Поняття заземлення трансформаторів та кабельних систем пояснені

Поділ концепцій та термінології трансформаторів

• Нульовий імпеданс навантаження нескінченний, а лінійний імпеданс також дуже великий, приблизно в 100 разів більший за лінійний імпеданс лінії.

• Емкість кабелю до землі у 25-50 разів більша, ніж емкість надземних ліній.

• Частота вільних коливань тимчасового ємностного струму: 300-1500 Гц для надземних ліній і 1500-3000 Гц для кабелів.

• Вимоги до експлуатації зовнішнього заземлювального трансформатора: при нормальному живленні електромережі його значення імпедансу дуже високе, і лише малий струм намагнічування пройде через обмотки; коли в системі виникає однофазова заземлювальна аварія, обмотка має високий імпеданс для позитивних і негативних послідовностей, але низький імпеданс для нульової послідовності. Схеми з’єднання таких трансформаторів — Y0/Δ або Z-тип.

• Оскільки на стороні високого напруги трансформатора використовується Z-типове з’єднання, кожна фазова обмотка складається з двох сегментів, які розташовані на двох стовпчиках різних фаз, і два сегменти обмотки з’єднуються з протилежними полярностями. Нульові магнітні потоки, генеровані двома фазовими обмотками, взаємно компенсуються, що призводить до надзвичайно низького нульового імпедансу та надзвичайно малих втрат без навантаження, що дозволяє використовувати 100% ємності трансформатора. Коли до звичайного трансформатора підключено катушку загасання, її ємність не повинна перевищувати 20% ємності трансформатора; тоді як Z-типовий трансформатор можна підключити до катушки загасання з ємністю 90%-100%, що дозволяє ефективно економити кошти.

• Крім підключення до катушки загасання, заземлювальний трансформатор також може нести вторинне навантаження і замінювати станційний трансформатор. При носінні вторинного навантаження основна ємність заземлювального трансформатора повинна дорівнювати сумі ємності катушки загасання та ємності вторинного навантаження; коли вторинне навантаження відсутнє, його ємність дорівнює ємності катушки загасання.

• Мета додавання демпфуючого опору полягає у обмеженні переміщення напруги UN нейтральної точки до менше 15% фазної напруги при серійному резонансі в системі, щоб забезпечити нормальне функціонування системи та запобігти перенапрузці. Коли в системі виникає однофазова заземлювальна аварія, через нейтральну точку проходить великий струм, і демпфуючий опір повинен бути коротко спрямований в цей момент.

• При використанні методу вибору ліній з паралельним середнім опором потрібна коробка з паралельним середнім опором, яка підключається паралельно до обох кінців катушки загасання. Коли пристрій підтверджує, що в системі виникла постійна однофазова заземлювальна аварія, середній опір включається, щоб ввести активний струм в систему для вибору ліній, і опір відключається після короткого затримки.

• Чим вищий діелектричний показник, тим сильнішим є провідність.

• Трьохфазні трансформатори, використовувані в розподільних системах, найчастіше використовують режим з’єднання Dyn11, який має наступні переваги: він може зменшити гармонійний струм, покращити якість живлення, має невеликий нульовий імпеданс, може збільшити однофазний короткозамкнутий струм, що сприяє відключенню однофазових заземлювальних аварій; він може повністю використовувати ємність трансформатора при нерівномірному трьохфазному навантаженні, одночасно зменшуючи втрати трансформатора.

• Хвильовий імпеданс лінії, підʼєднаної до первинної сторони трансформатора, зазвичай становить кілька сотень ом, а лінії, підʼєднаної до нижнього напруги, зазвичай становить кілька десятків до більше ніж сто ом.

• Демпфуюча частота промислової частоти звичайної надземної лінії становить приблизно 3%-5%, яка може зростати до 10%, коли лінія волога; демпфуюча частота промислової частоти кабельної лінії становить приблизно 2%-4%, яка може досягати 10%, коли ізоляція старіє.

• Емкість до землі на фазу 3-35 кВ надземних ліній становить 5000-6000 пФ/км. Емкостний струм надземних ліній в подвійних лініях на одному стовбурі Ic=(1,4-1,6)Id (де Id — емкостний струм однієї лінії в подвійних лініях; коефіцієнт 1,6 відповідає лініям 35 кВ, а 1,4 — лініям 10 кВ).

• Для системи з резонансним заземленням нейтральної точки, коли виникає однофазова заземлювальна аварія, оскільки нульовий імпеданс наближений до нескінченності, залишковий струм не містить 3-ї та цілочислових гармоній, в основному 5-ї та 7-ї гармоній.

• Згідно з регламентом, коли до звичайного трансформатора підключено катушку загасання, її ємність не повинна перевищувати 20% ємності трансформатора. Z-типовий трансформатор можна підключити до катушки загасання з ємністю 90%-100%. Крім підключення до катушки загасання, заземлювальний трансформатор також може нести вторинне навантаження і замінювати станційний трансформатор, що дозволяє економити витрати.

• При роботі заземлювального трансформатора, коли через нього проходить нульовий струм певної величини, струми, що проходять через дві однофазні обмотки на одному стовпчикі, мають протилежні напрямки і рівні за величиною, так що магнітні сили, генеровані нульовим струмом, точно протилежні і взаємно компенсуються, що призводить до надзвичайно малих нульових імпедансів. Через низький нульовий імпеданс заземлювального трансформатора, коли виникає однофазова заземлювальна аварія у фазі C, заземлювальний струм I фази C проходить через нейтральну точку через землю і рівномірно розподіляється на три частини в заземлювальний трансформатор; оскільки трифазні струми, що входять в заземлювальний трансформатор, рівні, зміщення нейтральної точки N залишається незмінним, і трифазні лінійні напруги залишаються симетричними.

• Гармоніки в нульовій послідовності в основному викликані нелінійними характеристиками сердечника трансформатора. Оскільки на вторинній стороні трансформаторів в розподільних мережах України в основному використовується трикутне з’єднання, у нульовій послідовності зазвичай немає 3-ї та цілочислових високих гармонік, тому заземлювальний аварійний струм практично не містить цих високих гармонічних компонентів, в основному 5-ї та 7-ї гармонічні компоненти, чия величина змінюється залежно від навантаження.

• Для однофазової заземлювальної аварії еквівалентна послідовна мережа є послідовним з'єднанням позитивних, негативних і нульових послідовностей; для подвійної фазової заземлювальної аварії еквівалентна послідовна мережа є паралельним з'єднанням позитивних, негативних і нульових послідовностей; для подвійного фазового короткого замикання еквівалентна послідовна мережа є паралельним з'єднанням позитивних і негативних послідовностей; для трифазного короткого замикання еквівалентна послідовна мережа містить лише позитивну послідовність.