วิธีการต่อสายและพารามิเตอร์ของหม้อแปลงกราวด์
การกำหนดค่าขดลวดของหม้อแปลงกราวน์
หม้อแปลงกราวน์ถูกแบ่งตามการเชื่อมต่อขดลวดเป็นสองประเภท: ZNyn (zagzag) หรือ YNd จุดกลางของพวกมันสามารถเชื่อมต่อกับคอยล์กำจัดอาร์ก หรือตัวต้านทานกราวน์ได้ ปัจจุบัน หม้อแปลงกราวน์แบบ zagzag (Z-type) ที่เชื่อมต่อกับคอยล์กำจัดอาร์ก หรือตัวต้านทานค่าต่ำใช้งานอยู่มากกว่า
1. หม้อแปลงกราวน์แบบ Z-Type
หม้อแปลงกราวน์แบบ Z มีทั้งแบบแช่น้ำมันและแบบแห้ง ในจำนวนนี้ แบบหล่อเรซินเป็นชนิดหนึ่งของฉนวนแห้ง โครงสร้างคล้ายกับหม้อแปลงไฟฟ้าสามเฟสแบบมาตรฐาน ยกเว้นว่าในแต่ละขาเฟส ขดลวดจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนเท่าๆ กัน—บนและล่าง ส่วนปลายของส่วนหนึ่งจะเชื่อมต่อด้วยขั้วตรงข้ามกับส่วนปลายของขดลวดเฟสอื่น
สองส่วนขดลวดมีขั้วตรงข้ามกัน ทำให้เกิดเฟสใหม่ในรูปแบบ zagzag จุดเริ่มต้นของขดลวดบน—U1, V1, W1—ถูกนำออกมาและเชื่อมต่อกับสายไฟฟ้า AC สามเฟส A, B และ C ตามลำดับ จุดเริ่มต้นของขดลวดล่าง—U2, V2, W2—ถูกผูกมัดเข้าด้วยกันเพื่อสร้างจุดกลาง แล้วจึงเชื่อมต่อกับตัวต้านทานกราวน์ หรือคอยล์กำจัดอาร์ก ตามที่แสดงในภาพ ขึ้นอยู่กับวิธีการเชื่อมต่อเฉพาะ หม้อแปลงกราวน์แบบ Z ยังสามารถแบ่งออกเป็นการกำหนดค่า ZNvn1 และ ZNyn11
หม้อแปลงกราวน์แบบ Z อาจมาพร้อมกับขดลวดแรงดันต่ำ โดยทั่วไปเชื่อมต่อในรูปแบบดาวด้วยจุดกลางที่กราวน์ (yn) ทำให้สามารถทำงานเป็นหม้อแปลงบริการสถานีได้
2. หม้อแปลงกราวน์แบบ Z-Type
ข้อดีของการเชื่อมต่อแบบ zagzag ของหม้อแปลงแบบ Z:
เมื่อเกิดการลัดวงจรเฟสเดียว กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากความผิดพลาดในการกราวน์จะกระจายอย่างเท่าเทียมกันในขดลวดสามเฟส แรงแม่เหล็ก (MMFs) ของขดลวดสองขดบนแต่ละขาแกนจะมีทิศทางตรงข้ามกัน ดังนั้นไม่มีผลต้านทาน ทำให้กระแสสามารถไหลอย่างเสรีจากจุดกลางไปยังสายที่เกิดความผิดพลาด
ไม่มีส่วนประกอบของฮาร์โมนิกที่สามในแรงดันเฟส เนื่องจากในหม้อแปลงสามเฟสแบบ zagzag ฮาร์โมนิกที่สามมีขนาดและความทิศทางเหมือนกันเป็นเวกเตอร์ ด้วยการจัดวางขดลวด แรงดันไฟฟ้าอิเล็กโทรโมทีฟของฮาร์โมนิกที่สามในแต่ละเฟสจะหักล้างกัน ทำให้แรงดันเฟสมีรูปทรงคล้ายไซน์
ในหม้อแปลงกราวน์แบบ Z กระแสศูนย์ลำดับในขดลวดครึ่งหนึ่งบนแกนเดียวกันจะไหลในทิศทางตรงข้าม ดังนั้นความต้านทานศูนย์ลำดับจึงต่ำมาก และไม่จำกัดกระแสศูนย์ลำดับ หลักการเบื้องหลังความต้านทานศูนย์ลำดับที่ต่ำคือ: บนแต่ละแกนของหม้อแปลงกราวน์ มีขดลวดสองขดที่มีจำนวนรอบเท่ากัน แต่ละขดเชื่อมต่อกับแรงดันเฟสที่แตกต่างกัน
