Transformator pentanahan jenis kering banyak dirancang dengan koneksi Zig-Zag, karena struktur belitan ini menawarkan impedansi eksitasi yang tinggi terhadap arus urutan positif dan negatif selama operasi normal, sambil memberikan impedansi rendah terhadap arus urutan nol selama gangguan tanah satu fase.
Hal ini memungkinkan untuk menciptakan titik netral buatan dan menawarkan jalur yang andal untuk arus urutan nol dalam jaringan distribusi tegangan menengah.
Dibandingkan dengan transformator terhubung bintang atau delta biasa, transformator pentanahan Zig-Zag lebih cocok untuk aplikasi pentanahan di jaringan tegangan menengah, pembangkit listrik tenaga angin dan surya, sistem distribusi industri, dan pusat data.
1. Apa Fungsi Transformator Pentanahan?
Pada banyak jaringan tegangan menengah, sisi sekunder transformator utama terhubung delta, atau titik netral tidak dapat diakses secara langsung. Dalam kasus seperti ini, tidak ada titik netral alami untuk menghubungkan kumparan penekan busur api, resistor pentanahan netral, atau peralatan proteksi urutan nol.
Transformator pentanahan digunakan untuk:
- Menciptakan titik netral buatan N;
- Menghubungkan kumparan penekan busur api, resistor pentanahan netral, atau reaktor;
- Menyediakan jalur kembali untuk arus urutan nol selama gangguan tanah;
- Membatasi tegangan lebih yang diinduksi busur api dan meningkatkan sensitivitas proteksi urutan nol;
- Secara opsional menyuplai daya bantu melalui belitan sekunder.
Transformator pentanahan jenis kering biasanya mengadopsi isolasi resin cetak atau impregnasi. Transformator ini bebas minyak, tahan api, dan cocok untuk gardu induk dalam ruangan, ruang sakelar, dan pembangkit energi terbarukan.
2. Struktur Belitan Zig-Zag
Belitan Zig-Zag, juga disebut belitan Zig-Zag atau bentuk zig-zag, dibentuk dengan membagi setiap belitan fase menjadi dua bagian yang sama. Kedua bagian ini dililitkan pada kaki inti yang berbeda dan dihubungkan dengan polaritas yang berlawanan.
Fitur utama:
- Setiap fase memiliki dua bagian belitan dengan jumlah lilitan yang sama;
- Kedua bagian tersebut ditempatkan pada kaki inti yang berbeda;
- Belitan dihubungkan silang dengan polaritas yang berlawanan;
- Ujung dari belitan tiga fase digabungkan untuk membentuk titik netral N;
- Ujung saluran dihubungkan ke fase A, B, dan C.
Dengan cara ini, tegangan setiap fase tidak didukung oleh satu belitan tunggal pada satu kaki inti, melainkan oleh dua belitan yang terletak pada kaki inti yang berbeda. Hal ini menciptakan hubungan fasor "zig-zag" yang khas.
3. Prinsip Operasi
Operasi normal
Di bawah tegangan tiga fase yang seimbang, hanya arus urutan positif dan negatif yang mengalir melalui transformator pentanahan. Karena struktur belitan yang dihubungkan silang, transformator menghadirkan impedansi eksitasi yang tinggi.
Oleh karena itu, selama operasi normal:
- Hanya arus eksitasi dan rugi-rugi kecil yang mengalir;
- Transformator beroperasi hampir tanpa beban;
- Dampak pada operasi tiga fase normal sangat minimal;
- Rugi-rugi jaringan tambahan sangat rendah.
Gangguan tanah satu fase
Ketika gangguan tanah satu fase terjadi, tegangan urutan nol dan arus urutan nol muncul. Arus urutan nol kembali melalui tanah dan mengalir ke titik netral transformator pentanahan.
Pada belitan Zig-Zag, arus urutan nol pada ketiga fase berada dalam fase yang sama. Karena hubungan silang, amper-lilitan urutan nol pada kaki inti yang sama saling meniadakan. Akibatnya, fluks eksitasi urutan nol sangat kecil, dan impedansi urutan nol terutama ditentukan oleh reaktansi bocor.
Hal ini memberikan impedansi urutan nol yang relatif rendah pada transformator pentanahan, sehingga memungkinkan arus urutan nol mengalir dengan andal melalui titik netral dan perangkat pentanahan.
Perlu dicatat bahwa impedansi urutan nol bukanlah nol. Transformator pentanahan Zig-Zag terutama digunakan untuk menyediakan titik netral buatan dan membawa arus urutan nol, bukan untuk mentransmisikan daya aktif.
