Wat is die verskille tussen 'n aardingstransformator en 'n konvensionele transformator?

Wat is 'n grondtransformer?

'n Grondtransformer, afgekort as "grondtransformer," kan volgens die vulmedium in olie-geëmmerde en droogtipe geklassifiseer word; en volgens die aantal fases in driefase- en enkelphase-grondtransformers.

Verskil tussen grondtransformers en konvensionele transformers

Die doel van 'n grondtransformer is om 'n kunsmatige neutrale punt te skep vir die aanlynsluiting van 'n boogdempingsspoel of weerstand wanneer die stelsel in delta (Δ) of driehoek (Y) konfigurasie verbonden is sonder 'n toeganklike neutrale punt. Hierdie transformers gebruik zigzag (of "Z-tipe") windingverbindinge. Die sleutelverskil van konvensionele transformers is dat elke fasewinding in twee groepe verdeel word wat in teenoorgestelde rigtings op dieselfde magnetiese kernlimb gewond word. Hierdie ontwerp laat nulvolgorde magnetiese vloei deur die kernlimbs toe, terwyl in konvensionele transformers, nulvolgordevloei langs lekkagepadte reis. 

Dus, die nulvolgorde impedansie van 'n Z-tipe grondtransformer is baie laag (ongeveer 10 Ω), terwyl dit by 'n konvensionele transformer veel hoër is. Volgens tegniese voorskrifte, wanneer 'n konvensionele transformer gebruik word om 'n boogdempingsspoel aan te sluit, moet die spoelkapasiteit nie meer as 20% van die transformer se geratekapasiteit oorskry nie. Inteendeel, 'n Z-tipe transformer kan 'n boogdempingsspoel dra by 90%–100% van sy eie kapasiteit. Daarbenewens kan grondtransformers sekondêre lasse verskaf en as stasiediens-transformers dien, wat beleggingskoste bespaar.

Werkprinsip van grondtransformers

'n Grondtransformer skep kunsmatig 'n neutrale punt met 'n grondweerstand, wat tipies 'n baie lae weerstand het (gewoonlik vereis om minder as 5 ohms te wees). Verder, as gevolg van sy elektromagnetiese eienskappe, bied die grondtransformer hoë impedansie aan positief- en negatiefvolgordestroom, wat slegs 'n klein opwekstroom in die windings laat vloei. Op elke kernlimb word die twee windingsekse in teenoorgestelde rigtings gewond. Wanneer gelyke nulvolgordestrome deur hierdie windings op dieselfde limb vloei, vertoon hulle lae impedansie, wat 'n minimaal spanningsval tot gevolg het. 

Tydens 'n grondfout dra die windings positief-, negatief- en nulvolgordestrome. Die winding bied hoë impedansie aan positief- en negatiefvolgordestrome, maar lae impedansie aan nulvolgordestroom, omdat, binne dieselfde fase, die twee windings in reeks met teenoorgestelde polariteit verbonden word—hul geïnduseerde elektromotiewe kragte is gelyk in grootte, maar teenoorgesteld in rigting, en kanselleer mekaar dus.

Baie grondtransformers word slegs gebruik om 'n lae-weerstand neutrale punt te verskaf en verskaf geen sekondêre las nie; daarom word baie sonder 'n sekondêre winding ontwerp. Tydens normale roosterbedryf werk die grondtransformer hoofsaaklik in 'n onbelaaide toestand. Tog dra dit foutstroom slegs vir 'n kort tyd tydens 'n fout. In 'n lae-weerstand gegronde stelsel, wanneer 'n enkelphase grondfout voorkom, identifiseer en isoleer hoog sensitiewe nulvolgordebeskerming vinnig en tijdelik die foute  feeder. 

Die grondtransformer is aktief slegs tydens die kort interval tussen die voorkoms van 'n fout en die werking van die feeder se nulvolgordebeskerming. Tydens hierdie tyd vloei nulvolgordestroom deur die neutrale grondweerstand en die grondtransformer, volgens die formule: IR = U / R₁, waar U die stelsel fase-spanning is en R₁ die neutrale grondweerstand is.

