pengendalian arus gangguan, dan koordinasi proteksi.
Produsen Transformator Pembuman Zigzag Terendam Minyak IEC
Mengapa Transformator Pentanahan Diperlukan?
Pada jaringan distribusi tegangan menengah 6 kV, 10 kV, 35 kV, dan sejenisnya, sisi tegangan rendah transformator utama sering dihubungkan secara delta, atau titik bintang tidak dikeluarkan. Akibatnya, sistem tidak memiliki titik netral yang tersedia untuk pentanahan selama operasi normal.
Namun, titik netral tetap diperlukan karena beberapa alasan:
-
Membatasi tegangan lebih busur tanah
Selama gangguan tanah satu fasa, arus kapasitif yang besar dapat menyebabkan pengbusuran intermiten pada titik gangguan. Hal ini dapat menghasilkan tegangan lebih tinggi yang mengancam kabel, peralatan hubung bagi, transformator instrumen, dan peralatan lainnya.
-
Menyediakan jalur arus urutan nol
Gangguan tanah menghasilkan arus urutan nol. Tanpa titik netral, tidak ada jalur balik yang stabil, dan proteksi urutan nol mungkin tidak beroperasi dengan sensitif.
-
Mendukung kumparan penekan busur atau pentanahan resistansi rendah
Ketika dihubungkan melalui kumparan penekan busur, sistem dapat mengkompensasi arus gangguan tanah kapasitif. Ketika dihubungkan melalui resistor pentanahan netral, arus gangguan dapat dibatasi sambil memastikan operasi proteksi urutan nol yang andal.
-
Meningkatkan keandalan pasokan
Banyak sistem tegangan menengah mengizinkan operasi jangka pendek selama gangguan tanah satu fasa. Susunan pentanahan netral yang dirancang dengan baik membantu mempertahankan tegangan sistem yang stabil hingga gangguan diatasi.
Oleh karena itu, ketika sistem tenaga tidak menyediakan titik netral, transformator pentanahan digunakan untuk membuatnya.
Struktur Transformator Pentanahan Zig-Zag
Transformator pentanahan zig-zag biasanya memiliki konstruksi tipe inti yang mirip dengan transformator tiga fasa konvensional, tetapi hubungan belitanya berbeda.
Setiap belitan fasa dibagi menjadi dua bagian yang sama dengan arah yang berlawanan. Bagian-bagian ini dililitkan pada kaki inti yang berbeda dan kemudian dihubungkan secara seri dalam susunan zig-zag. Titik bersama dari ketiga fasa dikeluarkan sebagai titik netral N.
Sebagai contoh, fasa A tidak hanya dililitkan pada kaki inti fasa A. Sebagian belitannya dihubungkan dengan fasa lain, seperti fasa B atau fasa C. Setelah penghubungan silang, belitan membentuk pola zig-zag.
Grup vektor umum meliputi:
- ZN: Sisi TT dengan hubungan zig-zag dan netral dikeluarkan;
- ZNyn1 / ZNyn11: Sisi TT dengan hubungan zig-zag dan sisi TR dengan belitan sekunder terhubung bintang, yang juga dapat berfungsi sebagai transformator layanan stasiun.
Produsen Transformator Pentanahan Rendam Minyak Tiongkok
Bagaimana Cara Kerja Transformator Pentanahan Zig-Zag?
Karakteristik utama dari transformator pentanahan zig-zag adalah memberikan impedansi tinggi terhadap arus urutan positif dan negatif, namun impedansi rendah terhadap arus urutan nol.
1. Dalam kondisi normal: operasi hampir tanpa beban
Ketika tegangan sistem tiga fase seimbang, hanya arus eksitasi kecil yang mengalir melalui transformator pentanahan. Lilitan zig-zag memberikan impedansi eksitasi tinggi terhadap tegangan urutan positif dan negatif, sehingga rugi-rugi normal sangat rendah dan transformator hampir tidak menyerap daya aktif.
2. Selama gangguan tanah satu fase: jalur impedansi rendah untuk arus gangguan
Ketika gangguan tanah satu fase terjadi, tegangan urutan nol dan arus urutan nol muncul. Arus urutan nol mengalir dari titik netral ke dalam lilitan tiga fase. Arus urutan nol pada ketiga fase memiliki magnitudo yang sama dan fase yang identik.
