Anong mga sukesta ng pagbabantay sa kidlat ang ginagamit para sa H61 distribution transformers?
Dapat na magkaroon ng surge arrester sa high-voltage side ng H61 distribution transformer. Ayon sa SDJ7–79 "Technical Code for Design of Overvoltage Protection of Electric Power Equipment," ang high-voltage side ng isang H61 distribution transformer ay dapat protektahan ng surge arrester. Ang grounding conductor ng arrester, ang neutral point sa low-voltage side ng transformer, at ang metal casing ng transformer ay dapat i-connection nang sabay-sabay at i-ground sa isang common point. Ang pamamaraang ito ay inirerekomenda rin sa DL/T620–1997 "Overvoltage Protection and Insulation Coordination for AC Electrical Installations," na inilabas ng dating Ministry of Electric Power.
Ngunit, malawak na pagsusuri at karanasan sa operasyon ay nagpapakita na kahit mayroon nang surge arresters sa high-voltage side lamang, maaari pa ring masira ang transformer sa ilalim ng kondisyon ng lightning impulse. Sa pangkalahatang lugar, ang taunang rate ng pagkasira ay humigit-kumulang 1%; sa lugar na may mataas na kidlat, maaaring umabot sa 5%; at sa napakatalas na lugar na may higit sa 100 thunderstorm days bawat taon, ang taunang rate ng pagkasira ay maaaring umabot sa 50%. Ang pangunahing sanhi nito ay ang tinatawag na "forward at reverse transformation overvoltages" na dulot ng lightning surges na pumasok sa high-voltage winding ng distribution transformer. Ang mekanismo ng mga overvoltages na ito ay kasunod:
1. Reverse Transformation Overvoltage
Kapag ang lightning surge pumasok mula sa 3–10 kV high-voltage side at nagdulot ng pag-operate ng arrester, isang malaking impulse current ang nagdaan sa grounding resistance, na naglilikom ng voltage drop. Ang voltage drop na ito ay lumilitaw sa neutral point ng low-voltage winding, na bumubukod sa kanyang potensyal. Kung ang low-voltage line ay medyo mahaba, ito ay gumaganap bilang wave impedance patungo sa lupa. Sa epekto ng itaas na potensyal ng neutral-point, isang malaking impulse current ang nagdaan sa low-voltage winding. Ang tatlong-phase impulse currents ay pantay-pantay sa laki at direksyon, na nagbibigay ng malakas na zero-sequence magnetic flux.
Ang flux na ito ay nag-iinduce ng napakataas na pulse voltage sa high-voltage winding batay sa transformer turns ratio. Ang tatlong-phase induced pulse voltages na ito ay pantay-pantay sa laki at direksyon. Dahil ang high-voltage winding ay karaniwang konektado sa star configuration na may ungrounded neutral point, bagama't lumilitaw ang mataas na pulse voltages, walang corresponding impulse current ang nagdaan sa high-voltage winding upang balansehin ang magnetizing effect. Samakatuwid, ang buong impulse current sa low-voltage winding ay gumagana bilang magnetizing current, na nagbibigay ng matinding zero-sequence flux at nag-iinduce ng napakataas na potentials sa high-voltage side.
Dahil ang high-voltage terminal potential ay binabantayan ng residual voltage ng arrester, ang induced potential na ito ay nagdistribute sa winding, na umabot sa pinakamataas sa neutral end. Bilang resulta, ang insulation sa neutral-point ay madaling masira. Bukod dito, ang interlayer at interturn voltage gradients ay lumiliit nang malaki, na maaaring magdulot ng pagkasira ng insulation sa iba pang lugar. Ang uri ng overvoltage na ito ay nanggagaling sa high-voltage-side incoming surge at electromagnetically coupled back sa high-voltage winding sa pamamagitan ng low-voltage winding—na kilala bilang "reverse transformation."
