Кои мери за заштита од молња се користат за трансформаторите за дистрибуција H61

Кои мерки за заштита од молнии се користат за дистрибутивни трансформатори H61?

На високонапоната страна на дистрибутивниот трансформатор H61 треба да се инсталира уред за заштита од надволните напони. Според SDJ7–79 „Технички кодекс за дизајн на заштита од надволните напони на електропоставките“, високонапоната страна на дистрибутивниот трансформатор H61 обично треба да биде заштитена со уред за заштита од надволните напони. Земјиниот проводник на уредот за заштита, нултата точка на нисконапоната страна на трансформаторот и металната куќа на трансформаторот треба да се поврзани заедно и да се земјат на една заедничка точка. Овој метод исто така се препорачува во DL/T620–1997 „Заштита од надволните напони и координација на изолацијата за AC електроустановки“, издаден од министерството за електроенергија.

Меѓетим, ширумфатско истражување и оперативна искуства покажале дека, дури и само со уреди за заштита од надволните напони инсталирани само на високонапоната страна, јавување на повреди на трансформаторите под услови на ударни импулси од молнии. Во општи области, годишниот процент на несправност е околу 1%; во области со многу молнии, може да стигне до околу 5%; а во екстремно тешки области со над 100 дена со громови во година, годишниот процент на несправности може да биде колку 50%. Главната причина е таканаречената „претворба на префрлачни и обратни префрлачки надволни напони“ индуцирани од молнијски ударни импулси кои влегуваат во високонапоната намотка на дистрибутивниот трансформатор. Механизмите на овие надволни напони се следниве:

1. Обратен префрлачки надволн напон
Кога молнијски ударен импулс влегува од 3–10 кВ високонапоната страна и предизвикува функционирање на уредот за заштита, голем импулсни ток протече низ отпорот на земјиниот проводник, создавајќи пад на напонот. Овој пад на напонот се појавува на нултата точка на нисконапоната намотка, повисувајќи нејзиниот потенцијал. Ако нисконапоната линија е релативно долга, тоа се однесува како волновиот отпор кон земјата. Под влијание на овој повишен потенцијал на нултата точка, голем импулсни ток протече низ нисконапоната намотка. Трифазните импулсни токови се еднакви по големина и насока, генерирајќи силен нул-сееквенцијален магнетен флукс.

Овој флукс индуцира многу висок пулсни напон во високонапоната намотка според степенот на претворба на трансформаторот. Овие трифазни индуцирани пулсни напони се еднакви по големина и насока. Бидејќи високонапоната намотка типички е поврзана во ѕвезда конфигурација со неземјен нулта точка, иако се појавуваат високи пулсни напони, нема соодветен импулсни ток кој протече низ високонапоната намотка за да компенсира магнетизацискиот ефект. Така, целосниот импулсни ток во нисконапоната намотка делува како магнетизациски ток, што произведува интензивен нул-сееквенцијален флукс и индуцира екстремно високи потенцијали на високонапоната страна. 

Бидејќи потенцијалот на високонапоната терминал е ограничен од остаточниот напон на уредот за заштита, овој индуцирани потенцијал се распределува долову намотката, достигнувајќи својот максимум на нултата точка. Затоа, изолацијата на нултата точка е склонесна на повреда. Поради тоа, градиентите на напонот меѓу слоевите и намотките значително се зголемуваат, што може да предизвика повреда на изолацијата на други места. Овој тип надволн напон потекнува од високонапоната страна и е електромагнетно купиран назад на високонапоната намотка преку нисконапоната намотка—обично познат како „обратна претворба.“

2. Претворба на префрлачки надволн напон
Претворба на префрлачки надволн напон се јавува кога молнијски ударен импулс влегува низ нисконапоната линија. Импулсниот ток тогаш протече низ нисконапоната намотка, индуцирајќи напон во високонапоната намотка според степенот на претворба, што значително повисува потенцијалот на високонапоната нулта точка. Ова исто така зголемува градиентите на напонот меѓу слоевите и намотките. Овој процес—кога нисконапоната страна индуцира надволн напон на високонапоната страна—се нарекува „претворба на префрлачки надволн напон.“ Тестирањата покажуваат дека кога 10 кВ ударен импулс влегува низ нисконапоната страна и отпорот на земјата е 5 Ω, градиентот на напонот меѓу слоевите во високонапоната намотка може да надмине силата на изолацијата против полните импулсни напони за повеќе од 100%, неизбежно причинувајќи повреда на изолацијата.

Затоа, обични клапни или метал оксидни уреди за заштита од надволните напони треба да се инсталираат и на нисконапоната страна на дистрибутивниот трансформатор H61. Во овој систем за заштита, земјините проводници на уредите за заштита на високонапоната и нисконапоната страна, нисконапоната нулта точка и металната куќа на трансформаторот се поврзани заедно и земјени на една заедничка точка (така наречено „четири точки поврзување“ или „три-во-едно земјење“).

Оперативната искуства и експерименталните студии покажуваат дека, дури и за дистрибутивни трансформатори со добра изолација, повреди каузирани од префрлачки и обратни префрлачки надволн напони се јавуваат кога уредите за заштита се инсталирани само на високонапоната страна. Ова е затоа што уредите за заштита на високонапоната страна не можат да подесат префрлачки или обратни префрлачки надволн напони. Градиентот на напонот меѓу слоевите под овие надволн напони е пропорционален на бројот на намотките и зависи од распределбата на намотките; повреди на изолацијата може да се јават на почетокот, средината или крајот на намотката—но крајот е најсклонесен. Инсталирањето на уреди за заштита на нисконапоната страна може ефективно да ограничи префрлачките и обратни префрлачки надволн напони до безбеден опсег.

Друг метод на заштита е раздвоено земјење на високонапоната и нисконапоната страна. Во оваа конфигурација, уредот за заштита на високонапоната страна е земјен самостојно, нема уред за заштита инсталиран на нисконапоната страна, а нисконапоната нулта точка и куќата на трансформаторот се поврзани заедно и земјени одделно од системот за земјење на високонапоната страна.

Овој метод користи атенуацијата на земјата на молнијските валови за ефективно елиминирање на обратни префрлачки надволн напони. Соодветно, за префрлачките надволн напони, пресметките покажуваат дека намалувањето на отпорот на земјата на нисконапоната страна од 10 Ω до 2.5 Ω може да намали префрлачките надволн напони на високонапоната страна за околу 40%. Со правилна третмана на земјиниот електрод на нисконапоната страна, префрлачките надволн напони можат да се елиминираат целосно.

Оваа шема за заштита е едноставна и економична, иако поставува повисоки барања на отпорноста на низковолтната земјишта, што му дава одредена практична вредност за пошироко применување.

Поминувајќи на горенаведените методи, други мерења за заштита од грмеж за дистрибутивни трансформатори вклучуваат инсталирање на балансирачка витка на језглото на трансформаторот за супресирање на преобразувачки претовар во напредната и обратна насока, или уникнување на металоксидни гасители директно во трансформаторот.