Quae sunt differentiae inter transformatorium terrae et transformatorium traditionale

Quid est Transformator Terrae?

Transformator terrae, abbreviatus ut "transformator terrae", distingui potest in immersum oleo et siccum secundum medium implendum; itemque in transformator trifaesim et unifaesim secundum numerum phasium.

Differentia Inter Transformatores Terrae et Transformatores Conventionales

Propositus transformatoris terrae est punctum neutrum artificiosum creare ad alligandum catinum arcus suppressionis aut resistentiam cum systema in configuratione delta (Δ) vel wye (Y) conectitur sine puncto neutro accessibili. Huiusmodi transformatores zigzag ("Z-typus") conexiones spirearum utuntur. Principalis differentia ex transformatoribus conventionalibus est quod unaquaeque spira phasialis in duas partes divisae sunt, contrarias directiones habentes, super eandem laminam magneticam coronae. Haec structura fluxum magneticum ordinis nullius per laminas ferri fluere permittit, dum in transformatoribus conventionalibus fluxus ordinis nullius per vias fuga movetur. 

Itaque impedentia ordinis nullius transformatoris Z-typus valde parva est (circa 10 Ω), dum in transformatoribus conventionalibus multo maior est. Secundum regulas technicas, cum transformator conventionalis ad catinum arcus suppressionis conectendus sit, capacitas catini non excedere debet 20% capacitatis nominalis transformatoris. In contrarium, transformator Z-typus catinum arcus suppressionis ferre potest ad 90%–100% suae propriae capacitatis. Praeterea, transformatores terrae onera secundaria subministrare possunt et vice transformatorum stationalis funguntur, ita investitionis expensas conservantes.

Principium Operis Transformatorum Terrae

Transformator terrae punctum neutrum artificiosum cum resistente terrae creat, cuius resistentia generaliter valde parva est (ordinarie minus quam 5 ohm requiritur). Praeterea, propter suas characteristicas electromagneticas, transformator terrae impedientiam altam praebet ad currentes ordinis positivi et negativi, solum parvam currentem excitandi per spiras fluentem permittens. In singulis laminis coronae, duae sectiones spira oppositas directiones habent. Cum currentes aequales ordinis nullius per has spiras in eadem lamina fluant, impedientiam parvam ostendunt, resultantes in minimam cadentem tensionem. 

Durante defectu terrae, spirae currentes ordinis positivi, negativi et nullius ferunt. Spira impedientiam altam praebet ad currentes ordinis positivi et negativi, sed impedientiam parvam ad currentem ordinis nullius, quia intra eandem phasim, duae spirae serie connectuntur polaritate contraria—sua electromotiva potentia magnitudine aequalia sed directione contraria sunt, ita inter se destruendo.

Multi transformatores terrae tantum ad praebendum punctum neutrum resistentiae parvae utuntur nec onus secundarium ullam subministrant; ideo multi absque spirale secundario designati sunt. Durante operatione normali retis, transformator terrae essentiale in statu vacui operatur. Tamen, durante defectu, tantum brevi tempore currentem defectus fert. In systemate resistentiae parvae terrae coniuncto, cum defectus unipolaris terrae accidit, protectio sensitivissima ordinis nullius celeriter identificat et transitorie separat alimentatorem defectuosam. 

Transformator terrae activus est tantum in intervallo brevi inter defectum et actionem protectionis ordinis nullius alimentatoris. In hoc tempore, currentes ordinis nullius per resistentiam terrae neutri et transformator terrae fluent, secundum formulam: IR = U / R₁, ubi U est tensio phasialis systematis et R₁ est resistentia terrae neutri.

Consequentiis Cum Arcus Terrae Non Firmiter Extingui Possit

• Exstinctio intermittens et iterata arcus unipolaris terrae voltationes arcus-terrae generat, quarum amplitudo usque ad 4U (ubi U est tensio phasialis maxima) vel etiam ultra attingere potest, diuturnitate magna manent. Haec gravia pericula praebent insulationi apparatum electricorum, rupturas in punctis isolationis infirmis causando, et magnas damni consequentias inducendo.

• Arcus durans circumstantem aerem ionizat, proprietates eius insulandi deteriores faciens et probabilitatem circuitus interrupti inter phases augens.

• Voltationes ferroresonantes accidere possunt, quae facile transformatores tensionis et fulgarrestores noceant—possint etiam explosiones arrestorum causare. Haec consequentia integritatem isolationis apparatus retis gravissime minitantur et operationem tutam totius systematis electrici minitantur.

Quae Sunt Currentes Ordinis Positivi, Negativi et Nulli?

• Currentes ordinis negativi: Fasa A 120° post B, Fasa B 120° post C, et Fasa C 120° post A.

• Currentes ordinis positivi: Fasa A 120° ante B, Fasa B 120° ante C, et Fasa C 120° ante A.

• Currentes ordinis nulli: Omnes tres fasae (A, B, C) in eadem phasi sunt—nulla fasa aliam antecedit vel sequitur.

