Hiểu về Đất Trung Tính của Máy Biến áp

• An toàn, độ tin cậy và kinh tế của lưới điện;
• Lựa chọn mức cách điện cho thiết bị hệ thống;
• Mức điện áp quá cao;
• Các phương án bảo vệ rơ-le;
• Can nhiễu điện từ với đường dây truyền thông.

• Hệ thống có dòng ngắn mạch lớn: Khi xảy ra sự cố ngắn mạch một pha xuống đất, dòng ngắn mạch tạo ra rất lớn. Các ví dụ bao gồm hệ thống định mức 110 kV và trên, cũng như hệ thống ba pha bốn dây 380/220 V. Cũng được gọi là hệ thống nối đất hiệu quả.
• Hệ thống có dòng ngắn mạch nhỏ: Trong trường hợp xảy ra sự cố ngắn mạch một pha, không có vòng lặp ngắn mạch hoàn chỉnh, do đó dòng ngắn mạch nhỏ hơn nhiều so với dòng tải bình thường. Cũng được gọi là hệ thống không nối đất hiệu quả.

• Điểm trung tính nối đất chắc chắn
• Điểm trung tính nối đất qua một điện trở

• Điểm trung tính không nối đất
• Điểm trung tính nối đất qua cuộn chống hồ quang (cuộn Petersen)

• Sự cố ngắn mạch một pha yêu cầu ngắt thiết bị bị lỗi ngay lập tức, gây gián đoạn nguồn điện và giảm độ tin cậy.
• Dòng ngắn mạch lớn tạo ra ứng suất điện động và nhiệt đáng kể, có thể làm tăng hư hỏng.
• Từ trường mạnh từ dòng ngắn mạch lớn gây nhiễu điện từ cho các mạch truyền thông và tín hiệu gần đó.
• Trong trường hợp xảy ra sự cố một pha, điện áp pha bị lỗi giảm xuống zero, trong khi điện áp pha không bị lỗi vẫn giữ gần điện áp pha bình thường. Do đó, cách điện thiết bị có thể được thiết kế chỉ cho điện áp pha - giảm chi phí, đặc biệt là ở các mức điện áp cao.

• Nối đất qua điện trở cao
• Nối đất qua điện trở trung bình
• Nối đất qua điện trở thấp

• Cho phép tự động loại bỏ sự cố và đơn giản hóa vận hành/bảo dưỡng.
• Cách ly nhanh chóng sự cố ngắn mạch, dẫn đến điện áp quá cao thấp, loại bỏ điện áp quá cao cộng hưởng và cho phép sử dụng cáp và thiết bị có mức cách điện thấp hơn.
• Giảm lão hóa cách điện, kéo dài tuổi thọ thiết bị và cải thiện độ tin cậy.
• Dòng ngắn mạch (hàng trăm ampe hoặc hơn) đảm bảo độ nhạy và chọn lọc cao của bảo vệ rơ-le - không cần lựa chọn phức tạp đường dây bị lỗi.
• Giảm rủi ro hỏa hoạn.
• Cho phép sử dụng bộ chặn sét ZnO không có khe hở với khả năng hấp thụ năng lượng cao và điện áp dư thấp để bảo vệ điện áp quá cao.
• Kìm hãm thành phần hài thứ 5 trong điện áp quá cao do hồ quang nối đất, ngăn chặn sự mở rộng thành sự cố pha-pha.

• Nối đất qua điện trở cao: Phù hợp cho mạng phân phối có dòng điện dung xuống đất <10 A, máy phát điện lớn mà dòng điện một pha xuống đất vượt quá giới hạn cho phép nhưng vẫn <10 A. Giá trị điện trở thường nằm trong khoảng hàng trăm đến hàng nghìn ohm.
• Nối đất qua điện trở trung bình và thấp: Không có ranh giới nghiêm ngặt, nhưng nói chung:
• Điện trở trung bình: Dòng điện ngắn mạch trung tính giữa 10 A và 100 A
• Điện trở thấp: Dòng điện ngắn mạch trung tính >100 A

Những thiết bị này được sử dụng trong mạng phân phối đô thị chủ yếu là cáp, hệ thống phụ trợ nhà máy điện, và các nhà máy công nghiệp lớn—nơi mà dòng điện dung cao và sự cố đất tạm thời hiếm xảy ra.

• Dòng điện rò rỉ một pha <10 A; hồ quang tự tắt, và cách điện có thể phục hồi tự động.
• Đối xứng của hệ thống được duy trì; hệ thống có thể hoạt động tạm thời với lỗi để có thời gian xác định vị trí lỗi.
• Can nhiễu truyền thông tối thiểu.
• Đơn giản và tiết kiệm.
• Tuy nhiên, nếu dòng điện dung >10 A, hồ quang gián đoạn có cường độ cao có thể xảy ra. Các quá áp này kéo dài, ảnh hưởng đến toàn bộ mạng lưới, và gây mối đe dọa nghiêm trọng cho thiết bị có cách điện yếu—đặc biệt là máy quay. Những quá áp này đã nhiều lần gây ra sự cố rò rỉ đa điểm, cháy thiết bị, và mất điện lớn.
  Quá áp cộng hưởng thường xuyên dẫn đến nổ cầu chì trong biến áp điện áp (VTs), VT cháy, hoặc thậm chí hư hỏng thiết bị chính.

• Dòng điện cảm từ cuộn cảm triệt hồ quang bù vào dòng điện dung rò rỉ của hệ thống, giảm dòng điện lỗi xuống <10 A—cho phép hồ quang tự tắt.
• Cách điện tại điểm lỗi có thể phục hồi tự động.
• Giảm khả năng xảy ra quá áp do hồ quang gián đoạn.
• Duy trì đối xứng của hệ thống trong trường hợp lỗi một pha, cho phép tiếp tục hoạt động tạm thời để xác định vị trí lỗi.
• Tuy nhiên, nó chỉ giảm khả năng—không loại bỏ hoàn toàn—quá áp do hồ quang, và không giảm cường độ của nó. Hệ số quá áp vẫn cao, gây áp lực cách điện đáng kể—đặc biệt nguy hiểm cho thiết bị đóng cắt nhỏ gọn và hệ thống cáp, có thể bị phá vỡ cách điện hoặc ngắn mạch giữa pha, dẫn đến hỏng hóc thiết bị nghiêm trọng.

• Phía cao áp 110 kV hoặc 220 kV của trang trại gió thường sử dụng nối đất trung tính qua công tắc cách ly (công tắc cách điện).
• Phía hệ thống thu gom 35 kV thường sử dụng cuộn cảm triệt hồ quang hoặc nối đất qua điện trở.
  • Nếu hệ thống thu gom sử dụng đường dây cáp hoàn toàn, dòng điện dung tương đối lớn; do đó, nối đất qua điện trở được khuyến nghị.