Unsa ang mga pagkakaiba sa pagitan sa grounding transformer ug sa conventional transformer?

Unsa ang Grounding Transformer?

Ang grounding transformer, gitawag usab isip "grounding transformer," mahimong maclasipika isip oil-immersed o dry-type sumala sa filling medium; ug isip three-phase o single-phase grounding transformers sumala sa numero sa mga phase.

Kasulay Sa Grounding Transformers Ugmà Conventional Transformers

Ang katuyoan sa grounding transformer mao ang pagbuhat og artificial neutral point alang sa koneksyon sa arc suppression coil o resistor kon ang sistema makonekta sa delta (Δ) o wye (Y) configuration tungod kay walay accessible neutral point. Ang mga transformers niini gamit ang zigzag (o "Z-type") winding connections. Ang key difference gikan sa conventional transformers mao ang bawat phase winding nahimong duha ka grupo na giwound sa opol nga direksyon sa sama nga magnetic core limb. Kini nga disenyo naga-allow sa zero-sequence magnetic flux nga moglow sa core limbs, samtang sa conventional transformers, ang zero-sequence flux moglow sa leakage paths. 

Busa, ang zero-sequence impedance sa Z-type grounding transformer labi ka gamay (mahapit 10 Ω), samtang sa conventional transformer labi ka taas. Sumala sa teknikal nga regulasyon, kon magamit ang conventional transformer alang sa koneksyon sa arc suppression coil, ang kapasidad sa coil dili mahimo mogos sa 20% sa rated capacity sa transformer. Kontra, ang Z-type transformer mahimo moload sa arc suppression coil ngadto sa 90%–100% sa iyang kaugalingong kapasidad. Bisan pa, ang grounding transformers mahimo mobayad og secondary loads ug mahimo magsilbi isip station service transformers, nagresulta sa pag-save sa investment costs.

Prinsipyong Paggamit Sa Grounding Transformers

Ang grounding transformer buhat og artificial neutral point pinaagi sa grounding resistor, nga kasagaran gamay ra ang resistance (gitumong nga kinahanglan mas gamay sa 5 ohms). Giya sa iyang electromagnetic characteristics, ang grounding transformer high impedance sa positive- ug negative-sequence currents, ngadto lang usa ka gamay nga excitation current ang moglow sa windings. Sa bawat core limb, ang duha ka winding sections giwound sa opol nga direksyon. Kon equal zero-sequence currents moglow sa windings sa sama nga limb, sila mopresent og low impedance, resulta sa gamay nga voltage drop. 

Sa panahon sa ground fault, ang windings mogload sa positive-, negative-, ug zero-sequence currents. Ang winding high impedance sa positive- ug negative-sequence currents, apan low impedance sa zero-sequence current tungod kay sa sama nga phase, ang duha ka windings connected in series sa opol nga polarity—their induced electromotive forces sama sa magnitude apan opol sa direksyon, resulta sa cancellation.

Daghan sa grounding transformers gamiton lang aron iprovide og low-resistance neutral point ug dili mobayad og secondary load; busa, daghan designed without a secondary winding. Sa normal grid operation, ang grounding transformer operar sa no-load state. Apan sa panahon sa fault, siya mogcarry sa fault current sa gamay nga panahon. Sa low-resistance grounded system, kon adunay single-phase ground fault, highly sensitive zero-sequence protection quick identify ug isolate ang faulty feeder. 

Ang grounding transformer active lang sa brief interval tali sa fault occurrence ug operation sa feeder’s zero-sequence protection. Sa panahon kini, ang zero-sequence current moglow sa neutral grounding resistor ug grounding transformer, sumala sa formula: IR = U / R₁, diin U ang system phase voltage ug R₁ ang neutral grounding resistance.

Consequences When the Grounding Arc Cannot Be Reliably Extinguished

• Intermittent extinction and reignition of the single-phase ground arc generates arc-ground overvoltages with amplitudes reaching up to 4U (where U is the peak phase voltage) or even higher, lasting for extended durations. This poses severe threats to the insulation of electrical equipment, potentially causing breakdowns at weak insulation points and leading to significant losses.

• Sustained arcing ionizes the surrounding air, degrading its insulating properties and increasing the likelihood of phase-to-phase short circuits.

• Ferroresonant overvoltages may occur, easily damaging voltage transformers and surge arresters—potentially even causing arrester explosions. These consequences severely endanger the insulation integrity of grid equipment and threaten the safe operation of the entire power system.

Unsa ang Positive-, Negative-, ug Zero-Sequence Currents?

• Negative-sequence current: Phase A lag Phase B sa 120°, Phase B lag Phase C sa 120°, ug Phase C lag Phase A sa 120°.

• Positive-sequence current: Phase A lead Phase B sa 120°, Phase B lead Phase C sa 120°, ug Phase C lead Phase A sa 120°.

• Zero-sequence current: Tanang three phases (A, B, C) sama sa phase—walay phase lead o lag sa uban.

Sa panahon sa three-phase short-circuit faults ug normal operation, ang sistema adunay positive-sequence components lamang.
Sa panahon sa single-phase ground faults, ang sistema adunay positive-, negative-, ug zero-sequence components.
Sa panahon sa two-phase short-circuit faults, ang sistema adunay positive- ug negative-sequence components.
Sa panahon sa two-phase-to-ground short-circuit faults, ang sistema adunay positive-, negative-, ug zero-sequence components.