Karena dua setengah lilitan pada kaki inti yang sama memiliki arah dan polaritas yang berlawanan, gaya gerak magnet urutan nol mereka saling meniadakan. Fluks urutan nol yang dihasilkan oleh karena itu sangat kecil.
Akibatnya, impedansi urutan nol terutama ditentukan oleh reaktansi bocor dan tetap relatif rendah. Nilai pastinya bergantung pada tingkat tegangan sistem, desain lilitan, detail manufaktur, dan persyaratan proyek.
Hal ini menyediakan jalur impedansi rendah untuk arus urutan nol, memungkinkan arus gangguan mengalir dengan lancar melalui titik netral ke perangkat pentanahan.
Mengapa Koneksi Zig-Zag Lebih Dipilih untuk Transformator Pentanahan?
Transformator pentanahan tidak terbatas pada koneksi zig-zag, namun susunan zig-zag menawarkan keunggulan yang jelas dalam aplikasi pentanahan tegangan menengah.
1. Impedansi urutan nol yang rendah
Lilitan zig-zag memungkinkan GGM urutan nol untuk saling meniadakan pada setiap kaki inti, menghasilkan impedansi urutan nol yang rendah dan aliran arus gangguan tanah yang lancar.
2. Rugi-rugi operasi normal yang rendah
Dalam kondisi seimbang, transformator hanya menarik arus eksitasi kecil dan beroperasi mendekati tanpa beban, sehingga menjaga rugi-rugi siaga tetap rendah.
3. Kompatibilitas yang baik dengan koil penekan busur api dan resistor pentanahan netral
Untuk pentanahan koil penekan busur api, transformator zig-zag memungkinkan arus kompensasi mengalir dengan bebas, memungkinkan pemanfaatan kapasitas koil yang tinggi.
Untuk pentanahan resistansi rendah, transformator ini menyediakan arus urutan nol yang cukup untuk operasi proteksi yang sensitif dan andal.
Sebagai perbandingan, ketika transformator YNyn konvensional digunakan untuk menghubungkan koil penekan busur api, kapasitas koil biasanya dibatasi pada proporsi kecil dari rating transformator. Dengan transformator YNd, pemanfaatan juga dibatasi oleh pembebanan sekunder dan rugi-rugi tambahan.
4. Dapat juga berfungsi sebagai transformator layanan stasiun
Banyak transformator pentanahan zig-zag dilengkapi dengan lilitan sekunder tegangan rendah, membentuk koneksi ZNyn. Hal ini memungkinkan unit untuk menyediakan titik pentanahan netral dan daya bantu 380/220 V untuk gardu induk, sehingga mengurangi kebutuhan investasi dan ruang.
5. Penekanan sebagian pada komponen harmonisa ketiga
Koneksi zig-zag dapat membantu menekan harmonisa ketiga dan komponen harmonisa urutan nol lainnya, sehingga meningkatkan kualitas bentuk gelombang tegangan. Namun, ini biasanya merupakan manfaat sekunder daripada alasan utama pemilihan.
Transformator Pentanahan Zig-Zag vs. Transformator Konvensional
| Item perbandingan |
Transformator pentanahan zig-zag |
Transformator konvensional |
| Tujuan utama |
Menyediakan titik netral buatan dan mendukung proteksi pentanahan |
Mentransformasikan tegangan dan mentransfer daya |
| Struktur belitan |
Setiap fase dibagi menjadi dua bagian dengan koneksi zig-zag |
Koneksi Y, Δ, atau YN standar |
| Titik netral |
Dikeluarkan secara khusus untuk pentanahan |
Mungkin tidak ada atau tidak digunakan untuk pentanahan |
| Impedansi urutan nol |
Rendah, cocok untuk arus urutan nol |
Lebih tinggi, membatasi arus urutan nol |
| Kondisi operasi |
Hampir tanpa beban dalam operasi normal; membawa arus gangguan jangka pendek |
Terus-menerus dibebani selama operasi normal |
| Aplikasi tipikal |
Pentanahan tegangan menengah, kumparan penekan busur, resistor pentanahan netral |
Transformator utama dan transformator distribusi |
Transformator Pentanahan Terendam Minyak Tipe Z OEM Tiongkok
Aplikasi Tipikal
-
Jaringan distribusi 10 kV dan 35 kV
Digunakan ketika sisi tegangan rendah transformator utama terhubung delta atau netral sistem tidak tersedia.
