Bedryfsmetodes en parameters van aardingstransformateurs

Konfigurasies van Grondtransformatorwindinge

Grondtransformateurs word volgens windingverbinding in twee tipes geklassifiseer: ZNyn (zigzag) of YNd. Hul neutrale punte kan aan 'n boogdempingsspoel of 'n grondweerstand verbonden word. Tans word die zigzag (Z-tipe) grondtransformateur wat via 'n boogdempingsspoel of 'n laagwaardige weerstand verbonden is, meer algemeen gebruik.

1. Z-Tipe Grondtransformateur
Z-tipe grondtransformateurs kom in beide oliegedoopte en droë-isolasie weergawes voor. Daarvan is harsgegiet 'n tipe droë isolasie. Struktureel is dit soortgelyk aan 'n standaard driefase kern-tipe kragtransformateur, behalwe dat op elke fasebeen, die winding in twee gelykspoeligde dele – bo en onder – verdeel word. Die einde van een deel word met omgekeerde polariteit reeks met die einde van 'n ander fase se winding verbonden. 

Die twee windingdele het teenoorgestelde polariteite, wat 'n nuwe fase in 'n zigzag konfigurasie vorm. Die begin terme van die bo windings – U1, V1, W1 – word uitgebring en aan die driefase wisselstroomvoorsieningslyne A, B, en C onderskeidelik verbonden. Die begin terme van die onder windings – U2, V2, W2 – word saamgevoeg om die neutrale punt te vorm, wat dan aan 'n grondweerstand of 'n boogdempingsspoel verbonden word, soos in die figuur getoon. Afhangende van die spesifieke verbindingsmetode, word Z-tipe grondtransformateurs verder ingedeel in ZNvn1 en ZNyn11 konfigurasies.

Z-tipe grondtransformateurs mag ook met 'n laagspanningswinding uitgerus wees, tipies in sterre verbinding met 'n gegronde neutrale (yn), wat dit toelaat om as stasiediens transformateurs te dien.

2. Z-Tipe Grondtransformateur
Voordelige van die zigzag verbinding van Z-tipe transformateurs:

1. Tydens 'n enkelefase kortsluiting, is die grondfoutstroom ongeveer ewe verdeel tussen die driefase windinge. Die magnetomotiewe kragte (MMKs) van die twee windinge op elke kernbeen is teenoorgesteld in rigting, sodat daar geen demping is nie, wat stroom laat vloei sonder beperking vanaf die neutrale punt na die gefoute lyn.

2. Daar is geen derde-harmoniese komponent in die fase spanning nie, omdat in 'n zigzag-verbindende drie-eenfase transformatorbank, die derde harmoniese dieselfde grootte en rigting as vektore het. As gevolg van die windingaanleg, kanselleer die derde-harmoniese elektromotoriske kragte in elke fase mekaar, wat 'n byna sinusvormige fase spanning tot gevolg het.

In 'n Z-tipe grondtransformateur, vloei die nul-sekwens strome in die twee half-windings op dieselfde kernbeen in teenoorgestelde rigtings; dus, is die nul-sekwens reactans baie laag, en dit demp nie nul-sekwens stroom nie. Die beginsel agter sy lae nul-sekwens impedans is as volg: op elkeen van die drie kernbeene van die grondtransformateur, is daar twee windinge met gelyke spoel, elkeen verbonden aan verskillende fase spannings. 

Wanneer gebalanseerde positief- of negatief-sekwens driefase spannings toegepas word op die lyn termine van die grondtransformateur, is die MMK op elke kernbeen die vektor som van die MMKs van die twee windinge verbonden aan verskillende fases. Die resultante MMKs op individuele kernbeene is 120° verskuif, wat 'n gebalanseerde driefase stel vorm. Die enkelefase MMK kan 'n magneetlus oor al drie kernbeene vestig, wat lei tot lae magneetwegwerp, groot magneetfluks, hoë geïnduseerde EMK, en dus baie hoë magneetisering impedans.

 Maar wanneer nul-sekwens spanning toegepas word op die driefase lyn termine, is die MMKs geproduseer deur die twee windinge op elke kernbeen gelyk in grootte maar teenoorgesteld in rigting, wat lei tot nul netto MMK per been – dus, bestaan daar geen nul-sekwens MMK in die drie kernbeene nie. Die nul-sekwens MMK kan slegs sy pad deur die tank en omringende medium voltooi, wat baie hoë magneetwegwerp presenteert; gevolglik is die nul-sekwens MMK baie klein, wat lei tot baie lae nul-sekwens impedans.