เมื่อแรงดันเฟสบวกหรือลบลำดับที่สมดุลถูกนำไปใช้กับเทอร์มินอลสายของหม้อแปลงกราวน์ แรงแม่เหล็กบนแต่ละแกนเป็นผลรวมเวกเตอร์ของแรงแม่เหล็กจากขดลวดสองขดที่เชื่อมต่อกับเฟสที่แตกต่างกัน แรงแม่เหล็กผลรวมบนแกนแต่ละแกนจะถูกเลื่อนออกไป 120° ทำให้เกิดชุดเฟสสามเฟสที่สมดุล แรงแม่เหล็กเฟสเดียวสามารถสร้างวงจรแม่เหล็กผ่านทั้งสามแกน ทำให้มีความต้านทานแม่เหล็กต่ำ ฟลักซ์แม่เหล็กสูง แรงดันไฟฟ้าอินดักทีฟสูง และดังนั้นความต้านทานแม่เหล็กสูงมาก
อย่างไรก็ตาม เมื่อมีแรงดันศูนย์ลำดับถูกนำไปใช้กับเทอร์มินอลสายสามเฟส แรงแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดสองขดบนแกนเดียวกันมีขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงข้าม ทำให้แรงแม่เหล็กสุทธิในแต่ละแกนเป็นศูนย์—ดังนั้นไม่มีแรงแม่เหล็กศูนย์ลำดับในแกนทั้งสาม แรงแม่เหล็กศูนย์ลำดับสามารถทำให้วงจรผ่านถังและสื่อแวดล้อม ซึ่งมีความต้านทานแม่เหล็กสูงมาก ดังนั้นแรงแม่เหล็กศูนย์ลำดับจึงน้อยมาก ทำให้ความต้านทานศูนย์ลำดับต่ำมาก
3. พารามิเตอร์ของหม้อแปลงกราวน์
เพื่อตอบสนองความต้องการของระบบจำหน่ายที่ใช้การชดเชยการกราวน์ด้วยคอยล์กำจัดอาร์ก ขณะเดียวกันก็ตอบสนองความต้องการของโหลดบริการสถานีสำหรับพลังงานและการส่องสว่างในสถานีไฟฟ้า หม้อแปลงที่เชื่อมต่อแบบ Z จะถูกเลือก และพารามิเตอร์สำคัญของหม้อแปลงกราวน์ต้องตั้งค่าอย่างเหมาะสม
3.1 กำลังไฟฟ้ากำหนด
กำลังไฟฟ้าของหม้อแปลงกราวน์ด้านหลักควรตรงกับกำลังไฟฟ้าของคอยล์กำจัดอาร์ก ตามมาตรฐานกำลังไฟฟ้าของคอยล์กำจัดอาร์ก แนะนำให้ตั้งค่ากำลังไฟฟ้าของหม้อแปลงกราวน์ไว้ที่ 1.05–1.15 เท่าของกำลังไฟฟ้าของคอยล์กำจัดอาร์ก ตัวอย่างเช่น คอยล์กำจัดอาร์ก 200 kVA จะจับคู่กับหม้อแปลงกราวน์ 215 kVA
3.2 กระแสชดเชยจุดกลาง
กระแสรวมที่ไหลผ่านจุดกลางของหม้อแปลงระหว่างการลัดวงจรเฟสเดียว
ในสูตรดังกล่าว:
U คือแรงดันสายของระบบจำหน่าย (V);
Zx คือความต้านทานของคอยล์กำจัดอาร์ก (Ω);
Zd คือความต้านทานลำดับศูนย์หลักของหม้อแปลงกราวน์ (Ω/เฟส);
Zs คือความต้านทานระบบ (Ω)
ระยะเวลาของกระแสชดเชยจุดกลางควรเท่ากับเวลาการทำงานต่อเนื่องของคอยล์กำจัดอาร์ก ซึ่งระบุไว้ว่า 2 ชั่วโมง
3.3 อิมพีแดนซ์ลำดับศูนย์
