Pagsusi sa mga Pamaagi sa Proteksyon sa Lightning alang sa Distribution Transformers

Pag-analisar sa mga Sukod sa Pagpanalipod batok sa Kidlat alang sa Mga Transformer sa Distribusyon

Aron mapugngan ang pag-obra sa surges sa kidlat ug masiguro ang luwas nga operasyon sa mga transformer sa distribusyon, kini nga papel naghatag og mga angay nga sukod sa pagpanalipod batok sa kidlat nga makapauswag sa ilang abilidad nga molahutay sa kidlat.

1. Mga Sukod sa Pagpanalipod batok sa Kidlat alang sa Mga Transformer sa Distribusyon

1.1 Pag-instalar og mga surge arrester sa taas nga boltahe (HV) nga bahin sa transformer sa distribusyon.
Sumala sa SDJ7–79 Teknikal nga Kodigo alang sa Disenyo sa Proteksyon batok sa Sobrang Boltahe sa Mga Kagamitan sa Elektrisidad: “Ang HV nga bahin sa usa ka transformer sa distribusyon kinahanglan nga generalmente panalipdan pinaagi sa mga surge arrester. Ang grounding conductor sa arrester, ang neutral point sa mubong boltahe (LV) nga winding, ug ang tangke sa transformer kinahanglan nga konektado ug ig-ground.” Kini nga konpigurasyon usab girekomenda sa DL/T620–1997 Sobrang Boltahe nga Proteksyon ug Koordinasyon sa Insulation alang sa Mga Instalasyon sa Elektrisidad nga AC nga gipagawas sa awtoridad sa elektrisidad sa Tsina.

Bisan pa niana, lapad nga pagtuon ug kasinatian sa field nagpakita nga bisan uban lamang sa mga arrester sa HV nga bahin, ang mga kabug-at sa transformer mahitabo gihapon ilalom sa mga surge sa kidlat. Sa tipikal nga mga lugar, ang tuig-tuig nga rate sa kabug-at mga 1%; sa mga rehiyon nga daghang kidlat, mahimong moabot og mga 5%; ug sa mga lugar nga daku kaayo ang bagyo (pananglitan, mga lugar nga dunay labaw pa sa 100 ka adlaw sa bagyo matag tuig), ang tuig-tuig nga rate sa kabug-at mahimong mosaka ngadto sa mga 50%. Ang pangunang hinungdan mao ang mga sobrang boltahe nga temporaryo nga moabut sa unahan ug balik nga gipahinabo sa pag-abot sa surge sa kidlat sa HV nga winding.

• Balik nga Temporaryo nga Sobrang Boltahe sa Transformasyon:
  Kon ang surge sa kidlat (3–10 kV) mosulod sa HV nga bahin, ang arrester magboto, nga magdala og daku nga impulse current pinaagi sa resistensya sa ground, nga maghimo og voltage drop. Kini nga boltahe mag-elevate sa potensyal sa LV neutral point. Kon dugay ang LV nga linya, kini maglihok sama sa wave impedance padulong sa ground. Sa ingon, daku nga impulse current ang molugsong pinaagi sa LV winding. Tungod kay ang tulo ka phase nga LV nga mga kuryente parehas og gidak-on ug direksyon, sila maghimo og kusgan nga zero-sequence nga magnetic flux, nga—pinaagi sa ratio sa mga turns sa transformer—mohatod og daku kaayong temporaryo nga boltahe sa HV winding. Tungod kay ang HV winding konektado sa star nga walay grounded neutral, wala’y circulating impulse current sa HV nga bahin aron i-balans ang flux. Busa, ang tibuok LV impulse current ang magtrabaho isip magnetizing current, nga maghimo og taas nga induced voltage sa HV neutral end—diin ang insulation labing mahuyang. Labut pa, ang inter-turn ug inter-layer nga mga gradient sa boltahe mosaka og daku, nga maghatag risgo sa pagkapukan sa insulation sa laing dapit. Kini nga fenomeno—nagsugod sa surge sa HV nga bahin apan nag-induce og overvoltage pinaagi sa electromagnetic coupling sa LV—gitawag og reverse transformation.
• Unahan nga Temporaryo nga Sobrang Boltahe sa Transformasyon:
  Kon ang surge sa kidlat mosulod pinaagi sa LV nga linya, ang impulse current molugsong pinaagi sa LV winding, nga mag-induce og taas nga boltahe sa HV winding pinaagi sa turns ratio. Kini magpadako sa potensyal sa HV neutral ug magdugang sa mga gradient sa boltahe sa inter-layer ug inter-turn. Kini nga proseso—kon diin ang surge sa LV nga bahin mag-induce og overvoltage sa HV nga bahin—gitawag og forward transformation. Ang mga pagsulay nagpakita nga uban ang 10 kV nga LV surge ug 5 Ω nga resistensya sa ground, ang inter-layer nga gradient sa boltahe sa HV winding mahimong molabaw sa full-wave impulse withstand strength sa transformer og labaw pa sa 100%, nga siguradong magdala sa kapukan sa insulation.

