Яка різниця між заземлювальним трансформатором і котушкою підсилення дуги?
Огляд заземлювальних трансформаторів
Заземлювальний трансформатор, який часто називають просто "заземлювач" або "заземлювальна одиниця", може бути розподілений на масляні і сухі залежно від ізоляційного середовища, а також на трифазні і однофазні залежно від кількості фаз. Основна функція заземлювального трансформатора полягає у створенні штучної нейтральної точки для електроенергетичних систем, чиї трансформатори або генератори не мають природної нейтральної точки (наприклад, системи з дельта-зв'язком). Ця штучна нейтральна точка дозволяє використовувати або петерсонівську котушку (котушку загасання дуги), або метод заземлення з низьким опором, що зменшує ємність заземлювального струму при однофазних заземлювальних дефективах і підвищує надійність розподільчої системи.
Огляд котушок загасання дуги (Петерсонівських котушок)
Як видно з назви, котушка загасання дуги призначена для загасання дуг. Це індуктивна котушка з залізним сердечником, яка з'єднується між нейтральною точкою трансформатора (або генератора) і землею, формуючи систему заземлення з котушкою загасання дуги. Ця конфігурація представляє собою один із типів систем з малим струмом заземлення. В нормальних умовах працювання через котушку не проходить струм. Однак, коли мережа потрапляє під удар блискавки або виникає однофазна дугова заземлювальна аварія, напруга на нейтральній точці підвищується до фазової напруги. У цей момент індуктивний струм з котушки загасання дуги компенсує ємнісний аварійний струм, ефективно його компенсуючи. Результативний залишковий струм стає дуже малим — недостатнім для підтримки дуги — що дозволяє йому самостійно загаснути. Це швидко усуває заземлювальну аварію без викликання небезпечних перенапруг.
Основна роль котушки загасання дуги полягає у наданні індуктивного струму, який компенсує ємнісний струм в точці аварії при однофазній заземлювальній аварії, зменшуючи загальний аварійний струм до менше 10 А. Це допомагає запобігти повторному запаленню дуги після переходу струму через нуль, досягає загасання дуги, зменшує ймовірність виникнення великих перенапруг і запобігає розширенню аварії. Коли котушка правильно налаштована, вона не лише мінімізує ймовірність виникнення перенапруг, спричинених дугою, але також знижує їхню амплітуду, зменшує термічні пошкодження в точці аварії і підвищення напруги на заземлювальній сіті.
Правильна настройка означає, що індуктивний струм (IL) дорівнює або близький до ємнісного струму (IC). У інженерній практиці ступінь детюнінгу виражається фактором детюнінгу V:
Коли V=0, це називається повною компенсацією (резонансна умова).
Коли V>0, це недоствідчення.
Коли V<0, це перевищена компенсація.
Ідеально, для оптимального загасання дуги, абсолютне значення V має бути якомога меншим — найкраще нуль (повна компенсація). Однак, при нормальній роботі мережі, невеликий детюнінг (особливо повна компенсація) може призводити до рядової резонансної перенапруги. Наприклад, в електроенергетичній системі вугільної шахти на 6 кВ, напруга зміщення нейтральної точки при повній компенсації може бути в 10-25 разів вище, ніж в системі без заземлення — це відомо як рядова резонансна перенапруга. Крім того, комутаційні операції (наприклад, підключення великого двигуна або неконтактне замикання вимикача) також можуть викликати небезпечні перенапруги. Тому, коли заземлювальної аварії немає, робота котушки загасання дуги біля резонансу становить ризик, а не безпеку. На практиці, котушки загасання дуги, які працюють при повній або близькій до повної компенсації, зазвичай оснащуються демпферним резистором для придушення резонансних перенапруг, і досвід показав, що цей підхід є дуже ефективним.
Різниця між заземлювальними трансформаторами і котушками загасання дуги
У китайських трифазних системах електропостачання на 10 кВ нейтральна точка зазвичай не заземлена. Для запобігання переміжним ємнісним струмам при однофазних заземлювальних аваріях, які можуть призводити до тривалого горіння дуги і коливань напруги, що можуть перетворитися на серйозні інциденти, використовується заземлювальний трансформатор для створення штучної нейтральної точки. Заземлювальний трансформатор зазвичай використовує зигзаговий (Z-тип) з'єднання обмоток. Його нейтральна точка з'єднується з котушкою загасання дуги, яка потім заземлюється. Під час однофазної заземлювальної аварії індуктивний струм з котушки загасання дуги компенсує ємнісний струм системи, дозволяючи системі продовжувати роботу протягом до 2 годин, поки технічні працівники знаходять і усунуть аварію.
Таким чином, заземлювальний трансформатор і котушка загасання дуги — це два окремі пристрої: котушка загасання дуги є, по суті, великим індуктором, який з'єднується між нейтральною точкою, наданою заземлювальним трансформатором, і землею. Вони працюють разом як координовані система, але виконують фундаментально різні функції.
