Краткое обсуждение выбора заземляющих трансформаторов в усилительных подстанциях

Заземляющие трансформаторы, обычно называемые "заземляющими трансформаторами" или просто "заземляющими устройствами", работают в режиме холостого хода при нормальной работе сети и испытывают перегрузку при коротких замыканиях. В зависимости от заполнителя они обычно делятся на масляные и сухие типы; в зависимости от числа фаз они могут быть трехфазными или однофазными заземляющими трансформаторами.

Заземляющий трансформатор искусственно создает нейтральную точку для подключения резистора заземления. При возникновении замыкания на землю в системе он представляет высокое сопротивление для положительных и отрицательных последовательностей тока, но низкое сопротивление для нулевой последовательности тока, что обеспечивает надежную работу защиты от замыканий на землю. Правильный и рациональный выбор заземляющих трансформаторов имеет большое значение для гашения дуги при коротких замыканиях, устранения электромагнитных резонансных перенапряжений и обеспечения безопасной и стабильной работы энергосистемы.

Выбор заземляющих трансформаторов должен основываться на следующих технических критериях: тип, номинальная мощность, частота, номинальные значения напряжения и тока, уровень изоляции, коэффициент нагрева и способность к перегрузке. Также необходимо внимательно учитывать условия окружающей среды, включая температуру окружающей среды, высоту, изменение температуры, степень загрязнения, интенсивность сейсмических воздействий, скорость ветра и влажность.

Когда нейтральная точка системы может быть доступна напрямую, предпочтительно использовать однофазный заземляющий трансформатор; в противном случае следует использовать трехфазный заземляющий трансформатор.

Выбор мощности заземляющего трансформатора

Выбор мощности заземляющего трансформатора в основном зависит от его типа, характеристик оборудования, подключенного к нейтральной точке, и наличия нагрузки на вторичной стороне. Обычно достаточный запас уже учтен при расчете мощности оборудования, подключенного к нейтрали (например, дроссельного катушки), поэтому дополнительное снижение мощности или учет коэффициента безопасности при выборе не требуется.

В фотovoltaic станциях вторичная сторона заземляющего трансформатора обычно питает вспомогательные нагрузки. Поэтому автор кратко объясняет, как определить мощность заземляющего трансформатора при наличии вторичной нагрузки.

В этом случае мощность заземляющего трансформатора в основном определяется по мощности дроссельной катушки, подключенной к нейтрали, и мощности вторичной нагрузки. Расчет выполняется с использованием 2-часового номинального времени, эквивалентного мощности дроссельной катушки. Для важных нагрузок мощность также может определяться по продолжительности непрерывной работы. Дроссельная катушка рассматривается как реактивная мощность (Qₓ), а вторичная нагрузка рассчитывается путем разделения активной (Pf) и реактивной (Qf) мощности. Формула расчета выглядит следующим образом:

При использовании защиты от замыканий на землю на основе активной компоненты нулевой последовательности тока, направленной в обратную сторону, к первичной или вторичной стороне дроссельной катушки добавляется резистор заземления соответствующего значения, чтобы повысить чувствительность и точность селективности защиты от замыканий на землю. Хотя этот резистор потребляет активную мощность во время работы, его использование длится недолго, и увеличение тока невелико; поэтому дополнительное увеличение мощности заземляющего трансформатора не требуется.