4. Mengapa Koneksi Zig-Zag Lebih Dipilih
Impedansi urutan nol yang rendah
Transformator pentanahan Zig-Zag menyediakan jalur yang stabil untuk arus gangguan tanah. Ketika digunakan dengan resistor pentanahan netral, mereka membantu proteksi urutan nol beroperasi dengan cepat dan selektif. Ketika digunakan dengan kumparan penekan busur api, mereka mendukung kompensasi arus kapasitif dan pemadaman busur api.
Rugi-rugi normal yang rendah
Karena transformator beroperasi hampir tanpa beban dalam kondisi normal, arus eksitasi dan rugi-rugi inti tetap rendah. Hal ini membuat koneksi jangka panjang ke jaringan menjadi masuk akal secara teknis.
Pemanfaatan kapasitas kumparan penekan busur api yang lebih baik
Transformator biasa mungkin dibatasi oleh impedansi urutan nol, rugi-rugi tambahan, dan kenaikan suhu ketika digunakan untuk tujuan pentanahan. Transformator pentanahan Zig-Zag, jika dirancang sesuai dengan standar yang berlaku dan diverifikasi untuk kenaikan suhu dan durasi gangguan, dapat membawa beban yang sesuai dengan rating kumparan penekan busur api atau resistor pentanahan yang terhubung.
Belitan bantu opsional
Banyak transformator pentanahan Zig-Zag jenis kering dirancang dengan koneksi ZNyn atau ZNyn11. Sisi tegangan tinggi menggunakan koneksi Zig-Zag untuk menciptakan titik netral, sementara sisi tegangan rendah menyediakan belitan sekunder terhubung bintang untuk suplai bantu. Grup koneksi yang tepat harus mengikuti desain produk dan standar yang berlaku.
Cocok untuk aplikasi dalam ruangan dan energi terbarukan
Konstruksi jenis kering menghindari minyak isolasi, mengurangi risiko kebakaran, dan menyederhanakan instalasi serta pemeliharaan. Hal ini membuatnya cocok untuk gardu induk dalam ruangan, ruang distribusi, ladang angin, pembangkit listrik tenaga surya, dan fasilitas industri.
5. Perbandingan dengan Transformator Biasa
| Item |
Transformator Pembumian Zig-Zag |
Transformator Y/Δ Biasa |
| Fungsi Utama |
Menciptakan titik netral buatan, membawa arus urutan nol |
Mengubah tegangan, mentransmisikan daya |
| Operasi Normal |
Hampir tanpa beban |
Biasanya berbeban |
| Impedansi Urutan Nol |
Relatif rendah |
Tergantung pada struktur inti dan koneksi |
| Aplikasi Kumparan Penekan Busur |
Sesuai pada kondisi nominal |
Sering terbatas |
| Ketersediaan Titik Netral |
Ya |
Tergantung pada koneksi sistem |
Transformator tiga kolom biasa tanpa belitan penstabil terhubung delta atau jalur fluks urutan-nol khusus biasanya memiliki kemampuan arus urutan-nol yang terbatas dan tidak boleh diganti begitu saja dengan transformator pentanahan Zig-Zag tanpa verifikasi terperinci.
6. Ringkasan
Transformator pentanahan tipe kering Zig-Zag menyediakan titik netral buatan untuk sistem tegangan menengah. Transformator ini beroperasi hampir tanpa beban dalam kondisi normal dan menawarkan impedansi urutan-nol yang rendah selama gangguan tanah, mendukung kumparan penekan busur, resistor pentanahan netral, dan proteksi urutan-nol. Koneksi tipikal meliputi ZNyn dan ZNyn11, dengan belitan bantu opsional.
Untuk proyek internasional, istilah-istilah berikut umum digunakan:
- Koneksi Zig-Zag / Belitan Zig-Zag
- Transformator Pentanahan / Transformator Pentanahan
- Impedansi Urutan-Nol
- Titik Netral Buatan
- Kumparan Penekan Busur / Kumparan Petersen
- Resistor Pentanahan Netral
Perlu dicatat bahwa transformator pentanahan Zig-Zag bukanlah transformator daya konvensional. Kapasitasnya harus ditentukan berdasarkan arus kapasitif sistem, rating kumparan penekan busur, nilai resistor pentanahan netral, durasi gangguan, batas kenaikan suhu, dan apakah beban sekunder diperlukan.
Jika Anda sedang mencari peralatan atau meninjau proposal teknis, Pabrik Transformator Pentanahan Netral Tiongkok yang profesional dapat mendukung verifikasi desain terperinci, pengujian pabrik, dan kustomisasi untuk sistem pentanahan MV dan HV.
Masuk