อิมพีแดนซ์ลำดับศูนย์เป็นพารามิเตอร์สำคัญของหม้อแปลงต่อลงดินและส่งผลอย่างมากต่อการตั้งค่าการป้องกันวงจรสำหรับจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรเฟสเดียวและการควบคุมแรงดันเกิน สำหรับหม้อแปลงต่อลงดินแบบซิกแซก (Z-type) ที่ไม่มีขดลวดรอง และหม้อแปลงที่มีการเชื่อมต่อแบบดาว/โอเพ่น-เดลตา จะมีอิมพีแดนซ์เพียงหนึ่งค่าเท่านั้น นั่นคือ อิมพีแดนซ์ลำดับศูนย์ ทำให้ผู้ผลิตสามารถตอบสนองความต้องการของบริษัทไฟฟ้าได้
3.4 การสูญเสีย
การสูญเสียเป็นพารามิเตอร์ประสิทธิภาพที่สำคัญของหม้อแปลงต่อลงดิน สำหรับหม้อแปลงต่อลงดินที่มีขดลวดรอง การสูญเสียในภาวะว่างสามารถเทียบเท่ากับหม้อแปลงสองขดลวดที่มีขนาดเท่ากัน เกี่ยวกับการสูญเสียภายใต้ภาระ เมื่อข้างรองทำงานที่ภาระเต็ม ข้างหลักจะมีภาระเบาลง ดังนั้น การสูญเสียภายใต้ภาระจึงน้อยกว่าหม้อแปลงสองขดลวดที่มีความจุข้างรองเท่ากัน
3.5 การเพิ่มอุณหภูมิ
ตามมาตรฐานประเทศ การเพิ่มอุณหภูมิของหม้อแปลงต่อลงดินถูกควบคุมดังนี้:
การเพิ่มอุณหภูมิภายใต้กระแสต่อเนื่องที่กำหนดให้ต้องปฏิบัติตามบทบัญญัติในมาตรฐานประเทศสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าทั่วไปหรือหม้อแปลงแห้ง ซึ่งใช้กับหม้อแปลงต่อลงดินที่ข้างรองมักจะมีภาระ
เมื่อกระแสภาระช่วงสั้นมีระยะเวลาไม่เกิน 10 วินาที (สถานการณ์ที่มักเกิดขึ้นเมื่อจุดกลางเชื่อมต่อตัวต้านทาน) การเพิ่มอุณหภูมิต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดในมาตรฐานประเทศสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าภายใต้สภาพการลัดวงจร
เมื่อหม้อแปลงต่อลงดินทำงานร่วมกับวงจรป้อนโค้ง การเพิ่มอุณหภูมิต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดการเพิ่มอุณหภูมิสำหรับวงจรป้อนโค้ง:
สำหรับขดลวดที่มีกระแสต่อเนื่องที่กำหนดให้ ความเพิ่มอุณหภูมิถูกจำกัดไว้ที่ 80 K ซึ่งใช้กับหม้อแปลงต่อลงดินที่มีการเชื่อมต่อแบบดาว/โอเพ่น-เดลตา
สำหรับขดลวดที่มีระยะเวลากระแสสูงสุด 2 ชั่วโมง (ตามที่กำหนดสำหรับกระแสต่อเนื่องที่กำหนดให้) ความเพิ่มอุณหภูมิที่อนุญาตคือ 100 K ซึ่งสอดคล้องกับโหมดการทำงานของหม้อแปลงต่อลงดินส่วนใหญ่
สำหรับขดลวดที่มีระยะเวลากระแสสูงสุด 30 นาที ความเพิ่มอุณหภูมิที่อนุญาตคือ 120 K
บทบัญญัติเหล่านี้มีฐานะเพื่อให้แน่ใจว่าภายใต้เงื่อนไขการทำงานที่รุนแรงที่สุด จุดร้อนสุดของขดลวดไม่เกิน 140 °C ถึง 160 °C ซึ่งรับประกันการทำงานของฉนวนอย่างปลอดภัยและหลีกเลี่ยงการลดลงอย่างรุนแรงของอายุฉนวน
