Spiegazione dei concetti di messa a terra dei trasformatori e dei cavi

Condivisione di concetti e terminologia sui trasformatori

• L'impedenza in modalità zero di un carico è infinita, mentre la sua impedenza in modalità linea è estremamente elevata, circa 100 volte quella dell'impedenza in modalità linea della linea.

• La capacità a terra di un cavo è 25-50 volte quella di una linea aerea.

• La frequenza di oscillazione libera della corrente capacitiva transitoria: 300-1500Hz per le linee aeree e 1500-3000Hz per i cavi.

• Requisiti di prestazioni per un trasformatore di raccordo esterno: con l'alimentazione normale della rete elettrica, il suo valore di impedenza è estremamente alto, e solo una piccola corrente di magnetizzazione scorre attraverso gli avvolgimenti; quando si verifica un guasto a terra monofase nel sistema, l'avvolgimento presenta alta impedenza per le sequenze positiva e negativa, e bassa impedenza per la sequenza zero. I modi di connessione di tali trasformatori sono Y0/Δ o Z.

• Poiché il lato ad alta tensione del trasformatore adotta la connessione Z, ogni avvolgimento di fase è composto da due segmenti, rispettivamente situati su due colonne di nucleo di fasi diverse, e i due segmenti della bobina sono collegati con polarità opposte. I flussi magnetici sequenza zero generati dagli avvolgimenti bifasi si annullano a vicenda, risultando in un'impedenza sequenza zero estremamente bassa e una perdita a vuoto estremamente piccola, permettendo l'utilizzo al 100% della capacità del trasformatore. Quando una bobina di soppressione dell'arco è collegata a un trasformatore normale, la sua capacità non deve superare il 20% della capacità del trasformatore; mentre un trasformatore Z può essere collegato con una bobina di soppressione dell'arco con una capacità del 90%-100%, che può risparmiare efficacemente sull'investimento.

• Oltre a essere collegato con una bobina di soppressione dell'arco, un trasformatore di raccordo può anche portare carichi secondari e sostituire un trasformatore di stazione. Quando porta carichi secondari, la capacità primaria del trasformatore di raccordo dovrebbe essere la somma della capacità della bobina di soppressione dell'arco e della capacità del carico secondario; quando non porta carichi secondari, la sua capacità è uguale a quella della bobina di soppressione dell'arco.

• Lo scopo dell'aggiunta di un resistore di smorzamento è limitare la tensione di spostamento UN del punto neutro a meno del 15% della tensione di fase quando si verifica una risonanza seriale nel sistema, in modo da mantenere il normale funzionamento del sistema e prevenire sovratensioni. Quando si verifica un guasto a terra monofase nel sistema, scorre una corrente elevata attraverso il punto neutro, e il resistore di smorzamento deve essere cortocircuitato in questo momento.

• Quando si utilizza il metodo di selezione della linea con resistenza media parallela, è necessario un box di resistenza media parallelo, connesso in parallelo alle estremità della bobina di soppressione dell'arco. Quando il dispositivo conferma che si verifica un guasto a terra monofase permanente nel sistema, la resistenza media viene inserita per iniettare corrente attiva nel sistema per la selezione della linea, e la resistenza viene interrotta dopo un breve ritardo.

• Più elevata è la costante dielettrica, maggiore è la conduttività.

• I trasformatori trifase utilizzati nei sistemi di distribuzione adottano principalmente la connessione Dyn11, che ha i seguenti vantaggi: riduce la corrente armonica, migliora la qualità dell'energia, ha impedenza sequenza zero bassa, aumenta la corrente di cortocircuito monofase e facilita l'isolamento dei guasti a terra monofase; può sfruttare appieno la capacità del trasformatore in condizioni di carico trifase non bilanciato e ridurre contemporaneamente le perdite del trasformatore.

• L'impedenza d'onda della linea connessa al lato primario del trasformatore è solitamente di alcune centinaia di ohm, mentre quella della linea connessa al lato a bassa tensione è generalmente di decine a più di cento ohm.

• Il tasso di smorzamento a frequenza di rete di una normale linea aerea è di circa 3%-5%, che può aumentare fino al 10% se la linea è umida; il tasso di smorzamento a frequenza di rete di una linea cavo è di circa 2%-4%, che può raggiungere il 10% quando l'isolamento è invecchiato.

• La capacità a terra per fase di linee aeree da 3-35kV è di 5000-6000pF/km. La corrente capacitiva di linee aeree in doppio circuito sullo stesso palo è Ic=(1,4-1,6)Id (dove Id è la corrente capacitiva di un circuito in doppio circuito; il coefficiente 1,6 corrisponde a linee 35kV, e 1,4 a linee 10kV).

• Per un sistema di raccordo a risonanza del punto neutro, quando si verifica un guasto a terra monofase, poiché l'impedenza sequenza zero è quasi infinita, la corrente residua non contiene correnti armoniche terze e multipli interi, ma principalmente correnti armoniche quinte e settime.

• Secondo le normative, quando una bobina di soppressione dell'arco è collegata a un trasformatore normale, la sua capacità non deve superare il 20% della capacità del trasformatore. Un trasformatore Z può essere collegato con una bobina di soppressione dell'arco con una capacità del 90%-100%. Oltre a essere collegato con una bobina di soppressione dell'arco, un trasformatore di raccordo può anche portare carichi secondari e sostituire un trasformatore di stazione, risparmiando così i costi di investimento.

• Durante l'operazione di un trasformatore di raccordo, quando passa una corrente sequenza zero di una certa grandezza, le correnti che scorrono attraverso i due avvolgimenti monofase sulla stessa colonna di nucleo sono direzionalmente opposte e uguali in ampiezza, in modo che le forze elettromotrici generate dalla corrente sequenza zero si annullino esattamente, risultando in un'impedenza sequenza zero estremamente bassa. A causa dell'impedenza sequenza zero bassa del trasformatore di raccordo, quando si verifica un guasto a terra monofase nella fase C, la corrente di terra I della fase C scorre nel punto neutro attraverso la terra e viene divisa equamente in tre parti nel trasformatore di raccordo; poiché le correnti trifase che scorrono nel trasformatore di raccordo sono uguali, lo spostamento del punto neutro N rimane invariato, e le tensioni linee trifase rimangono simmetriche.

• Le armoniche nel circuito sequenza zero sono principalmente causate dalle caratteristiche non lineari del nucleo del trasformatore. Poiché il lato secondario dei trasformatori nelle reti di distribuzione cinesi adotta principalmente la connessione a triangolo, non ci sono solitamente armoniche terze e multipli interi alti nel circuito sequenza zero, quindi la corrente di guasto a terra non contiene praticamente queste componenti armoniche, ma principalmente componenti armoniche quinte e settime, la cui ampiezza cambierà con il carico.

• Per un guasto a terra monofase, la rete equivalente sequenziale è una connessione in serie delle reti sequenziali positiva, negativa e zero; per un guasto a terra bifase, la rete equivalente sequenziale è una connessione in parallelo delle reti sequenziali positiva, negativa e zero; per un cortocircuito bifase, la rete equivalente sequenziale è una connessione in parallelo delle reti sequenziali positiva e negativa; per un cortocircuito trifase, la rete equivalente sequenziale include solo la rete sequenziale positiva.