Explication des Concepts de Mise à la Terre des Transformateurs et des Câbles

Partage des concepts et de la terminologie des transformateurs

• L'impédance du mode zéro d'une charge est infinie, et son impédance en mode ligne est également extrêmement grande, environ 100 fois celle de l'impédance en mode ligne de la ligne.

• La capacité à la terre d'un câble est 25 à 50 fois supérieure à celle d'une ligne aérienne.

• La fréquence d'oscillation libre du courant capacitif transitoire : 300-1500 Hz pour les lignes aériennes et 1500-3000 Hz pour les câbles.

• Exigences de performance pour un transformateur de mise à la terre externe : sous une alimentation normale du réseau électrique, sa valeur d'impédance est extrêmement élevée, et seulement un très faible courant de magnétisation circule dans les enroulements ; lorsqu'une panne de terre monophasée se produit dans le système, l'enroulement présente une forte impédance aux séquences positive et négative, et une faible impédance à la séquence zéro. Les modes de connexion de tels transformateurs sont Y0/Δ ou Z-type.

• Comme le côté haute tension du transformateur adopte un câblage Z-type, chaque enroulement de phase est composé de deux segments, qui sont respectivement situés sur deux colonnes de noyau de phases différentes, et les deux segments du bobinage sont connectés avec des polarités opposées. Les flux magnétiques de séquence zéro générés par les enroulements biphasés s'annulent mutuellement, entraînant une impédance de séquence zéro extrêmement faible et une perte à vide extrêmement faible, permettant une utilisation à 100 % de la capacité du transformateur. Lorsqu'une bobine d'extinction d'arc est connectée à un transformateur ordinaire, sa capacité ne doit pas dépasser 20 % de la capacité du transformateur ; tandis qu'un transformateur Z-type peut être connecté avec une bobine d'extinction d'arc d'une capacité de 90 % à 100 %, ce qui permet d'économiser efficacement les investissements.

• En plus d'être connecté à une bobine d'extinction d'arc, un transformateur de mise à la terre peut également supporter des charges secondaires et remplacer un transformateur de poste. Lorsqu'il supporte des charges secondaires, la capacité primaire du transformateur de mise à la terre devrait être la somme de la capacité de la bobine d'extinction d'arc et de la capacité de la charge secondaire ; lorsqu'il ne supporte pas de charges secondaires, sa capacité est égale à celle de la bobine d'extinction d'arc.

• L'ajout d'une résistance de freinage vise à limiter la tension de déplacement UN du point neutre à moins de 15 % de la tension de phase lorsque la résonance en série se produit dans le système, afin de maintenir le fonctionnement normal du système et d'éviter les surtensions. Lorsqu'une panne de terre monophasée se produit dans le système, un grand courant passe par le point neutre, et la résistance de freinage doit être court-circuitée à ce moment-là.

• Lors de l'utilisation de la méthode de sélection de ligne à résistance moyenne parallèle, une boîte de résistance moyenne parallèle est requise, qui est connectée en parallèle aux deux extrémités de la bobine d'extinction d'arc. Lorsque le dispositif confirme qu'une panne de terre monophasée permanente se produit dans le système, la résistance moyenne est mise en service pour injecter un courant actif dans le système pour la sélection de ligne, et la résistance est coupée après un court délai.

• Plus la constante diélectrique est élevée, plus la conductivité est forte.

• Les transformateurs triphasés utilisés dans les systèmes de distribution adoptent principalement le mode de connexion Dyn11, qui présente les avantages suivants : il peut réduire le courant harmonique, améliorer la qualité de l'alimentation, avoir une impédance de séquence zéro faible, augmenter le courant de court-circuit monophasé, et favoriser la coupure des pannes de terre monophasées ; il peut utiliser pleinement la capacité du transformateur en cas de charge triphasée déséquilibrée, et réduire la perte du transformateur en même temps.

• L'impédance de onde de la ligne connectée au côté primaire du transformateur est généralement de plusieurs centaines d'ohms, et celle de la ligne connectée au côté basse tension est généralement de plusieurs dizaines à plus d'une centaine d'ohms.

• Le taux d'amortissement à la fréquence du réseau d'une ligne aérienne normale est d'environ 3 % à 5 %, qui peut augmenter à 10 % lorsque la ligne est humide ; le taux d'amortissement à la fréquence du réseau d'une ligne de câble est d'environ 2 % à 4 %, qui peut atteindre 10 % lorsque l'isolation est vieillie.

• La capacité à la terre par phase des lignes aériennes de 3-35 kV est de 5000-6000 pF/km. Le courant capacitif des lignes aériennes en double circuit sur le même pylône est Ic = (1,4-1,6) Id (où Id est le courant capacitif d'un circuit en double circuit ; le coefficient 1,6 correspond aux lignes de 35 kV, et 1,4 correspond aux lignes de 10 kV).

• Pour un système de mise à la terre résonant au point neutre, lorsqu'une panne de terre monophasée se produit, puisque l'impédance de séquence zéro est proche de l'infini, le courant résiduel ne contient pas de courants harmoniques de 3ème et multiples entiers, principalement des courants harmoniques de 5ème et 7ème ordre.

• Selon les règlements, lorsque une bobine d'extinction d'arc est connectée à un transformateur ordinaire, sa capacité ne doit pas dépasser 20 % de la capacité du transformateur. Un transformateur Z-type peut être connecté avec une bobine d'extinction d'arc d'une capacité de 90 % à 100 %. En plus d'être connecté à une bobine d'extinction d'arc, un transformateur de mise à la terre peut également supporter des charges secondaires et remplacer un transformateur de poste, permettant ainsi d'économiser les coûts d'investissement.

• Lors de l'exploitation d'un transformateur de mise à la terre, lorsque un courant de séquence zéro d'une certaine magnitude passe, les courants qui traversent les deux enroulements monophasés sur la même colonne de noyau sont de direction opposée et de même amplitude, de sorte que les forces magnétomotrices générées par le courant de séquence zéro s'annulent exactement, entraînant une impédance de séquence zéro extrêmement faible. En raison de l'impédance de séquence zéro faible du transformateur de mise à la terre, lorsqu'une panne de terre monophasée se produit en phase C, le courant de terre I de la phase C entre dans le point neutre par la terre et est divisé en trois parties égales dans le transformateur de mise à la terre ; puisque les courants triphasés qui entrent dans le transformateur de mise à la terre sont égaux, le déplacement du point neutre N reste inchangé, et les tensions de ligne triphasées restent symétriques.

• Les harmoniques dans le circuit de séquence zéro sont principalement causés par les caractéristiques non linéaires du noyau du transformateur. Comme le côté secondaire des transformateurs des réseaux de distribution en Chine adopte principalement une connexion delta, il n'y a généralement pas de 3ème et multiples harmoniques d'ordre élevé dans le circuit de séquence zéro, donc le courant de panne de terre ne contient pratiquement pas ces composantes harmoniques d'ordre élevé, principalement des composantes harmoniques de 5ème et 7ème ordre, dont l'amplitude variera avec la charge.

• Pour une panne de terre monophasée, le réseau équivalent de séquence est une connexion en série des réseaux de séquence positive, négative et zéro ; pour une panne de terre biphasée, le réseau équivalent de séquence est une connexion en parallèle des réseaux de séquence positive, négative et zéro ; pour un court-circuit biphasé, le réseau équivalent de séquence est une connexion en parallèle des réseaux de séquence positive et négative ; pour un court-circuit triphasé, le réseau équivalent de séquence n'inclut que le réseau de séquence positive.