-
Sistem pentanahan kumparan penekan busur
Digunakan untuk mengkompensasi arus gangguan tanah kapasitif, memadamkan gangguan busur api, dan membatasi tegangan lebih transien.
-
Sistem pentanahan hambatan rendah
Digunakan untuk membatasi arus gangguan tanah sambil memastikan operasi andal dari proteksi urutan nol.
-
Pembangkit energi terbarukan, jaringan industri, dan pusat data
Digunakan dalam sistem antarmuka inverter, jaringan terhubung delta, atau sistem tenaga terisolasi untuk menyediakan titik pentanahan yang stabil serta meningkatkan kinerja tegangan tidak seimbang dan proteksi.
Pertimbangan Pemilihan dan Operasi
- Sesuaikan tingkat tegangan sistem, seperti 6 kV, 10 kV, atau 35 kV, dengan tegangan sistem pengenal.
- Rancang impedansi urutan nol dengan cermat. Nilai yang terlalu rendah dapat meningkatkan arus gangguan secara berlebihan; nilai yang terlalu tinggi dapat mengurangi sensitivitas proteksi. Hal ini harus dikoordinasikan dengan resistor pentanahan netral atau kumparan penekan busur.
- Pilih kapasitas yang sesuai. Ketika digunakan hanya untuk pentanahan, rating primer harus sesuai dengan kumparan penekan busur atau resistor pentanahan netral. Ketika hanya kumparan penekan busur yang terhubung, kapasitas primer umumnya dipilih pada 1,05 hingga 1,15 kali rating kumparan sebagai praktik teknik. Jika beban sekunder juga disuplai, beban layanan stasiun harus ditambahkan.
- Periksa kemampuan termal jangka pendek. Transformator beroperasi hampir tanpa beban dalam kondisi normal tetapi harus menahan arus gangguan tanah jangka pendek.
- Konfirmasi grup vektor, seperti ZN, ZNyn1, atau ZNyn11, sesuai dengan persyaratan proteksi, pengukuran, dan daya bantu.
- Verifikasi apakah transformator pentanahan benar-benar diperlukan. Jika transformator utama sudah memiliki titik netral yang dapat diakses, misalnya pada beberapa sistem terhubung YN 35 kV atau 110 kV, transformator pentanahan terpisah mungkin tidak diperlukan.
Hubungan dengan Standar IEC
Dalam kerangka kerja IEC, transformator pentanahan zig-zag umumnya dirancang dan diuji sesuai dengan persyaratan umum untuk transformator daya dalam seri IEC 60076. IEC 60076-25 terutama mencakup resistor pentanahan netral dan secara eksplisit mengakui penggunaannya bersama dengan transformator zig-zag, transformator delta terbuka, dan kumparan penekan busur.
Dalam praktiknya, transformator pentanahan zig-zag dispesifikasikan dan diverifikasi sesuai dengan impedansi urutan nol yang diperlukan, arus gangguan jangka pendek, tegangan pengenal, metode pendinginan, tingkat isolasi, dan program pengujian. Kepatuhan terhadap proyek tertentu harus selalu dikonfirmasi terhadap spesifikasi teknis kontrak, edisi standar yang berlaku, dan laporan pengujian pihak ketiga.
Ringkasan
Transformator pentanahan zig-zag adalah transformator khusus yang menciptakan titik netral buatan melalui susunan belitan zig-zag. Transformator ini banyak digunakan karena menghadirkan impedansi tinggi dalam kondisi seimbang normal, sehingga menghasilkan rugi-rugi yang rendah, sambil menyediakan impedansi rendah untuk arus urutan nol selama gangguan tanah satu fasa. Hal ini membuatnya sangat cocok untuk kumparan penekan busur, resistor pentanahan netral, dan skema proteksi urutan nol.
Dibandingkan dengan transformator konvensional, transformator pentanahan zig-zag menawarkan keunggulan yang jelas dalam jaringan distribusi tegangan menengah, terutama untuk pengendalian arus gangguan tanah, pentanahan sistem, dan peningkatan keandalan.
Masuk
