Mga Paraan ng Wiring at mga Parameter ng Grounding Transformers

Mga Konfigurasyon ng Winding ng Grounding Transformer

Ang mga grounding transformer ay nakaklasipiko batay sa koneksyon ng winding sa dalawang uri: ZNyn (zigzag) o YNd. Ang kanilang mga neutral points ay maaaring ikonekta sa isang arc suppression coil o grounding resistor. Sa kasalukuyan, ang zigzag (Z-type) grounding transformer na may koneksyon sa isang arc suppression coil o low-value resistor ay mas karaniwang ginagamit.

1. Z-Type Grounding Transformer
Ang Z-type grounding transformers ay may mga bersyon na oil-immersed at dry-type insulation. Sa kanila, ang resin-cast ay isang uri ng dry insulation. Estruktural, ito ay katulad ng standard three-phase core-type power transformer, maliban sa bawat phase leg, ang winding ay nahahati sa dalawang equal-turn sections—upper at lower. Ang dulo ng isang section ay konektado sa reverse polarity series sa dulo ng isa pang phase’s winding. 

Ang dalawang winding sections ay may kabaligtarang polarities, na nagpapabuo ng bagong phase sa zigzag configuration. Ang mga start terminals ng upper windings—U1, V1, W1—ay inilalabas at ikokonekta sa three-phase AC supply lines A, B, at C, respectively. Ang mga start terminals ng lower windings—U2, V2, W2—ay pinagsama-sama upang mabuo ang neutral point, na pagkatapos ay ikokonekta sa grounding resistor o arc suppression coil, tulad ng ipinapakita sa larawan. Batay sa tiyak na paraan ng koneksyon, ang Z-type grounding transformers ay mas lalo pa nakaklase sa ZNvn1 at ZNyn11 configurations.

Maaari ring magkaroon ng low-voltage winding ang Z-type grounding transformers, na karaniwang konektado sa star na may grounded neutral (yn), na nagbibigay-daan sa kanilang pagiging station service transformers.

2. Z-Type Grounding Transformer
Mga abilidad ng zigzag connection ng Z-type transformers:

1. Sa panahon ng single-phase short circuit, ang grounding fault current ay halos pantay na nahahati sa tatlong-phase windings. Ang magnetomotive forces (MMFs) ng dalawang windings sa bawat core limb ay kabaligtaran sa direksyon, kaya walang damping effect, na nagpapahintulot sa pagdaloy ng current mula sa neutral point patungo sa faulted line.

2. Walang third-harmonic component sa phase voltage dahil, sa zigzag-connected three-single-phase transformer bank, ang third harmonics ay may parehong magnitude at direksyon bilang vectors. Dahil sa arrangement ng winding, ang third-harmonic electromotive forces sa bawat phase ay kanselado, na nagreresulta sa halos sinusoidal na phase voltage.

Sa Z-type grounding transformer, ang zero-sequence currents sa dalawang half-windings sa parehong core limb ay umuusbong sa kabaligtarang direksyon; kaya, ang zero-sequence reactance ay napakababa, at hindi nito hinahadlangan ang zero-sequence current. Ang prinsipyong nasa likod ng mababang zero-sequence impedance ay sumusunod: sa bawat tatlong core limbs ng grounding transformer, mayroong dalawang windings na may equal turns, bawat isa ay konektado sa iba't ibang phase voltages. 

Kapag binigyan ng balanced positive- o negative-sequence three-phase voltages ang line terminals ng grounding transformer, ang MMF sa bawat core limb ay ang vector sum ng MMFs mula sa dalawang windings na konektado sa iba't ibang phases. Ang resultant MMFs sa individual core limbs ay displaced by 120°, na nagpapabuo ng balanced three-phase set. Ang single-phase MMF ay makakapagtatag ng magnetic circuit sa lahat ng tatlong core limbs, na nagreresulta sa mababang magnetic reluctance, malaking magnetic flux, mataas na induced EMF, at kaya napakataas na magnetizing impedance.

 Ngunit, kapag binigyan ng zero-sequence voltage ang three-phase line terminals, ang MMFs na ipinapadala ng dalawang windings sa bawat core limb ay equal sa magnitude ngunit kabaligtaran sa direksyon, na nagreresulta sa zero net MMF per limb—kaya, walang zero-sequence MMF sa tatlong core limbs. Ang zero-sequence MMF ay maaaring matapos ang ruta sa pamamagitan ng tank at paligid na medium, na nagpapakita ng napakataas na magnetic reluctance; kaya, ang zero-sequence MMF ay napakaliit, na nagreresulta sa napakababang zero-sequence impedance.

