Μέθοδοι συνδέσεως και παράμετροι εδαφικών μετατροπείς
Διασύνδεση Συμπλεκτών Διατροφής Γεωμετρίας Μετασχηματιστών
Οι μετασχηματιστές γεωμετρίας διασύνδεσης κατατάσσονται σε δύο τύπους βάσει της σύνδεσης των συμπλεκτών: ZNyn (zigzag) ή YNd. Τα ουδέτερα σημεία τους μπορούν να είναι συνδεδεμένα με έναν κύκλο καταστολής τόξου ή έναν αντίστοιχο συνδυασμό. Σήμερα, ο μετασχηματιστής γεωμετρίας zigzag (Z-τύπου) που είναι συνδεδεμένος μέσω ενός κύκλου καταστολής τόξου ή ενός χαμηλού αντίστοιχου χρησιμοποιείται πιο συχνά.
1. Μετασχηματιστής Γεωμετρίας Z-Τύπου
Οι μετασχηματιστές γεωμετρίας Z-τύπου υπάρχουν σε δύο εκδόσεις: εγκαταστάσεις με βυθισμό σε λάδι και εγκαταστάσεις με ξηρή απομόνωση. Από αυτές, η εγκατάσταση με πλαστικό είναι ένα είδος ξηρής απομόνωσης. Στροφικά, είναι παρόμοιοι με έναν τυπικό τριφασικό καρδιοειδή μετασχηματιστή, με την εξαίρεση ότι σε κάθε φάση, ο συμπλεκτής χωρίζεται σε δύο τμήματα με ίσα βρόχια—άνω και κάτω. Το τέλος ενός τμήματος συνδέεται σε αντίθετη σειρά με το τέλος του συμπλεκτή της άλλης φάσης.
Τα δύο τμήματα του συμπλεκτή έχουν αντίθετη πολικότητα, σχηματίζοντας μια νέα φάση σε μορφή zigzag. Τα αρχικά τερματικά των άνω συμπλεκτών—U1, V1, W1—βγάζονται και συνδέονται με τις τρεις φάσεις της εναλλασσόμενης ροής A, B, και C, αντίστοιχα. Τα αρχικά τερματικά των κάτω συμπλεκτών—U2, V2, W2—συνδέονται μαζί για τη δημιουργία του ουδέτερου σημείου, το οποίο συνδέεται με έναν αντίστοιχο συνδυασμό ή έναν κύκλο καταστολής τόξου, όπως φαίνεται στο σχήμα. Βάσει της συγκεκριμένης μεθόδου σύνδεσης, οι μετασχηματιστές γεωμετρίας Z-τύπου κατατάσσονται περαιτέρω σε ZNvn1 και ZNyn11 συνδέσεις.
Οι μετασχηματιστές γεωμετρίας Z-τύπου μπορεί να εξοπλίζονται επίσης με έναν χαμηλότερης τάσης συμπλεκτή, συνήθως συνδεδεμένο σε αστέρι με ουδέτερο σημείο (yn), επιτρέποντάς τους να λειτουργούν ως μετασχηματιστές εφημερινής ροής.
2. Μετασχηματιστής Γεωμετρίας Z-Τύπου
Πλεονεκτήματα της σύνδεσης zigzag των μετασχηματιστών Z-τύπου:
Κατά την μονοφάση σύνδεση, η ροή σφάλματος γεωμετρίας είναι περίπου ομοιόμορφα κατανεμημένη μεταξύ των τριών φάσεων. Οι μαγνητοκινητικές δυνάμεις (MMFs) των δύο συμπλεκτών σε κάθε μέλος πυρήνα είναι αντίθετες σε κατεύθυνση, οπότε δεν υπάρχει αποσυμπίεση, επιτρέποντας την ελεύθερη ροή ρεύματος από το ουδέτερο σημείο στην φάση σφάλματος.
Δεν υπάρχει τρίτη αρμονική συνιστώσα στην φασική τάση, καθώς σε ένα τριφασικό σύνολο τριών μονοφάσιων μετασχηματιστών zigzag, οι τρίτες αρμονικές έχουν την ίδια μέγεθος και κατεύθυνση ως διανύσματα. Λόγω της διάταξης των συμπλεκτών, οι τρίτες αρμονικές ηλεκτροκινητικές δυνάμεις σε κάθε φάση αναιρούνται, αποτελείται σε σχεδόν ημιτονοειδή φασική τάση.
