Обяснени концепции за заземляване на трансформатори и кабели

Споделяне на концепции и терминология за трансформатори

• Нулевото импедансно съпротивление на една натовареност е безкрайно, а линейното ѝ импедансно съпротивление също е много голямо, приблизително 100 пъти по-голямо от линейното импедансно съпротивление на линията.

• Емпиричната промяна към земята на кабел е 25-50 пъти по-голяма от тази на въздушна линия.

• Честотата на свободните колебания на преходния емпиричен ток: 300-1500Hz за въздушни линии и 1500-3000Hz за кабели.

• Изисквания за производителността на външен трансформатор за заземяване: При нормално захранване на мрежата, стойността на импеданса му е изключително висока, и само минимален магнетизиращ ток протича през обмотките; когато в системата се появи единичнофазово заземяване, обмотките предлагат висок импеданс към положителната и отрицателната последователност, и нисък импеданс към нулевата последователност. Схемите за свързване на такива трансформатори са Y0/Δ или Z-тип.

• Тъй като високонапрегнатата страна на трансформатора използва Z-тип свързване, всяка фазова обмотка се състои от две части, които са разположени върху два различни фазови стълба, и двете части на обмотката са свързани с противоположни полярности. Нулевите магнитни потоци, генерирали от двустранните обмотки, се компенсират, резултирайки в изключително нисък нулев импеданс и изключително малко загуби при празно натоварване, позволявайки 100% използване на капацитета на трансформатора. Когато към обикновен трансформатор се свърже демпфиращ викел, неговият капацитет не трябва да надхвърля 20% от капацитета на трансформатора; докато Z-тип трансформатор може да бъде свързан с демпфиращ викел с капацитет 90%-100%, което може да спести инвестиции.

• Освен свързването с демпфиращ викел, трансформаторът за заземяване може да носи вторични натоварвания и да замести станционен трансформатор. Когато носи вторични натоварвания, основният капацитет на трансформатора за заземяване трябва да е равен на сбора от капацитета на демпфиращия викел и капацитета на вторичното натоварване; когато не носи вторични натоварвания, неговият капацитет е равен на този на демпфиращия викел.

• Целта на добавянето на демпфиращ резистор е да ограничи напрежението на нейтралната точка UN до по-малко от 15% от фазното напрежение, когато в системата се появи сериен резонанс, за да се поддържа нормалната работа на системата и да се предотврати прекомерно напрежение. Когато в системата се появи единичнофазово заземяване, голям ток протича през нейтралната точка, и демпфиращият резистор трябва да бъде короткосвързан в този момент.

• При използване на метода за избор на линия чрез паралелна средна резистивност, е необходима паралелна средна резистивна кутия, свързана паралелно на двете краища на демпфиращия викел. Когато устройството потвърди, че в системата се е появило постоянено единичнофазово заземяване, средната резистивност се включва, за да въведе активен ток в системата за избор на линия, и резистивността се отсича след кратко забавяне.

• Колкото по-висок е диелектрическият коефициент, толкова по-голяма е проводимостта.

• Трехфазните трансформатори, използвани в разпределителните системи, най-често използват свързване Dyn11, което има следните предимства: намалява хармоничните токове, подобрява качеството на захранването, има малък нулев импеданс, увеличава единичнофазовия краткосрочен ток, и е полезно за изключване на единичнофазови заземявания; позволява максимално използване на капацитета на трансформатора при несиметрично трехфазово натоварване, и същевременно намалява загубите на трансформатора.

• Волното импедансно съпротивление на линията, свързана с високонапрегнатата страна на трансформатора, обикновено е няколко стотина ома, а на линията, свързана с нисконапрегнатата страна, обикновено е няколко десетки до повече от сто ома.

• Честотната демпфираща скорост на нормална въздушна линия е около 3%-5%, която може да се увеличи до 10%, когато линията е влажна; честотната демпфираща скорост на кабелна линия е около 2%-4%, която може да достигне 10%, когато изолацията е стара.

• Емпиричната промяна към земята на всяка фаза на 3-35kV въздушни линии е 5000-6000pF/km. Емпиричният ток на въздушни линии в двустранни линии на един и същи стълб е Ic=(1.4-1.6)Id (където Id е емпиричният ток на една линия в двустранните линии; коефициентът 1.6 отговаря на 35kV линии, а 1.4 - на 10kV линии).

• За система с резонансно заземяване на нейтралната точка, когато в системата се появи единичнофазово заземяване, тъй като нулевото импедансно съпротивление е близо до безкрайност, остатъчният ток не съдържа 3-та и цели числа хармонични токове, главно 5-та и 7-та хармонични токове.

• Според правилата, когато демпфиращ викел се свърже с обикновен трансформатор, неговият капацитет не трябва да надхвърля 20% от капацитета на трансформатора. Z-тип трансформатор може да бъде свързан с демпфиращ викел с капацитет 90%-100%. Освен свързването с демпфиращ викел, трансформаторът за заземяване може да носи вторични натоварвания и да замести станционен трансформатор, като по този начин се спестяват инвестиционни разходи.

• По време на работа на трансформатора за заземяване, когато някакъв мащаб на нулев ток преминава, токовете, протичащи през двете единичнофазови обмотки върху един и същ стълб, са противоположни по посока и равни по големина, така че магнитните сили, генерирали от нулевия ток, са точно противоположни и се компенсират, резултирайки в изключително малък нулев импеданс. Благодарение на ниския нулев импеданс на трансформатора за заземяване, когато в системата се появи единичнофазово заземяване на фаза C, заземяващият ток I на фаза C влиза в нейтралната точка N чрез земята и се разделя на три равни части в трансформатора за заземяване; тъй като трите фазови тока, влизащи в трансформатора за заземяване, са равни, смещението на нейтралната точка N остава непроменено, и трите фазови линейни напрежения все още остават симетрични.

• Хармоничните токове в нулевата последователност се дължат главно на нелинейните характеристики на ядрото на трансформатора. Тъй като вторичната страна на трансформаторите в разпределителните мрежи в Китай най-често използва треугълно свързване, обикновено няма 3-та и цели числа високоредови хармонични токове в нулевата последователност, така че токът при заземяване основно не съдържа тези високоредови хармонични компоненти, главно 5-та и 7-та хармонични компоненти, чийто размер се изменя с натоварването.

• За единичнофазово заземяване, еквивалентната последователностна мрежа е поредна връзка на положителна, отрицателна и нулева последователност; за двустранно заземяване, еквивалентната последователностна мрежа е паралелна връзка на положителна, отрицателна и нулева последователност; за двустранно краткосрочно съединение, еквивалентната последователностна мрежа е паралелна връзка на положителна и отрицателна последователност; за трехфазно краткосрочно съединение, еквивалентната последователностна мрежа включва само положителната последователност.