Gevolge wanneer die grondboog nie betroubaar uitgedoen kan word nie

• Intermitterende uitdooiing en heraansteking van die enkelphase grondboog genereer boog-grondoverspannings met amplitudes wat tot 4U (waar U die piekfase-spanning is) of selfs hoër kan bereik, wat vir lang periodes voortduur. Dit stel ernstige bedreigings vir die isolasie van elektriese toerusting voor, wat kan lei tot inslag by swak isolasiepunte en daartoe lei dat groot verliese voorkom.

• Geduurde arkering ioniseer die omringende lug, wat sy isolasie-eienskappe degradeer en die moontlikheid van fase-tot-fase kortsluitings verhoog.

• Ferroresonante overspannings kan voorkom, wat maklik spanningstransformers en -overslaan vernietig—potensieel selfs tot ontploffings van overslaan lei. Hierdie gevolge bedreig ernstig die isolasie-integriteit van roostertoerusting en bedreig die veilige bedryf van die hele kragstelsel.

Wat is positief-, negatief- en nulvolgordestrome?

• Negatiefvolgordestroom: Fase A bly agter Fase B met 120°, Fase B bly agter Fase C met 120°, en Fase C bly agter Fase A met 120°.

• Positiefvolgordestroom: Fase A gaan voor Fase B met 120°, Fase B gaan voor Fase C met 120°, en Fase C gaan voor Fase A met 120°.

• Nulvolgordestroom: Al drie fases (A, B, C) is in fase—geen fase gaan voor of bly agter 'n ander nie.

Tydens driefase kortsluitingsfoute en normale bedryf, bevat die stelsel slegs positiefvolgordekomponente.
Tydens enkelphase grondfoute, bevat die stelsel positief-, negatief- en nulvolgordekomponente.
Tydens tweefase kortsluitingsfoute, bevat die stelsel positief- en negatiefvolgordekomponente.
Tydens tweefase-na-grond kortsluitingsfoute, bevat die stelsel positief-, negatief- en nulvolgordekomponente.

Bedryfseienskappe van grondtransformers

Die grondtransformator werk onder laastoestande tydens normale netwerkbedryf en ondervind korttermyn oorlaasting tydens foute. In opsomming is die funksie van 'n grondtransformator om 'n neutrale punt kunsmatig te skep vir die verbindings van 'n grondweerstand. Tydens 'n grondfout toon dit hoë impedansie vir positiewe- en negatiewe-sekwensiestrome, maar lae impedansie vir nul-sekwensiestroom, wat betroubare werking van grondfoutbeskerming verseker.

Neutrale Gronding deur Boogverdwyningskoil Sisteme

Wanneer 'n tijdelike eenfasige grondfout in die netwerk voorkom as gevolg van swak toerustingisolering, buite-invasie, bedienerfout, interne oorspanning of enige ander rede, vloei die grondfoutstroom deur die boogverdwyningskoil as induktiewe stroom, wat teenoorstaande in rigting is aan die kapasitiewe stroom. Dit kan die stroom by die foutplek tot 'n baie klein waarde of selfs nul verminder, waardoor die boog uitgeblus word en geassosieerde risiko's verwyder word. Die fout skyn automaatsies sonder dat relaibeskerming of skakelaaruitval getrig word, wat die betroubaarheid van kragvoorsiening aansienlik verbeter.

Drie Kompensasielopermodusse

Daar is drie verskillende kompensasielopermodusse: onderkompensasie, volledige kompensasie, en oorkompensasie.

• Onderkompensasie: Die induktiewe stroom na kompensasie is minder as die kapasitiewe stroom.

• Oorkompensasie: Die induktiewe stroom na kompensasie is meer as die kapasitiewe stroom.