3.Grondtransformator Parameters
Om die vereistes van verspreidingsnetwerke wat boogdempingsspoel gronding kompensasie gebruik, te bevredig, terwyl ook die behoeftes van stasiediens laste vir krag en verligting in transformatorhuisies bevredig, word Z-verbonden transformateurs gekies, en moet sleutel parameters van die grondtransformateur redelik ingestel word.

3.1 Gepaste Kapasiteit
Die primêre-kapasiteit van die grondtransformateur moet ooreenstem met die kapasiteit van die boogdempingsspoel. Gebaseer op standaard boogdempingsspoel kapasiteit rating, word aanbeveel dat die grondtransformateur kapasiteit ingestel word op 1,05–1,15 keer die boogdempingsspoel kapasiteit. Byvoorbeeld, 'n 200 kVA boogdempingsspoel sal gekoppel word met 'n 215 kVA grondtransformateur.

3.2 Neutrale Punt Kompensasie Stroom
Die totale stroom wat tydens 'n enkelefase fout deur die transformateur neutrale punt vloei

In die bostaande formule:

U is die lynspanning van die verspreidingsnetwerk (V);
Zx is die impedans van die boogdempingsspoel (Ω);
Zd is die primêre nul-sekwens impedans van die grondtransformateur (Ω/fase);
Zs is die sisteem impedans (Ω).

Die duur van die neutrale punt kompensasie stroom moet dieselfde wees as die kontinue bedryf tyd van die boogdempingsspoel, wat gespesifiseer word as 2 ure.

3.3 Nulreeksimpedansie
Nulreeksimpedansie is 'n kritieke parameter van die grondtransformator en het 'n beduidende impak op relaibesettings vir die beperking van enkelefas grondfoutstrome en die onderdrukking van oorvoltage. Vir zigzag (Z-tipe) grondtransformators sonder 'n sekondêre winding, sowel as dié met ster-/open-delta verbinding, is daar slegs een impedansie - naamlik die nulreeksimpedansie - wat vervaardigers in staat stel om nutsbedryfvereistes te volg.

3.4 Verliese
Verliese is 'n belangrike prestasieparameter van grondtransformators. Vir grondtransformators wat met 'n sekondêre winding toegerus is, kan die leegladingverlies gelykgestel word aan dié van 'n twee-winding-transformator van dieselfde spesifikasie. Met betrekking tot belastingverliese, wanneer die sekondêre kant by volle belasting werk, dra die primêre kant 'n relatief lig belasting; dus, is sy belastingverlies laer as dié van 'n twee-winding-transformator met dieselfde sekondêre-kapasiteit.

3.5 Temperatuurstyg
Volgens nasionale standaarde word die temperatuurstyg van grondtransformators so gereguleer:

1. Die temperatuurstyg onder kontinue raamstroom moet ooreenstem met die bepalings in die nasionale standaard vir algemene kragtransformators of droogtansformators. Dit geld hoofsaaklik vir grondtransformators waarvan die sekondêre kant gereeld belaaft word.

2. Wanneer die korttyd-belastingstroom nie langer as 10 sekondes duur nie (een situasie wat tipies voorkom wanneer die neutrale punt aan 'n weerstand verbonden word), moet die temperatuurstyg ooreenkom met die grense gespesifiseer in die nasionale standaard vir kragtransformators onder kortsluitstoestande.

3. Wanneer die grondtransformator saam met 'n booggroefspoel werk, moet sy temperatuurstyg ooreenstem met die temperatuurstygvereistes vir die booggroefspoel:

• Vir windings wat kontinu raamstroom dra, is die temperatuurstyg beperk tot 80 K. Dit geld hoofsaaklik vir ster-/open-delta-verbonden grondtransformators.

• Vir windings met 'n maksimum stroomduur van 2 ure (soos gespesifiseer vir die raamstroom), is die toelaatbare temperatuurstyg 100 K. Hierdie toestand stem ooreen met die werking van die meeste grondtransformators.

• Vir windings met 'n maksimum stroomduur van 30 minute, is die toelaatbare temperatuurstyg 120 K.

Hierdie bepalings is gebaseer op die versekerstelling dat, onder die ergste werkingstoestande, die warmteplektemperatuur van die windings nie 140 °C tot 160 °C oorskry nie, daardoor veilige isolasie-operasie verseker word en 'n ernstige vermindering in isolasielewe vermy word.