Objašnjenje koncepta zemljanja transformatora i kabelske koncepte

Dijeljenje koncepta i terminologije transformatora

• Nultočni impedans opterećenja je beskonačan, a njegov linijski impedans takođe izuzetno velik, približno 100 puta veći od linijskog impedansa linije.

• Kapacitet kabla prema zemlji je 25-50 puta veći od kapaciteta površinske linije.

• Frekvencija slobodnih oscilacija privremene kapacitivne struje: 300-1500Hz za površinske linije i 1500-3000Hz za kable.

• Zahtevi za performanse spoljnog transformatora za zemljisanje: Pod normalnom snabdijevanjem mreže, njegova vrednost impedansa je izuzetno visoka, a kroz navojne se proplavljuje samo sitna magnetizacijska struja; kada se u sistemu desi jednofazni zemljinski grešak, navoji predstavljaju visoki impedans za pozitivne i negativne sekvenca, a niski impedans za nultu sekvenca. Spajanja takvih transformatora su Y0/Δ ili Z tipa.

• Pošto visokonaponski deo transformatora koristi Z tip spajanja, svaki fazni navoj sastoji se od dva segmenta, koji su smješteni na dva stupa različitih faza, a dva segmenta navoja su spojena sa suprotnim polarnostima. Nultočni magnetni točkoviti fluksovi generisani dvofaznim navojima međusobno se anuliraju, što rezultira izuzetno niskim nultočnim impedansom i izuzetno malim praznim gubitkom, omogućavajući 100% iskorišćenje kapaciteta transformatora. Kada se induktivnost za potisivanje lukova spoji na obični transformator, njegov kapacitet ne sme preći 20% kapaciteta transformatora; dok Z tip transformator može biti spojen sa induktivnošću za potisivanje luka kapaciteta 90%-100%, što efektivno štedi ulaganja.

• Pored spajanja sa induktivnošću za potisivanje luka, transformator za zemljisanje može nositi i sekundarne opterećenja i zameniti transformator stanice. Kada nosi sekundarna opterećenja, primarni kapacitet transformatora za zemljisanje treba da bude zbir kapaciteta induktivnosti za potisivanje luka i kapaciteta sekundarnog opterećenja; kada ne nosi sekundarna opterećenja, njegov kapacitet je jednak kapacitetu induktivnosti za potisivanje luka.

• Cilj dodavanja otpornika za dušenje jeste ograničiti pomak napona UN neutralne tačke na manje od 15% fazonapona kada se u sistemu desi serijski rezonantni uslovi, kako bi se održao normalni rad sistema i sprečili prenaponi. Kada se u sistemu desi jednofazni zemljinski grešak, kroz neutralnu tačku protiče velika struja, a otpornik za dušenje mora biti kratkospojen u tom trenutku.

• Koristeći metodu selekcije linija paralelnim srednjim otpornikom, potreban je paralelni srednji otpornik, koji se spoji paralelno na oba kraja induktivnosti za potisivanje luka. Kada uređaj potvrdi da se u sistemu desi trajni jednofazni zemljinski grešak, srednji otpornik se upotrebljava za ubacivanje aktivne struje u sistem radi selekcije linija, a otpornik se isključuje nakon kratkog kašnjenja.

• Što je dielektrična konstanta veća, to je provodljivost jača.

• Trofazi transformatori korišćeni u distribucijskim sistemima uglavnom koriste Dyn11 spajanje, koje ima sljedeće prednosti: smanjuje harmonijsku struju, poboljšava kvalitet snabdijevanja, ima mali nultočni impedans, povećava jednofazni strujni prekid, i omogućava isecanje jednofaznih zemljinskih grešaka; može maksimalno iskoristiti kapacitet transformatora pod uvjetima nebalansiranog trofaznog opterećenja, i istovremeno smanjuje gubitke transformatora.

• Valni impedans linije spojene na primarnu stranu transformatora obično iznosi nekoliko stotina ohma, a on linije spojene na niskonaponsku stranu obično iznosi nekoliko desetina do više od sto ohma.

• Frekventni koeficijent dušenja normalne površinske linije iznosi oko 3%-5%, koji se može povećati na 10% kada je linija vlaga; frekventni koeficijent dušenja linije kabela iznosi oko 2%-4%, koji može dostići 10% kada se izolacija stari.

• Kapacitet prema zemlji po fazi za 3-35kV površinske linije iznosi 5000-6000pF/km. Kapacitivna struja površinskih linija u dvostrukim linijama na istom stubu iznosi Ic=(1.4-1.6)Id (gdje Id predstavlja kapacitivnu struju jedne linije u dvostrukim linijama; koeficijent 1.6 odgovara 35kV linijama, a 1.4 10kV linijama).

• Za sistem rezonantnog zemljisanja neutralne tačke, kada se desi jednofazni zemljinski grešak, budući da je nultočni impedans blizu beskonačnosti, ostatak struje ne sadrži 3. i cijeli broj harmonijskih struja, već uglavnom 5. i 7. harmonijske struje.

• Prema propisima, kada se induktivnost za potisivanje luka spoji na obični transformator, njegov kapacitet ne sme preći 20% kapaciteta transformatora. Z tip transformator može biti spojen sa induktivnošću za potisivanje luka kapaciteta 90%-100%. Pored spajanja sa induktivnošću za potisivanje luka, transformator za zemljisanje može nositi i sekundarna opterećenja i zameniti transformator stanice, time štedeći troškove investicija.

• Tokom rada transformatora za zemljisanje, kada prođe nultočna struja određene veličine, struje koje prođu kroz dva jednofazna navoja na istom stupu su suprotne orijentacije i jednake veličine, tako da se magnetni pokreti generisani nultočnom strujom potpuno anuliraju, rezultirajući izuzetno malim nultočnim impedansom. Zbog niskog nultočnog impedansa transformatora za zemljisanje, kada se desi jednofazni zemljinski grešak u fazi C, zemljinska struja I faze C prođe kroz neutralnu tačku preko zemlje i jednako se podeli na tri dijela u transformator za zemljisanje; budući da su trofazne struje koje ulaze u transformator za zemljisanje jednake, pomak neutralne tačke N ostaje nepromijenjen, a trofazni linijni naponi ostaju simetrični.

• Harmonici u nultočnom krugu uglavnom su uzrokovani nelinearnim osobinama jezgra transformatora. Budući da se sekundarna strana transformatora u distribucijskim mrežama u Kini uglavnom koristi delta spajanje, u nultočnom krugu obično ne postoje 3. i cijeli broj viših harmonika, tako da osnovni grešajni struja u osnovi ne sadrži te više redne harmonijske komponente, već uglavnom 5. i 7. harmonijske komponente, čija će veličina promenjivati sa opterećenjem.

• Za jednofazni zemljinski grešak, ekvivalentni sekvencijski mreže su serijsko spajanje pozitivnih, negativnih i nultočnih mreža; za dvostruki zemljinski grešak, ekvivalentne sekvencijske mreže su paralelno spajanje pozitivnih, negativnih i nultočnih mreža; za dvostruki prekid, ekvivalentne sekvencijske mreže su paralelno spajanje pozitivnih i negativnih mreža; za trofazni prekid, ekvivalentne sekvencijske mreže uključuju samo pozitivnu sekvencijsku mrežu.