Vysvětlení konceptů zazemňování transformátorů a kabelů

Sdílení konceptů a terminologie transformátorů

• Nulový mód impedancí zátěže je nekonečný a její mód čárový má také velmi vysokou hodnotu, přibližně 100krát vyšší než mód čárový linky.

• Kapacita kabelu k zemi je 25-50krát vyšší než kapacita vedení na vzduchu.

• Frekvence volné oscilace přechodné kapacitního proudu: 300-1500 Hz pro vedení na vzduchu a 1500-3000 Hz pro kabely.

• Požadavky na výkon externího zemnícího transformátoru: Za normálního dodávání elektrické energie síťovou distribucí má jeho hodnota impedancí velmi vysokou a pouze malý magnetizační proud protéká cívkami; když dojde k jednofázové zemnici v systému, cívka nabízí vysokou impedanci pro pozitivní a negativní sekvence a nízkou impedanci pro nulovou sekvenci. Spojení těchto transformátorů je Y0/Δ nebo Z-typ.

• Vzhledem k tomu, že vysokotlačná strana transformátoru používá Z-spojení, každá fázová cívka se skládá ze dvou segmentů, které jsou umístěny na dvou jádrovéch sloupcích různých fází a dva segmenty cívky jsou spojeny s opačnými polaritami. Nulové magnetické fluxy generované dvěma fázovými cívkami se navzájem ruší, což vede k extrémně nízké nulové impedanci a extrémně malým prázdným ztrátám, umožňujícím 100% využití kapacity transformátoru. Když je tlumič oblouku připojen k běžnému transformátoru, jeho kapacita nesmí překročit 20 % kapacity transformátoru; Z-typ transformátoru lze připojit s tlumičem oblouku o kapacitě 90%-100%, což efektivně ušetří investice.

• Kromě připojení s tlumičem oblouku může zemnící transformátor nést i sekundární zátěže a nahradit staniční transformátor. Při nesení sekundárních zátěží by primární kapacita zemnícího transformátoru měla být součtem kapacity tlumiče oblouku a kapacity sekundární zátěže; pokud nenese sekundární zátěže, jeho kapacita je rovna kapacitě tlumiče oblouku.

• Cílem přidání odporu tlumení je omezit posunutí napětí UN neutrálního bodu na méně než 15 % fázového napětí, když dojde v systému k sériové rezonanci, aby se udrželo normální fungování systému a zabránilo přepětí. Když dojde v systému k jednofázové zemnici, velký proud protéká neutrálním bodem a odpor tlumení musí být v tomto okamžiku přepnutý.

• Při použití metody výběru vedení s paralelním středním odporem je potřeba paralelní box středního odporu, který je připojen paralelně na obou koncích tlumiče oblouku. Když zařízení potvrdí, že v systému došlo k trvalé jednofázové zemnici, střední odpor je zapojen, aby do systému vložil aktivní proud pro výběr vedení, a odpor je po krátké prodlevě odpojen.

• Čím vyšší dielektrická konstanta, tím silnější vodivost.

• Třífázové transformátory používané ve distribučních systémech často používají spojení Dyn11, které má následující výhody: snižuje harmonické proudy, zlepšuje kvalitu dodávky elektrické energie, má malou nulovou impedanci, zvyšuje jednofázový krátkozávěrový proud a je výhodné pro odpojení jednofázových zemnic; umožňuje plné využití kapacity transformátoru za podmínek nesouměrnosti třífázové zátěže a zároveň snižuje ztráty transformátoru.

• Vlnová impedancia vedení připojeného k vysokotlačné straně transformátoru je obvykle několik set ohmů a vedení připojeného k nízkotlačné straně obvykle několik desítek až více než sto ohmů.

• Dampingový stupeň síťové frekvence běžného vedení na vzduchu je přibližně 3%-5%, který se může zvýšit na 10% při vlhkosti vedení; dampingový stupeň síťové frekvence vedení kabelu je přibližně 2%-4%, který může dosáhnout 10% při zestaralé izolaci.

• Kapacita k zemi pro každou fázi 3-35 kV vedení na vzduchu je 5000-6000 pF/km. Kapacitní proud vedení na vzduchu v dvojkolech na stejném stožáru je Ic=(1.4-1.6)Id (kde Id je kapacitní proud jednoho vedení v dvojkolu; koeficient 1.6 odpovídá 35 kV vedením a 1.4 odpovídá 10 kV vedením).

• Pro systém rezonanční zemnice neutrálního bodu, když dojde k jednofázové zemnici, protože nulová impedancia je blízká nekonečnu, zbylý proud neobsahuje 3. a celočíselné násobky harmonických proudů, hlavně 5. a 7. harmonické proudy.

• Podle předpisů, když je tlumič oblouku připojen k běžnému transformátoru, jeho kapacita nesmí překročit 20 % kapacity transformátoru. Z-typ transformátoru lze připojit s tlumičem oblouku o kapacitě 90%-100 %. Kromě připojení s tlumičem oblouku může zemnící transformátor nést i sekundární zátěže a nahradit staniční transformátor, což ušetří investiční náklady.

• Během provozu zemnícího transformátoru, když určitá velikost nulového proudu projde, proudy protékající dvěma jednofázovými cívkami na stejném jádrovém sloupci mají opačný směr a shodnou velikost, takže magnetické síly generované nulovým proudem se přesně navzájem vyruší, což vede k extrémně malé nulové impedanci. Díky nízké nulové impedanci zemnícího transformátoru, když dojde k jednofázové zemnici v fázi C, zemní proud I fáze C teče do neutrálního bodu přes zem a je rozdělen na tři části do zemnícího transformátoru; protože třífázové proudy tečící do zemnícího transformátoru jsou shodné, posunutí neutrálního bodu N zůstává nezměněné a třífázové linkové napětí zůstává symetrické.

• Harmonické složky v nulové sekvenci jsou hlavně způsobeny nelineárními charakteristikami jádra transformátoru. Vzhledem k tomu, že sekundární strana transformátorů v čínských distribučních sítích obvykle používá delta spojení, v nulové sekvenci obecně nejsou 3. a celočíselné násobky vysokých harmonických složek, takže zemnický proud téměř neobsahuje tyto vysoké harmonické složky, hlavně 5. a 7. harmonické složky, jejichž velikost se mění s zátěží.

• Pro jednofázovou zemnici je ekvivalentní sekvencová síť série pozitivní, negativní a nulové sekvence; pro dvojfázovou zemnici je ekvivalentní sekvencová síť paralelní spojení pozitivní, negativní a nulové sekvence; pro dvojfázovou krátkozávěr je ekvivalentní sekvencová síť paralelní spojení pozitivní a negativní sekvence; pro třífázovou krátkozávěr obsahuje ekvivalentní sekvencová síť pouze pozitivní sekvenci.