Erklärung von Transformatormassenanschluss- und Kabelkonzepten

Teilung von Transformator-Konzepten und Terminologie

• Der Nullmodus-Widerstand einer Last ist unendlich, und ihr Leitungsmodus-Widerstand ist ebenfalls extrem groß, etwa 100-mal so groß wie der Leitungsmodus-Widerstand der Leitung.

• Die Kapazität zur Erde eines Kabels beträgt 25-50-mal die des Freileiters.

• Die freie Schwingfrequenz des transitorischen kapazitiven Stroms: 300-1500 Hz für Freileitungen und 1500-3000 Hz für Kabel.

• Leistungsanforderungen an einen externen Erdtransformator: Bei normaler Netzversorgung ist sein Widerstandswert extrem hoch und nur ein winziger Magnetisierungsstrom fließt durch die Wicklungen; bei einem Einphasen-Erdschluss im System präsentieren die Wicklungen hohen Widerstand für positive und negative Folgen und geringen Widerstand für die Nullfolge. Die Verkabelungsarten solcher Transformator sind Y0/Δ oder Z-Typ.

• Da die Hochspannungsseite des Transformators eine Z-Verkabelung verwendet, besteht jede Phasenwicklung aus zwei Segmenten, die jeweils auf zwei Kernsäulen unterschiedlicher Phasen liegen, und die beiden Segmente der Spule sind mit entgegengesetzten Polaritäten verbunden. Die Nullfolgenmagnetflüsse, die von den zweiphasigen Wicklungen erzeugt werden, heben sich gegenseitig auf, was zu einem extrem niedrigen Nullfolgenwiderstand und extrem geringen Leerlaufverlust führt, sodass 100% der Transformatorleistung genutzt werden können. Wenn eine Bögenlöscherwicklung an einen gewöhnlichen Transformator angeschlossen wird, darf dessen Leistung nicht mehr als 20% der Transformatorleistung betragen; während ein Z-Transformator mit einer Bögenlöscherwicklung mit 90%-100% der Leistung verbunden werden kann, was Investitionskosten effektiv sparen kann.

• Neben der Verbindung mit einer Bögenlöscherwicklung kann ein Erdtransformator auch sekundäre Lasten tragen und einen Stations-transformator ersetzen. Beim Tragen von sekundären Lasten sollte die Primärleistung des Erdtransformators die Summe der Leistung der Bögenlöscherwicklung und der Leistung der sekundären Last sein; wenn keine sekundären Lasten getragen werden, entspricht seine Leistung der der Bögenlöscherwicklung.

• Das Hinzufügen eines Dämpfungswiderstands dient dazu, die Verschiebungsspannung UN des Neutralpunkts bei Auftreten einer Reihenresonanz im System auf weniger als 15% der Phasenspannung zu begrenzen, um den normalen Betrieb des Systems aufrechtzuerhalten und Überspannungen zu verhindern. Wenn ein Einphasen-Erdschluss im System auftritt, fließt ein großer Strom durch den Neutralpunkt, und der Dämpfungswiderstand muss in diesem Fall kurzgeschlossen werden.

• Bei Verwendung der parallelen mittleren Widerstandslinienauswahlmethode ist eine parallele mittlere Widerstandskiste erforderlich, die parallel an beiden Enden der Bögenlöscherwicklung angeschlossen wird. Wenn das Gerät bestätigt, dass ein dauerhafter Einphasen-Erdschluss im System auftritt, wird der mittlere Widerstand eingeschaltet, um aktiven Strom in das System zum Linienauswählen einzuspeisen, und der Widerstand wird nach kurzer Verzögerung abgeschaltet.

• Je höher die Dielektrizitätskonstante, desto stärker ist die Leitfähigkeit.

• Dreiphasen-Transformator, die in Verteilungssystemen verwendet werden, verwenden meist die Dyn11-Verkabelung, die folgende Vorteile bietet: Sie kann harmonische Ströme reduzieren, die Versorgungsqualität verbessern, hat einen geringen Nullfolgenwiderstand, kann den Einphasen-Kurzschlussstrom erhöhen und ist förderlich für das Abschneiden von Einphasen-Erdschlüssen; sie kann die Transformatorleistung unter Bedingungen von ungleichmäßig verteilter Dreiphasenlast vollständig nutzen und gleichzeitig die Transformatorverluste reduzieren.