3. Mga Parameter ng Grounding Transformer
Upang matugunan ang mga pangangailangan ng distribution networks na gumagamit ng arc suppression coil grounding compensation, at upang matugunan din ang mga pangangailangan ng station service loads para sa power at lighting sa mga substation, ang Z-connected transformers ang pinili, at ang mga key parameters ng grounding transformer ay dapat maayos na itakda.

3.1 Rated Capacity
Ang primary-side capacity ng grounding transformer ay dapat tumutugma sa capacity ng arc suppression coil. Batay sa standard arc suppression coil capacity ratings, inirerekomenda na ang grounding transformer capacity ay itakda sa 1.05–1.15 times ang capacity ng arc suppression coil. Halimbawa, ang 200 kVA arc suppression coil ay sasabay sa 215 kVA grounding transformer.

3.2 Neutral Point Compensation Current
Ang kabuuang current na umuusbong sa transformer neutral point sa panahon ng single-phase fault

Sa itaas na formula:

U ay ang line voltage ng distribution network (V);
Zx ay ang impedance ng arc suppression coil (Ω);
Zd ay ang primary zero-sequence impedance ng grounding transformer (Ω/phase);
Zs ay ang system impedance (Ω).

Ang duration ng neutral point compensation current ay dapat pareho sa continuous operating time ng arc suppression coil, na inihahanda bilang 2 hours.

3.3 Impedansi Zero-Sequence
Ang impedansi zero-sequence ay isang kritikal na parameter ng grounding transformer at may malaking epekto sa mga setting ng relay protection para limitahan ang mga single-phase ground fault currents at suppresin ang overvoltages. Para sa mga zigzag (Z-type) grounding transformers na walang secondary winding, at pati na rin ang mga may star/open-delta connections, mayroon lamang isang impedansi—naman, ang zero-sequence impedansi—na nagbibigay-daan sa mga manufacturer na matugunan ang mga requirement ng utility.

3.4 Mga Pagkawala
Ang mga pagkawala ay isang mahalagang performance parameter ng grounding transformers. Para sa mga grounding transformers na may secondary winding, ang no-load loss ay maaaring gawing katumbas ng isang two-winding transformer na may parehong rating. Tungkol naman sa load losses, kapag ang secondary side ay gumagana sa full load, ang primary side ay nagdadala ng relatibong light load; kaya, ang load loss nito ay mas mababa kaysa sa isang two-winding transformer na may parehong secondary-side capacity.

3.5 Pagsiklab ng Temperatura
Ayon sa mga pambansang pamantayan, ang pagsiklab ng temperatura ng grounding transformers ay inuregula ng sumusunod:

1. Ang pagsiklab ng temperatura sa ilalim ng rated continuous current ay dapat sumunod sa mga provision sa pambansang pamantayan para sa general power transformers o dry-type transformers. Ito ay pangunahing aplikable sa mga grounding transformers na madalas na loaded ang secondary side.

2. Kapag ang short-time load current ay hindi lumampas sa 10 segundo (isang scenario na karaniwang nangyayari kapag konektado ang neutral point sa resistor), ang pagsiklab ng temperatura ay dapat sumunod sa mga limit na ipinagbibigay alam sa pambansang pamantayan para sa power transformers sa panahon ng short-circuit conditions.

3. Kapag ang grounding transformer ay gumagana kasama ang isang arc suppression coil, ang pagsiklab ng temperatura nito ay dapat sumunod sa mga requirement ng pagsiklab ng temperatura para sa arc suppression coil:

• Para sa mga winding na patuloy na nagdadala ng rated current, ang pagsiklab ng temperatura ay limitado sa 80 K. Ito ay pangunahing aplikable sa mga star/open-delta connected grounding transformers.

• Para sa mga winding na may maximum current duration ng 2 oras (bilang ipinagbibigay alam para sa rated current), ang pinahihintulutan na pagsiklab ng temperatura ay 100 K. Ang kondisyong ito ay tugma sa operating mode ng karamihan sa mga grounding transformers.

• Para sa mga winding na may maximum current duration ng 30 minuto, ang pinahihintulutan na pagsiklab ng temperatura ay 120 K.

Ang mga provision na ito ay batay sa pagtitiyak na, sa ilalim ng pinakamahirap na operating conditions, ang hotspot temperature ng mga winding ay hindi liliit ng 140 °C hanggang 160 °C, upang matiyak ang ligtas na operasyon ng insulation at iwasan ang mahirap na pagbawas ng buhay ng insulation.