1.2 Pag-instalar og mga tradisyonal nga valve-type o metal oxide nga surge arrester sa LV nga bahin.
Sa kini nga konpigurasyon, ang grounding conductors sa HV ug LV nga mga arrester, ang LV neutral point, ug ang tangke sa transformer tanan konektado ug ig-ground (kasagaran gitawag og “four-point bonding” o “three-in-one grounding”).

Ang datos sa field ug eksperimental nga mga pagtuon nakumpirma nga bisan alang sa mga transformer nga maayo ang insulation, ang mga arrester sa HV nga bahin lamang dili makapanalipod batok sa kadaot gikan sa forward o reverse transformation nga overvoltages. Ang mga arrester sa HV wala’y proteksyon batok niini nga internong nabuo nga mga transient. Ang resulta nga mga gradient sa boltahe sa layer ug turn may kalabotan sa gidaghanon sa mga turn ug depende sa geometry sa winding—ang mga kabug-at mahitabo sa sinugdanan, tunga, o katapusan sa winding, nga ang terminal end labing mahuyang. Ang pagdugang og mga arrester sa LV nga bahin makapugong sa pareho nga forward ug reverse transformation nga overvoltages.

1.3 Pagbulag sa grounding alang sa HV ug LV nga mga bahin.
Sa kini nga pamaagi, ang HV arrester gi-ground nga independiyente, samtang ang LV neutral ug tangke sa transformer konektado ug gi-ground nga bulag (walay LV arrester).

Ang pagtuon nagpakita nga kini nga pamaagi mogamit sa earth attenuation aron hapit tangtangon ang reverse transformation nga overvoltage. Alang sa forward transformation, ang mga kalkulasyon nagpakita nga ang pagpaubos sa LV grounding resistance gikan sa 10 Ω ngadto sa 2.5 Ω makapamenos sa overvoltage sa HV nga bahin og mga 40%. Uban sa husto nga pagtratar sa LV grounding system, ang forward transformation nga overvoltage mahimong epektibong mapugngan. Kini nga solusyon yano ug barato, bisan pa niana kinahanglan kini og ubos nga LV grounding resistance, nga naghatag niini og daku nga praktikal nga bili.

Dugang sa nahisgutan, lakip ang uban pang mga sukat mao ang pag-instalar og mga balancing winding sa core sa transformer aron supresohon ang mga transformation overvoltages o ang pag-embed sa metal oxide varistors (MOVs) sulod sa transformer.

2. Paggamit sa mga Sukod sa Pagpanalipod batok sa Kidlat

Ang pag-analisar sa ibabaw nagpakita nga ang matag pamaagi sa pagpanalipod adunay lainlaing mga kinaiya. Ang mga rehiyon kinahanglan mopili og angay nga mga estratehiya base sa lokal nga kusog sa bagyo (gisukod sa adlaw sa bagyo matag tuig):

• Mga lugar nga may kaayo gamay nga pag-iskedyo (e.g., mga lapyahan):Ang arrester sa HV-side lang ang sulit tungod sa kaayo gamay nga annual failure rates.
• Mga lugar nga may katugasan nga pag-iskedyo:I-install ang arresters sa parehas nga HV ug LV sides.
• Mga lugar nga may taas nga pag-iskedyo:Kadaghanan ang usa ra nga pamaagi kay dili sulit. Gisugyot ang komprehensibo nga paagi: HV arrester uban independent grounding, plus bonded LV arrester, LV neutral, ug tank giconnect ha separate grounding system.
• Mga lugar nga may grabe nga pag-iskedyo (espesyalmente asa diin ang annual failure rates mahimong magulang bisan naa na ang komprehensibo nga pamaagi):Human sa teknikal ug ekonomiko nga pag-evaluado, isipon ang advanced nga solusyon sama sa core-mounted balancing windings (i.e., bag-o nga tipo nga lightning-resistant transformers) o internally installed metal oxide surge arresters.

3. Conclusion

Ang mga pamaagi sa pagprotekta sa distribution transformers gikan sa lightning naglakip og daghang estilo, ug ang kondisyon sa lugar kasagaran nagbago-bago gikan sa usa ka rehiyon sa uban. Pinaagi sa pagpili og mga pamaagi basehan sa lokal nga kondisyon, ug pinaagi sa pagpalambo sa operasyonal nga pagdumala, mahimo sa utilities ang makapalig-on nga mapabuti ang kahimsog ug reliabilidad sa mga distribution transformers labi na konfrontado sa lightning.