Operating Characteristics of Grounding Transformers

Ang grounding transformer nagoperasyon sa wala nga karga sa normal nga operasyon sa grid ug adunay maong karga sa panahon sa mga butang. Sa kabulokan, ang tungkob sa grounding transformer mao ang pagbuhat og artificial nga neutral point aron makonektar ang grounding resistor. Sa panahon sa ground fault, adunay taas nga impedance alang sa positive- ug negative-sequence currents apan kaayo nga gamay nga impedance alang sa zero-sequence current, nagsiguro sa reliable nga operasyon sa ground-fault protection.

Neutral Grounding pinaagi sa Arc Suppression Coil Systems

Kon magkabutang ang transient single-phase ground fault sa grid tungod sa dili maayo nga insulation sa equipment, external damage, operator error, internal overvoltage, o uban pang dahon, ang ground fault current moadto pinaagi sa arc suppression coil isip inductive current, na gipabaliktad sa direction sa capacitive current. Kini makaparebisa sa current sa butang ngadto sa kaayo nga gamay nga value o usa ra nga zero, naka-extinguish sa arc ug naka-eliminate sa associated hazards. Ang butang mao ang automatic nga clear-on nga walay trigger sa relay protection o circuit breaker tripping, kasagaran nga gi-improve ang power supply reliability.

Tulo ka Compensation Operating Modes

Adunay tulo ka lain-laing compensation operating modes: under-compensation, full compensation, ug over-compensation.

• Under-compensation: Ang inductive current human sa compensation mas gamay sa capacitive current.

• Over-compensation: Ang inductive current human sa compensation mas dako sa capacitive current.

• Full compensation: Ang inductive current human sa compensation equal sa capacitive current.

Compensation Mode Gisultiha sa Neutral Grounding pinaagi sa Arc Suppression Coil Systems

Sa mga sistema nga may neutral grounding pinaagi sa arc suppression coil, kinahanglan iwasan ang full compensation. Bisag unsa ang magnitude sa system unbalance voltage, ang full compensation makapukaw sa series resonance, na mosubject sa arc suppression coil sa abot-tanaw nga taas nga voltages. Konsekwentemente, ang over-compensation o under-compensation ang gisultiha sa praktikal, diin ang over-compensation ang labi nga gisultiha nga mode.

Pangunhong Rason Alang sa Pag-adopt sa Over-Compensation

Sa mga under-compensated systems, madali nga mobuntog ang kaayo nga taas nga overvoltages sa panahon sa mga butang. Pwede masulti, kon bahin sa mga lines gitapos tungod sa butang o uban pang rason, ang under-compensated system mao ang molihok ngadto sa full compensation, nagpukaw sa series resonance ug resulta sa kaayo nga taas nga neutral displacement voltage ug overvoltage. Ang dako nga neutral displacement sa under-compensated systems usab nagdaghan sa threat sa insulation integrity—usa ka drawback nga dili mahimong iwasan kon tan-awon ang pag-adopt sa under-compensation.

Sa normal nga operasyon sa under-compensated system nga may significant three-phase imbalance, moadto ang kaayo nga taas nga ferroresonant overvoltages. Kini nga phenomenon gikan sa ferromagnetic resonance sa pagitan sa under-compensated arc suppression coil (diin ωL > 1/(3ωC₀)) ug sa line capacitance (3C₀). Wala kini nga resonance mogamit kon over-compensation ang gisultiha.

Ang power systems nagpatuloy nga expand, ug ang grid’s capacitance sa ground sama-sama nga mosaka. Sa over-compensation, ang orihinal nga installed arc suppression coil mahimo nga molabay pa sa pipila ka tuig—bisag mobaton niya ngadto sa under-compensation. Apan, kon ang sistema magsugyot sa under-compensation, ang bisan unsang expansion immediate nga gikinahanglan og additional compensation capacity.

Sa over-compensation, ang current nga moadto sa butang ngadto sa fault point inductive. Human sa arc extinction, ang recovery rate sa faulted phase voltage mas lambo, nagpababa sa posibilidad sa arc re-ignition.

Sa over-compensation, ang pagbawas sa system frequency temporary lang ang nagpadako sa degree sa over-compensation, wala'y problema sa normal nga operasyon. Kontra, ang under-compensation combined sa pagbawas sa frequency mao ang magdala sa sistema ngadto sa close sa full compensation, nagresulta sa pagtaas sa neutral displacement voltage.

Summary

Ang grounding transformer usab nag-operate isip station service transformer, nag-step down sa 35 kV voltage ngadto sa 380 V low voltage aron makonektar sa battery charging, SVG fan power, maintenance lighting, ug general station auxiliary loads.

Sa modern nga power grids, ang cables gigamit sa lugar sa overhead lines. Tungod kay ang single-phase capacitive ground-fault current sa cable lines mas dako sa overhead lines, ang neutral grounding pinaagi sa arc suppression coils dili makuha ang pag-extinguish sa fault arc ug suppress sa dangerous nga resonant overvoltages. Konsekwentemente, ang atong substation nag-adopt sa low-resistance neutral grounding scheme. Kini nga approach similar sa solidly grounded neutral systems ug gikinahanglan ang installation sa single-phase ground-fault protection nga nag-operate sa tripping. Sa pag-abot sa single-phase ground fault, ang faulty feeder mabibilis nga isolated.