Durante defectibus cortocircuiti trium phasium et operatione normali, systema tantum componentes ordinis positivi continet.
Durante defectibus unipolari terrae, systema componentes ordinis positivi, negativi et nulli continet.
Durante defectibus cortocircuiti duarum phasium, systema componentes ordinis positivi et negativi continet.
Durante defectibus cortocircuiti duarum phasium ad terram, systema componentes ordinis positivi, negativi et nulli continet.

Characteristica Operationis Transformatorum Terrae

Transformator terrae operatur sub conditionibus sine onere durante operatione normali rete et experitur brevem supercargam durante defectus. In summa, functio transformatoris terrae est artificialiter creare punctum neutrum pro connectendo resistorem terrae. Durante defectus terrae, ostendit altam impedanciam ad currentes positivi- et negativi-sequentes sed parvam impedanciam ad currentem nulli-sequentem, assecurans operationem fidelam protectionis defectus terrae.

Terrae Neutralis per Systemata Coilium Suppressionis Arcuum

Cum defectus transitorius uniphasis terrae occurrit in rete propter insulam malam apparatorum, damnum externum, errorem operatoris, overvoltam internam, vel aliam causam, current defectus terrae transit per coil suppressionis arcuum sicut current inductivus, qui est oppositus directione ad current capacitivus. Hoc potest reducere currentem in puncto defectus ad valorem parvissimum vel etiam nihil, sic extinguens arcum et eliminans pericula associata. Defectus se ipse clarificat absque activatione protectionis relais vel disjunctoris, significanter meliorans fidebilitatem suppeditationis electricae.

Tres Modi Operationis Compensationis

Sunt tres modi differentes operationis compensationis: sub-compensation, plena compensatio, et super-compensation.

• Sub-compensation: Current inductivus post compensationem est minor quam current capacitivus.

• Super-compensation: Current inductivus post compensationem est maior quam current capacitivus.

• Plena compensatio: Current inductivus post compensationem aequat currentem capacitivum.

Modus Compensationis Usus in Terrae Neutralis per Systemata Coilium Suppressionis Arcuum

In systematis cum terrae neutralis per coil suppressionis arcuum, plena compensatio debet evitari. Indifferenter magnitudine voltage inaequilibrii systematis, plena compensatio potest causare resonantiam serie, exponens coil suppressionis arcuum ad voltages periculosissimas. Itaque, super-compensation vel sub-compensation adoptatur in praxi, super-compensation esse modus usitatissimus.

Causae Principales Adoptionis Super-Compensationis

In systematis sub-compensati, facile occurrunt overvoltages magna durante defectus. Exempli gratia, si pars lineas disjungitur propter defectus vel alias causas, systema sub-compensatum potest mutari ad plenam compensationem, causando resonantiam serie et resultando in voltages neutralis displacatae et overvoltages maximi. Displacatio neutralis magna in systematibus sub-compensatis minatur integritatem insulationis—defectus non evitabilis dummodo sub-compensation utitur.

Durante operationem normali systematis sub-compensati cum inaequilibrio triplici significativo, possunt occurrere overvoltages ferroresonantes maximi. Hoc phenomenum oritur ex resonantia ferromagnetica inter coil suppressionis arcuum sub-compensatum (ubi ωL > 1/(3ωC₀)) et capacitance lineae (3C₀). Talis resonantia non occurrat cum super-compensation.

Systemata electrica continue expanduntur, et capacitance rete ad terram crescit secundum. Cum super-compensation, coil suppressionis arcuum originaliter installatus potest permanere in servitio aliquandiu—etiamsi tandem mutetur ad sub-compensation. Tamen, si systema incipit cum sub-compensation, quaelibet expansio immediate requirit capacitationem compensationis additivam.

Cum super-compensation, current transit per punctum defectus inductivus. Post extinctionem arcus, ratio restitutiva voltage phase defectus tardior, faciens renascimini arcus minus probabile.

Cum super-compensation, diminutio frequentiae systematis tantum temporali augmentat gradum super-compensationis, quod non est problema durante operationem normali. Contra, sub-compensation coniuncta cum frequencia minuta potest appropinquare systema ad plenam compensationem, ducens ad incrementum voltage displacementis neutralis.

Summa

Transformator terrae etiam fungitur ut transformator stationis, degradans voltage 35 kV ad voltage parvum 380 V ad suppeditandum potentiam pro carica batteriarum, ventillatione SVG, illuminatione maintenance, et oneribus auxiliaribus generalibus stationis.

In retibus electricis modernis, cables saepe substituunt lineas aereas. Quia current defectus uniphasis capacitivus lineae cablealis multo maior est quam lineae aerea, terrae neutralis per coilia suppressionis arcuum saepe non sufficit ad extinguendum arcum defectus et suppressendum overvoltages resonantes periculosos. Itaque, nostra substation adoptat schemata terrae neutralis per resistenta parva. Hoc approach similis est systematis terrae solidi et requirit installationem protectionis defectus uniphasis terrae quae operatur ad disjungendum disjunctores. Occurrente defectu uniphasi terrae, conductor defectus cito isolatur.