Wat is het verschil tussen een aardingstransformator en een boogonderdrukkingsspoel?

Overzicht van Aardingstransformatoren
Een aardingstransformator, ook wel bekend als "aardingstransformator" of simpelweg "aardingseenheid," kan worden ingedeeld in oliegekoeld en droogtype op basis van het isolatiemiddel, en in driefase en eenfase op basis van het aantal fasen. De primaire functie van een aardingstransformator is om een kunstmatig neutraal punt te bieden voor elektriciteitsnetwerken waarvan de transformatoren of generatoren geen natuurlijk neutraal hebben (bijvoorbeeld delta-verbonden systemen). Dit kunstmatige neutraal stelt het gebruik van een petersonspoel (boogonderdrukkingsspoel) of een laagohmige aardmethode in staat, waardoor de capacitaire grondfoutstroom tijdens enkelelijn-naar-grond fouten wordt verminderd en de betrouwbaarheid van het distributienetwerk wordt verhoogd.

Overzicht van Boogonderdrukkingsspoelen (Petersonspoelen)
Zoals de naam al doet vermoeden, is een boogonderdrukkingsspoel ontworpen om bogen te doven. Het is een ijzerkerninductieve spoel die is verbonden tussen het neutrale punt van een transformator (of generator) en de aarde, wat een boogonderdrukkingsspoelaardingsysteem vormt. Deze configuratie vertegenwoordigt een type klein-stroomaardingsysteem. Onder normale bedrijfsomstandigheden stroomt er geen stroom door de spoel. Wanneer echter het net getroffen wordt door bliksem of een enkelefasen booggrondfout ervaart, stijgt de neutrale-puntspanning naar fasespanning. Op dat moment compenseert de inductieve stroom van de boogonderdrukkingsspoel de capacitaire foutstroom effectief. De resulterende resterende stroom wordt zeer klein - ontoereikend om de boog in stand te houden - waardoor deze vanzelf dooft. Dit elimineert snel de grondfout zonder gevaarlijke overspanningen te veroorzaken.

De belangrijkste rol van de boogonderdrukkingsspoel is om inductieve stroom te leveren die de capacitaire stroom op de foutplek tijdens een enkelefasen grondfout compenseert, waardoor de totale foutstroom onder de 10 A wordt gereduceerd. Dit helpt om de heropwekking van de boog na nulpassage van de stroom te voorkomen, booguitdoving te bereiken, de kans op hoge overspanningen te verminderen en de escalatie van de fout te voorkomen. Wanneer goed afgestemd, minimaliseert de boogonderdrukkingsspoel niet alleen de kans op boog-geïnduceerde overspanningen, maar onderdrukt ook hun amplitude en reduceert thermische schade op de foutplek en de spanningstijging op de aardingsgrid.

Goede afstemming betekent dat de inductieve stroom (IL) overeenkomt of nauw benadert de capacitaire stroom (IC). In de praktijk wordt de mate van detuning uitgedrukt door de detuningsfactor V:

• Wanneer V=0, wordt dit volledige compensatie (resonantieconditie) genoemd.

• Wanneer V>0, is het ondercompensatie.

• Wanneer V<0, is het overcompensatie.

Ideaal gezien, voor optimale boogonderdrukking, zou de absolute waarde van V zo klein mogelijk moeten zijn - preferentieel nul (volledige compensatie). Echter, bij normale netwerkbedrijfsomstandigheden kan een kleine detuning (vooral volledige compensatie) leiden tot serie-resonantie-overspanningen. Bijvoorbeeld, in een 6 kV mijnelektriciteitsnetwerk, kan de neutrale-puntsverplaatsingsspanning bij volledige compensatie 10 tot 25 keer hoger zijn dan in een ongeaard systeem - bekend als serie-resonantie-overspanning. Bovendien kunnen schakeloperaties (bijvoorbeeld het inschakelen van grote motoren of niet-synchrone schakelaarsluiting) eveneens gevaarlijke overspanningen veroorzaken. Daarom brengt het werken met de boogonderdrukkingsspoel in of nabij resonantie bij afwezigheid van grondfouten risico's met zich mee in plaats van veiligheidsvoordelen. In de praktijk worden boogonderdrukkingsspoelen die in of nabij volledige compensatie werken meestal uitgerust met een demperweerstand om resonantie-overspanningen te onderdrukken, en de praktijk heeft aangetoond dat deze benadering zeer effectief is.

Verschil Tussen Aardingstransformatoren en Boogonderdrukkingsspoelen
In China’s 10 kV driefase distributiesystemen is het neutrale punt meestal ongeaard. Om te voorkomen dat tussentijdse capacitaire stromen tijdens enkelefasen grondfouten aanhoudende bogen en spanningsschommelingen veroorzaken - die kunnen escaleren naar grotere incidenten - wordt een aardingstransformator gebruikt om een kunstmatig neutraal punt te creëren. De aardingstransformator maakt meestal gebruik van een zigzag (Z-type) windingverbinding. Het neutrale punt hiervan wordt verbonden met een boogonderdrukkingsspoel, die vervolgens geaard wordt. Tijdens een enkelefasen grondfout compenseert de inductieve stroom van de boogonderdrukkingsspoel de capacitaire stroom van het systeem, waardoor het systeem maximaal 2 uur kan blijven werken terwijl het onderhoudspersoneel de fout lokaliseert en oplost.

Dus, de aardingstransformator en de boogonderdrukkingsspoel zijn twee verschillende apparaten: de boogonderdrukkingsspoel is wezenlijk een grote inductor, verbonden tussen het neutrale punt dat door de aardingstransformator wordt geleverd en de aarde. Ze werken samen als een gecoördineerd systeem - maar dienen fundamenteel verschillende functies.