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.