• Volledige kompensasie: Die induktiewe stroom na kompensasie is gelyk aan die kapasitiewe stroom.

Kompensasie Modus Gebruik in Neutrale Gronding deur Boogverdwyningskoil Sisteme

In sisteme met neutrale gronding deur 'n boogverdwyningskoil moet volledige kompensasie vermy word. Ongeag die grootte van die sisteem se onevenwichtigheidsvoltage, kan volledige kompensasie reeksresonasie veroorsaak, wat die boogverdwyningskoil blootstel aan gevaarlik hoë voltages. Daarom word oorkompensasie of onderkompensasie in die praktyk aangewend, met oorkompensasie as die mees algemene modus.

Hoofredes vir die Aanvaarding van Oorkompensasie

In onderkompenseerde sisteme kan hoog oorskootvoltages maklik tydens foute voorkom. Byvoorbeeld, as 'n deel van die lyne weens 'n fout of ander redes afgeskei word, kan 'n onderkompenseerde sisteem na volledige kompensasie skuif, wat reeksresonasie veroorsaak en baie hoë neutrale verschuivingvoltage en oorskootvoltage veroorsaak. Groot neutrale verschuiving in onderkompenseerde sisteme bedreig ook die integriteit van isolering—'n nadeel wat nie vermy kan word as lang as onderkompensasie gebruik word nie.

Tydens normale bedryf van 'n onderkompenseerde sisteem met aansienlike driefase-onevenwichtigheid kan baie hoë ferromagnetiese resonante oorskootvoltages voorkom. Hierdie verskynsel ontstaan as gevolg van ferromagnetiese resonerings tussen die onderkompenseerde boogverdwyningskoil (waar ωL > 1/(3ωC₀)) en die lynkapasiteit (3C₀). So 'n resoneringskomplikasie kom nie voor by oorkompensasie nie.

Kragstelsels vermeerder voortdurend, en die netwerk se kapasiteit na die grond neem daardeur toe. Met oorkompensasie kan die oorspronklik geïnstalleerde boogverdwyningskoil vir 'n tydperk in diens bly—selfs al skuif dit uiteindelik na onderkompensasie. Maar as die sisteem begin met onderkompensasie, vereis enige uitbreiding onmiddellik addisionele kompensasiekapasiteit.

Met oorkompensasie is die stroom wat deur die foutplek vloei, induktief. Na booguitblussing is die hersteltempo van die gefoute fasevoltage stadiger, wat die herontbranding van die boog minder waarskynlik maak.

Onder oorkompensasie lei 'n afname in sisteemfrekwensie slegs tot 'n tijdelike verhooging in die mate van oorkompensasie, wat geen probleem tydens normale bedryf is nie. Inteenwoordig kan onderkompensasie gekombineer met 'n verminderde frekwensie die sisteem nader aan volledige kompensasie bring, wat 'n verhoogde neutrale verschuivingvoltage veroorsaak.

Opsomming

Die grondtransformator funksioneer ook as 'n stasietransformator, wat 35 kV-voltage verlaag tot 380 V lage voltage om krag te verskaf vir batterylaading, SVG-waaierkrag, instandhoudingverligting, en algemene stasie-aanvullende laste.

In moderne kragnetwerke vervang kabels wye strekke van oorkantstrepe. Aangesien die eenfasige kapasitiewe grondfoutstroom van kabellyne baie groter is as dié van oorkantstrepe, kan neutrale gronding deur boogverdwyningskoile dikwels nie die foutboog uitblus of gevaarlike resonante oorskootvoltages vermy nie. Daarom gebruik ons substation 'n laeresistente neutrale grondingsskema. Hierdie benadering is soortgelyk aan stevig gegronde neutrale sisteme en vereis die installasie van eenfasige grondfoutbeskerming wat skakelaaruitval aktiveer. Wanneer 'n eenfasige grondfout voorkom, word die foutige voederlyn vinnig geïsoleer.