Σε έναν μετασχηματιστή γεωμετρίας Z-τύπου, οι ροές σφάλματος σε τάξη μηδέν στα δύο μισά συμπλέκτη στο ίδιο μέλος πυρήνα ρέουν σε αντίθετες κατευθύνσεις· συνεπώς, η αντίσταση σε τάξη μηδέν είναι πολύ χαμηλή και δεν πνίγει την ροή σφάλματος σε τάξη μηδέν. Η αρχή της χαμηλής αντίστασης σε τάξη μηδέν είναι η εξής: σε κάθε ένα από τα τρία μέλη πυρήνα του μετασχηματιστή γεωμετρίας, υπάρχουν δύο συμπλεκτές με ίσα βρόχια, καθένας συνδεδεμένος με διαφορετικές φασικές τάσεις.
Όταν εφαρμόζονται ισορροπημένες τριφασικές τάσεις σε τάξη θετική ή αρνητική στις γραμμικές λεμφές του μετασχηματιστή γεωμετρίας, η MMF σε κάθε μέλος πυρήνα είναι το διανυσματικό άθροισμα των MMFs από τους δύο συμπλεκτές που συνδέονται με διαφορετικές φάσεις. Τα αποτελέσματα MMFs σε κάθε μέλος πυρήνα είναι μετατοπισμένα κατά 120°, σχηματίζοντας ένα ισορροπημένο τριφασικό σύνολο. Η μονοφάση MMF μπορεί να εγκαθιδρύσει ένα μαγνητικό κύκλο μέσω όλων των τριών μελών πυρήνα, αποτελείται σε χαμηλή μαγνητική αντίσταση, μεγάλη μαγνητική ροή, υψηλή παραγόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη και, συνεπώς, πολύ υψηλή μαγνητοποιητική αντίσταση.
Ωστόσο, όταν εφαρμόζεται τάση σε τάξη μηδέν στις τριφασικές γραμμικές λεμφές, οι MMFs που παράγονται από τους δύο συμπλεκτές σε κάθε μέλος πυρήνα είναι ίσες σε μέγεθος αλλά αντίθετες σε κατεύθυνση, αποτελείται σε μηδενική συνολική MMF ανά μέλος—συνεπώς, δεν υπάρχει MMF σε τάξη μηδέν στα τρία μέλη πυρήνα. Η MMF σε τάξη μηδέν μπορεί να ολοκληρώσει τον διάδρομό της μέσω της δέσμης και του περιβάλλοντος, το οποίο παρουσιάζει πολύ υψηλή μαγνητική αντίσταση· συνεπώς, η MMF σε τάξη μηδέν είναι πολύ μικρή, οδηγώντας σε πολύ χαμηλή αντίσταση σε τάξη μηδέν.
3.Παράμετροι Μετασχηματιστή Γεωμετρίας
Για να εκπληρώσει τις απαιτήσεις των διανομικών δικτύων που χρησιμοποιούν την αντίσταση καταστολής τόξου, ενώ επίσης να καλύπτει τις ανάγκες των φορτίων εφημερινής ροής για ρεύμα και φωτισμό σε υποσταθμείς, επιλέγονται οι μετασχηματιστές Z-συνδεδεμένοι, και οι κύριες παράμετροι του μετασχηματιστή γεωμετρίας πρέπει να οριστούν λογικά.
3.1 Προσδιορισμένη Ικανότητα
Η ικανότητα της πρωτογενούς πλευράς του μετασχηματιστή γεωμετρίας πρέπει να ταιριάζει με την ικανότητα του κύκλου καταστολής τόξου. Βάσει των τυπικών επιπέδων ικανότητας του κύκλου καταστολής τόξου, προτείνεται να οριστεί η ικανότητα του μετασχηματιστή γεωμετρίας σε 1,05–1,15 φορές την ικανότητα του κύκλου καταστολής τόξου. Για παράδειγμα, ένας 200 kVA κύκλος καταστολής τόξου θα συνδέεται με έναν 215 kVA μετασχηματιστή γεωμετρίας.
3.2 Ροή Αντίστασης Ουδέτερου Σημείου
Η συνολική ροή που ρέει μέσω του ουδέτερου σημείου του μετασχηματιστή κατά την μονοφάση σύνδεση
Στην παραπάνω τύπωση:
U είναι η γραμμική τάση του διανομικού δικτύου (V);
Zx είναι η αντίσταση του κύκλου καταστολής τόξου (Ω);
Zd είναι η πρωτογενής αντίσταση σε τάξη μηδέν του μετασχηματιστή γεωμετρίας (Ω/φάση);
Zs είναι η αντίσταση του συστήματος (Ω).
Η διάρκεια της ροής αντίστασης ουδέτερου σημείου πρέπει να είναι η ίδια με τη διάρκεια συνεχούς λειτουργίας του κύκλου καταστολής τόξου, η οποία ορίζεται σε 2 ώρες.