• Der Wellenwiderstand der an der Primarseite des Transformators angeschlossenen Leitung beträgt in der Regel mehrere hundert Ohm, und der der an der Niederspannungsseite angeschlossenen Leitung liegt in der Regel zwischen mehreren zehn und über hundert Ohm.

• Die Netzfrequenzdämpfung eines normalen Freileiters beträgt etwa 3%-5%, die bei feuchter Leitung auf 10% steigen kann; die Netzfrequenzdämpfung einer Kabelleitung beträgt etwa 2%-4%, die bei alternder Isolierung 10% erreichen kann.

• Die Kapazität zur Erde pro Phase von 3-35 kV Freileitungen beträgt 5000-6000 pF/km. Der kapazitive Strom von Freileitungen in Doppelleitungen auf demselben Mast beträgt Ic = (1,4-1,6) Id (wobei Id der kapazitive Strom einer Leitung in den Doppelleitungen ist; der Faktor 1,6 entspricht 35-kV-Leitungen, und 1,4 entspricht 10-kV-Leitungen).

• Für ein neutrales punkt-resonantes Erdungssystem, wenn ein Einphasen-Erdschluss auftritt, ist der Nullfolgenwiderstand nahezu unendlich, so dass der Reststrom keine 3. und ganzzahligen Mehrfachharmonischen enthält, sondern hauptsächlich 5. und 7. Harmonische.

• Laut Vorschriften darf, wenn eine Bögenlöscherwicklung an einen gewöhnlichen Transformator angeschlossen wird, ihre Leistung nicht mehr als 20% der Transformatorleistung betragen. Ein Z-Transformator kann mit einer Bögenlöscherwicklung mit 90%-100% der Leistung verbunden werden. Neben der Verbindung mit einer Bögenlöscherwicklung kann ein Erdtransformator auch sekundäre Lasten tragen und einen Stations-transformator ersetzen, wodurch Investitionskosten gespart werden.

• Während des Betriebs eines Erdtransformators, wenn ein Nullfolgenstrom bestimmter Größe durchfließt, fließen die Ströme, die durch die beiden Einfachphasenwicklungen auf dem gleichen Kernsäulen in entgegengesetzter Richtung und gleicher Größe, so dass die durch den Nullfolgenstrom erzeugten magnetischen Momente genau entgegengesetzt und sich gegenseitig aufheben, was zu einem extrem geringen Nullfolgenwiderstand führt. Aufgrund des geringen Nullfolgenwiderstands des Erdtransformators, wenn ein Einphasen-Erdschluss in Phase C auftritt, fließt der Erdschlussstrom I von Phase C durch den Neutralpunkt in die Erde und wird in drei gleiche Teile in den Erdtransformator aufgeteilt; da die in den Erdtransformator fließenden dreiphasigen Ströme gleich sind, bleibt die Verschiebung des Neutralpunkts N unverändert, und die dreiphasigen Leitungsspannungen bleiben symmetrisch.

• Die Harmonischen im Nullfolgenkreis werden hauptsächlich durch die nichtlinearen Eigenschaften des Transformatorkerns verursacht. Da die Sekundärseite der Transformator in chinesischen Verteilnetzen meist eine Delta-Verbindung verwendet, gibt es in der Regel keine 3. und ganzzahligen höherrangigen Harmonischen im Nullfolgenkreis, so dass der Erdschlussstrom im Grunde keine dieser höherrangigen harmonischen Komponenten enthält, hauptsächlich 5. und 7. harmonische Komponenten, deren Größe sich mit der Last ändert.

• Für einen Einphasen-Erdschluss ist das äquivalente Folgennetzwerk eine Serie von positiven, negativen und Nullfolgennetzwerken; für einen Doppelsphasen-Erdschluss ist das äquivalente Folgennetzwerk eine Parallele von positiven, negativen und Nullfolgennetzwerken; für einen Doppelsphasen-Kurzschluss ist das äquivalente Folgennetzwerk eine Parallele von positiven und negativen Folgennetzwerken; für einen Dreiphasen-Kurzschluss umfasst das äquivalente Folgennetzwerk nur das positive Folgennetzwerk.