Vad är skillnaden mellan en jordtransformator och en bågutarmningsspole?

Översikt över jordtransformatorer
En jordtransformator, vanligtvis känd som "jordtransformator" eller bara "jordningsenhet", kan delas in i oljebärande och torrtyp baserat på isoleringsmediet, och i trefas- och enfasutrustning baserat på antalet faser. Jordtransformatorernas huvudsakliga funktion är att tillhandahålla en konstgjord neutralpunkt för elkraftsystem vars transformatorer eller generatorer saknar en naturlig neutral (till exempel deltaanslutna system). Denna konstgjorda neutral gör det möjligt att använda antingen en petersonspole (bågavskärmningsspole) eller ett lågspänningssätt för jordning, vilket minskar kapacitiv felström vid enfas-till-jordfel och ökar elnätets tillförlitlighet.

Översikt över bågavskärmningsspolet (Peterson-spol)
Som namnet antyder är bågavskärmningsspolen utformade för att släcka bågar. Det är en järnkärnlig induktiv spol som är ansluten mellan transformerens (eller generatorns) neutralpunkt och mark, vilket bildar ett bågavskärmningspol-system. Denna konfiguration representerar en typ av liten-strömsystem. Under normal drift flyter ingen ström genom spolen. När nätet drabbas av blixt eller upplever en enfasbågfelfel, stiger neutralpunktsvolten till fasvolten. I detta ögonblick motverkar den induktiva strömmen från bågavskärmningsspolen den kapacitiva felsströmmen, vilket effektivt kompenserar den. Den resulterande restströmmen blir mycket liten - otillräcklig för att hålla bågen vid liv - vilket gör att den släcks naturligt. Detta eliminerar snabbt jordfelen utan att utlösa farliga överspänningar.

Bågavskärmningsspolens viktigaste roll är att tillföra induktiv ström som kompenserar den kapacitiva strömmen vid felpunkten under enfasjordfel, vilket minskar den totala felsströmmen till under 10 A. Detta hjälper till att förhindra omupptändning av bågen efter strömzero-crossing, uppnår bågsläckning, minskar sannolikheten för höga överspänningar och förhindrar felförvärring. När korrekt justerad inte bara minimerar bågavskärmningsspolen sannolikheten för båginducerade överspänningar, utan dämpar också deras amplitud och minskar termisk skada vid felpunkten samt spänningshöjning i jordningsgridsystemet.

Korrekt justering innebär att den induktiva strömmen (IL) matchar eller närmar sig den kapacitiva strömmen (IC). I teknisk praktik uttrycks graden av detuning genom detuning-faktorn V:

• När V=0 kallas det full kompensation (resonansvillkor).

• När V>0 kallas det underkompensation.

• När V<0 kallas det överkompensation.

Idealt sett, för optimal bågavskärmning, bör absolutbeloppet av V vara så litet som möjligt - helst noll (full kompensation). Men under normal nätverksdrift kan en liten detuning (särskilt full kompensation) leda till serieresonansöverspänningar. Till exempel, i ett 6 kV kolgruvelseleknät, kan neutralpunktsförskjutningsvoltagen under full kompensation vara 10 till 25 gånger högre än i ett ojordnat system - känd som serieresonansöverspänning. Dessutom kan växlingsoperationer (till exempel energisättning av stora motorer eller asynkron circuitbrytare) också inducera farliga överspänningar. Därför, när inget jordfel existerar, innebär drift av bågavskärmningsspolen nära resonans ett risk istället för ett säkerhetsfördel. I praktiken är bågavskärmningsspoler som opererar i eller nära full kompensation vanligtvis utrustade med en dämpningsmotstånd för att dämpa resonansöverspänningar, och fältupplevelser har visat att denna metod är mycket effektiv.

Skillnad mellan jordtransformatorer och bågavskärmningsspolet
I Kinas 10 kV trefasel-distributionsystem är neutralpunkten vanligtvis ojordad. För att förhindra intermittenta kapacitiva strömmar under enfasjordfel som kan orsaka bestående bågar och spänningsoscillationer - vilket kan eskalera till större incidenter - används en jordtransformator för att skapa en konstgjord neutralpunkt. Jordtransformatorerna använder vanligtvis en zigzag (Z-typ) vindningsanslutning. Dess neutralpunkt är ansluten till en bågavskärmningsspol, som sedan är jordad. Vid enfasjordfel tar den induktiva strömmen från bågavskärmningsspolen bort systemets kapacitiva ström, vilket gör att systemet kan fortsätta fungera i upp till 2 timmar medan underhållspersonal lokalisera och rensa felet.

Således är jordtransformatorer och bågavskärmningsspolet två distinkta enheter: bågavskärmningsspolen är i grunden en stor induktor, ansluten mellan den neutralpunkt som ges av jordtransformatorn och mark. De fungerar tillsammans som ett samordnat system - men utför grundläggande olika funktioner.