Explicación de Conceptos de Aterramento de Transformadores e Cabos
Compartir de conceptos e terminoloxía de transformadores
A impedancia do modo cero dunha carga é infinita, e a súa impedancia do modo liña tamén é moi grande, aproximadamente 100 veces a da impedancia do modo liña da liña.
A capacitancia ao terra dun cabo é 25-50 veces a dunha liña aérea.
A frecuencia de oscilación libre da corrente capacitiva transitória: 300-1500Hz para liñas aéreas e 1500-3000Hz para cabos.
Requisitos de rendemento para un transformador externo de aterramento: baixo un suministro normal de enerxía eléctrica, o seu valor de impedancia é extremadamente alto, e só circula unha corrente de magnetización diminuta polas bobinas; cando ocorre un fallo de aterramento monofásico no sistema, as bobinas presentan alta impedancia para secuencias positivas e negativas, e baixa impedancia para secuencia cero. Os modos de conexión destes transformadores son Y0/Δ ou tipo Z.
Xa que o lado de alta tensión do transformador adopta unha conexión tipo Z, cada bobina de fase consiste en dous segmentos, que están situados en dúas columnas de núcleo de fases diferentes, e os dous segmentos da bobina están conectados con polaridades opostas. As fluxos magnéticos de secuencia cero xerados polas bobinas de dúas fases se anulan entre si, resultando nunha impedancia de secuencia cero extremadamente baixa e nunha perda a vacío extremadamente pequena, permitindo unha utilización do 100% da capacidade do transformador. Cando se conecta unha bobina de supresión de arco a un transformador común, a súa capacidade non debe superar o 20% da capacidade do transformador; mentres que un transformador tipo Z pode conectarse con unha bobina de supresión de arco de capacidade de 90%-100%, o que pode ser eficaz para economizar a inversión.
Ademais de conectarse con unha bobina de supresión de arco, un transformador de aterramento tamén pode levar cargas secundarias e substituír un transformador de estación. Cando leva cargas secundarias, a capacidade primaria do transformador de aterramento debe ser a suma da capacidade da bobina de supresión de arco e a capacidade da carga secundaria; cando non leva cargas secundarias, a súa capacidade é igual á da bobina de supresión de arco.
O obxectivo de engadir un resistor de amortiguación é limitar a tensión de desprazamento UN do punto neutro a menos do 15% da tensión de fase cando ocorre unha resonancia en serie no sistema, a fin de manter o funcionamento normal do sistema e evitar sobretensións. Cando ocorre un fallo de aterramento monofásico no sistema, circula unha corrente grande polo punto neutro, e o resistor de amortiguación debe cortocircuitarse neste momento.
Cando se utiliza o método de selección de liñas con resistencia media en paralelo, é necesario unha caixa de resistencia media en paralelo, que se conecta en paralelo aos dous extremos da bobina de supresión de arco. Cando o dispositivo confirma que ocorreu un fallo de aterramento monofásico permanente no sistema, a resistencia media entra en funcionamento para inxectar corrente activa no sistema para a selección de liñas, e a resistencia se corta despois dun breve retardo.
Canto maior a constante dieléctrica, maior a conductividade.
Os transformadores trifásicos usados en sistemas de distribución adoitan adoptar o modo de conexión Dyn11, que ten as seguintes vantaxes: pode reducir a corrente harmónica, mellorar a calidade do suministro de enerxía, ter unha impedancia de secuencia cero pequena, aumentar a corrente de cortocircuito monofásico e ser útil para cortar fallos de aterramento monofásicos; pode aproveitar completamente a capacidade do transformador baixo condición de carga trifásica desequilibrada, e ao mesmo tempo reducir a perda do transformador.
A impedancia de onda da liña conectada ao lado primario do transformador é xeralmente de varios centos de ohms, e a da liña conectada ao lado de baixa tensión xeralmente está entre varias decenas e máis de centos de ohms.
A taxa de amortiguación de frecuencia de rede dunha liña aérea normal é de aproximadamente 3%-5%, que pode aumentar ata o 10% cando a liña está húmida; a taxa de amortiguación de frecuencia de rede dunha liña de cabo é de aproximadamente 2%-4%, que pode chegar ao 10% cando o aislamento está envelexado.
A capacitancia ao terra por fase de liñas aéreas de 3-35kV é de 5000-6000pF/km. A corrente capacitiva de liñas aéreas en liñas dúplex no mesmo poste é Ic=(1.4-1.6)Id (onde Id é a corrente capacitiva dun circuito nas liñas dúplex; o coeficiente 1.6 corresponde a liñas de 35kV, e 1.4 corresponde a liñas de 10kV).
Para un sistema de aterramento resoante do punto neutro, cando ocorre un fallo de aterramento monofásico, xa que a impedancia de secuencia cero é proxima ao infinito, a corrente residual non contén correntes harmónicas de 3ª e múltiplos enteiros, principalmente correntes harmónicas de 5ª e 7ª.
Segundo as normas, cando se conecta unha bobina de supresión de arco a un transformador común, a súa capacidade non debe superar o 20% da capacidade do transformador. Un transformador tipo Z pode conectarse con unha bobina de supresión de arco de capacidade de 90%-100%. Ademais de conectarse con unha bobina de supresión de arco, un transformador de aterramento tamén pode levar cargas secundarias e substituír un transformador de estación, así ahorrando custos de investimento.
Durante a operación dun transformador de aterramento, cando pasa unha corrente de secuencia cero de certa magnitude, as correntes que pasan polas dúas bobinas monofásicas na mesma columna de núcleo teñen dirección oposta e magnitude igual, de maneira que as forzas electromotrices xeradas pola corrente de secuencia cero se anulan exactamente, resultando nunha impedancia de secuencia cero extremadamente pequena. Debido á baixa impedancia de secuencia cero do transformador de aterramento, cando ocorre un fallo de aterramento monofásico na fase C, a corrente de aterramento I da fase C fluye ao punto neutro a través do terra e se divide en tres partes iguais no transformador de aterramento; xa que as correntes trifásicas que fluen ao transformador de aterramento son iguais, o desprazamento do punto neutro N permanece inalterado, e as tres tensións de liña permanecen simétricas.
As harmónicas no circuito de secuencia cero son principalmente causadas polas características non lineares do núcleo do transformador. Xa que o lado secundario dos transformadores nas redes de distribución chinesas adoita adoptar unha conexión delta, xeralmente non hai harmónicas de 3ª e múltiplos enteiros altos no circuito de secuencia cero, polo que a corrente de fallo de aterramento basicamente non contén estos compoñentes harmónicos de orde alto, principalmente compoñentes de 5ª e 7ª, cuxa magnitude cambiará coa carga.
Para un fallo de aterramento monofásico, a rede equivalente de secuencia é unha conexión en serie de redes de secuencia positiva, negativa e cero; para un fallo de aterramento dúplex, a rede equivalente de secuencia é unha conexión en paralelo de redes de secuencia positiva, negativa e cero; para un cortocircuito dúplex, a rede equivalente de secuencia é unha conexión en paralelo de redes de secuencia positiva e negativa; para un cortocircuito trifásico, a rede equivalente de secuencia só inclúe a rede de secuencia positiva.