2.Forward Transformation Overvoltage
Ang forward transformation overvoltage ay nangyayari kapag ang lightning surge pumasok sa pamamagitan ng low-voltage line. Isang impulse current ang nagdaan sa low-voltage winding, na nag-iinduce ng voltage sa high-voltage winding batay sa turns ratio, na lubhang bumubukod sa potensyal sa high-voltage neutral point. Ito rin ay lumiliit ang interlayer at interturn voltage gradients. Ang prosesong ito—kung saan ang low-voltage-side surge ay nag-iinduce ng overvoltage sa high-voltage side—ay tinatawag na "forward transformation." Ang mga pagsusuri ay nagpapakita na kapag ang 10 kV surge pumasok sa low-voltage side at ang grounding resistance ay 5 Ω, ang interlayer voltage gradient sa high-voltage winding ay maaaring lumampas sa full-wave impulse withstand strength ng interlayer insulation ng higit sa 100%, na hindi maiiwasan ang pagkasira ng insulation.
Samakatuwid, ang ordinaryong valve-type o metal oxide surge arresters ay dapat din na i-install sa low-voltage side ng H61 distribution transformer. Sa protection scheme na ito, ang grounding conductors ng parehong high- at low-voltage arresters, ang low-voltage neutral point, at ang metal casing ng transformer ay dapat i-connection nang sabay-sabay at i-ground sa isang single point (na tinatawag ding "four-point bonding" o "three-in-one grounding").
Ang karanasan sa operasyon at experimental studies ay nagpapakita na kahit para sa mga distribution transformers na may mabuting insulation, ang pagkasira dahil sa lightning-induced failures dahil sa forward at reverse transformation overvoltages ay maaari pa ring mangyari kung ang arresters ay i-install lamang sa high-voltage side. Ito ay dahil ang high-voltage-side arresters ay hindi makapagpapababa ng forward o reverse transformation overvoltages. Ang interlayer voltage gradient sa ilalim ng mga overvoltages na ito ay proporsyonal sa bilang ng turns at depende sa winding distribution; ang insulation breakdown ay maaaring mangyari sa simula, gitna, o dulo ng winding—ngunit ang dulo ang pinaka-mapanganib. Ang pag-install ng arresters sa low-voltage side ay maaaring mabisa na limitahan ang parehong forward at reverse transformation overvoltages sa ligtas na range.
Ang isa pang paraan ng proteksyon ay ang hiwalay na grounding para sa high- at low-voltage sides. Sa configuration na ito, ang high-voltage arrester ay independiyenteng i-ground, walang arrester ang i-install sa low-voltage side, at ang low-voltage neutral point at transformer casing ay bonded nang sabay-sabay at grounded nang hiwalay mula sa high-voltage grounding system.
Ang paraang ito ay gumagamit ng attenuation effect ng lupa sa lightning waves upang halos wala nang reverse transformation overvoltage. Tungkol sa forward transformation overvoltage, ang mga kalkulasyon ay nagpapakita na ang pagbawas ng low-voltage grounding resistance mula 10 Ω hanggang 2.5 Ω ay maaaring mapababa ang high-voltage forward transformation overvoltage ng humigit-kumulang 40%. Sa tulong ng maayos na pagtreat ng low-voltage grounding electrode, maaaring totally mapawalang-bisa ang forward transformation overvoltage.
Ang sistema ng proteksyon na ito ay simple at ekonomiko, bagaman may mataas na mga pangangailangan sa resistensya ng low-voltage grounding, nagbibigay nito ng tiyak na praktikal na halaga para sa mas malawak na aplikasyon.
Sa karagdagan sa mga sumusunod na pamamaraan, ang iba pang mga suhestiyon para sa proteksyon laban sa kidlat para sa mga distribution transformers ay kinabibilangan ng pag-install ng balancing winding sa core ng transformer upang mapigilan ang forward at reverse transformation overvoltages, o ang pag-embed ng metal oxide surge arresters direkta sa loob ng transformer.