3.3 Αντίσταση μηδενικής ακολουθίας
Η αντίσταση μηδενικής ακολουθίας είναι ένα κρίσιμο παράμετρο του τρανσφορματόρα συνδέσεως στο χώμα και επηρεάζει σημαντικά τις ρυθμίσεις προστασίας για τον περιορισμό των ρευμάτων μονοφασικών σφαλμάτων στο χώμα και την καταστολή υπερτάσεων. Για τους τρανσφορματόρες συνδέσεως στο χώμα με διάταξη zigzag (Z-type) χωρίς δευτερεύουσα συλλογή, καθώς και εκείνους με σύνδεση σε αστέρα/άνοικτο δέλτα, υπάρχει μόνο μία αντίσταση - η αντίσταση μηδενικής ακολουθίας - που επιτρέπει στους κατασκευαστές να πληρούν τις απαιτήσεις των επιχειρήσεων.
3.4 Απώλειες
Οι απώλειες είναι ένας σημαντικός παράμετρος απόδοσης των τρανσφορματόρων συνδέσεως στο χώμα. Για τους τρανσφορματόρες συνδέσεως στο χώμα που είναι εξοπλισμένοι με δευτερεύουσα συλλογή, οι απώλειες χωρίς φορτίο μπορούν να γίνουν ισοδύναμες με εκείνες ενός διαδικαστικού τρανσφορματόρα με δύο συλλογές της ίδιας ισχύος. Σχετικά με τις απώλειες υπό φορτίο, όταν η δευτερεύουσα πλευρά λειτουργεί σε πλήρες φορτίο, η πρωτεύουσα πλευρά φέρει σχετικά ελαφρύ φορτίο· επομένως, οι απώλειες υπό φορτίο είναι μικρότερες από αυτές ενός διαδικαστικού τρανσφορματόρα με την ίδια ισχύ στη δευτερεύουσα πλευρά.
3.5 Αύξηση θερμοκρασίας
Σύμφωνα με τα εθνικά πρότυπα, η αύξηση θερμοκρασίας των τρανσφορματόρων συνδέσεως στο χώμα ρυθμίζεται ως εξής:
Η αύξηση θερμοκρασίας υπό ροή ρεύματος συνεχούς ισχύος πρέπει να συμμορφώνεται με τις διατάξεις του εθνικού προτύπου για γενικούς ηλεκτρικούς τρανσφορματόρες ή ξηρούς τρανσφορματόρες. Αυτό εφαρμόζεται κυρίως σε τρανσφορματόρες συνδέσεως στο χώμα των οποίων η δευτερεύουσα πλευρά είναι συχνά φορτωμένη.
Όταν το ρεύμα φορτίου βραχύχρονου διαρκεί μέχρι και 10 δευτερόλεπτα (σενάριο που συνήθως συμβαίνει όταν η ουδέτερη σημείο συνδέεται με έναν αντίστατη), η αύξηση θερμοκρασίας πρέπει να συμμορφώνεται με τα όρια που καθορίζονται στο εθνικό πρότυπο για ηλεκτρικούς τρανσφορματόρες υπό συνθήκες σύνδεσης σε σύνδεση.
Όταν ο τρανσφορματήρας συνδέσεως στο χώμα λειτουργεί μαζί με έναν αρκτικό κύκλο, η αύξηση θερμοκρασίας πρέπει να συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις αύξησης θερμοκρασίας για τον αρκτικό κύκλο:
Για τις συλλογές που φέρουν συνεχώς ρεύμα ρυθμισμένης ισχύος, η αύξηση θερμοκρασίας περιορίζεται στα 80 K. Αυτό εφαρμόζεται κυρίως σε τρανσφορματόρες συνδέσεως στο χώμα με σύνδεση σε αστέρα/άνοικτο δέλτα.
Για τις συλλογές με μέγιστη διάρκεια ρεύματος 2 ώρες (όπως καθορίζεται για το ρεύμα ρυθμισμένης ισχύος), η επιτρεπτή αύξηση θερμοκρασίας είναι 100 K. Αυτή η συνθήκη αντιστοιχεί στον τρόπο λειτουργίας των περισσότερων τρανσφορματόρων συνδέσεως στο χώμα.
Για τις συλλογές με μέγιστη διάρκεια ρεύματος 30 λεπτά, η επιτρεπτή αύξηση θερμοκρασίας είναι 120 K.
Αυτές οι διατάξεις βασίζονται στο να εξασφαλίζεται ότι, υπό τις πιο αυστηρές συνθήκες λειτουργίας, η θερμοκρασία σημείου θερμοκρασίας των συλλογών δεν υπερβαίνει τα 140 °C έως 160 °C, διασφαλίζοντας έτσι την ασφαλή λειτουργία της απομόνωσης και αποφεύγοντας τη σοβαρή μείωση της διάρκειας ζωής της απομόνωσης.
