Ano ang mga hakbang sa pagprotekta laban sa kidlat na ginagamit para sa H61 distribution transformers?

Anong mga hakbang sa pagprotekta laban sa kidlat ang ginagamit para sa H61 distribution transformers?

Dapat 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 konektado nang magkasama at grounded sa isang common point. Ang paraan na ito ay rin inirerekomenda sa DL/T620–1997 "Overvoltage Protection and Insulation Coordination for AC Electrical Installations," na ipinasya ng dating Ministry of Electric Power.

Gayunpaman, malawak na pagsasaliksik at karanasan sa operasyon ay nagpapakita na kahit mayroong surge arresters na nakatalaga lamang sa high-voltage side, maaari pa ring mangyari ang pinsala sa transformer sa ilalim ng kondisyon ng lightning impulse. Sa pangkalahatang lugar, ang taunang rate ng pagkakasira ay humigit-kumulang 1%; sa mga lugar na may mataas na insidente ng kidlat, ito ay maaaring umabot sa halos 5%; at sa mga napakamasamang lugar na may higit sa 100 thunderstorm days bawat taon, ang taunang rate ng pagkakasira ay maaaring umabot sa 50%. Ang pangunahing sanhi nito ay ang tinatawag na "forward at reverse transformation overvoltages" na dulot ng lightning surges na pumapasok sa high-voltage winding ng distribution transformer. Ang mekanismo ng mga overvoltages na ito ay sumusunod:

1. Reverse Transformation Overvoltage
Kapag ang lightning surge ay pumasok mula sa 3–10 kV high-voltage side at nagdulot ng pag-operate ng arrester, ang malaking impulse current ay lumilipad sa pamamagitan ng grounding resistance, na nagdudulot ng voltage drop. Ang voltage drop na ito ay lumilitaw sa neutral point ng low-voltage winding, na nagpapataas ng kanyang potensyal. Kung ang low-voltage line ay medyo mahaba, ito ay gumagana tulad ng wave impedance patungo sa lupa. Sa ilalim ng impluwensiya ng itinataas na neutral-point potential, ang malaking impulse current ay lumilipad sa pamamagitan ng low-voltage winding. Ang tatlong-phase impulse currents ay pantay ang laki at direksyon, na naglilikha ng malakas na zero-sequence magnetic flux.

 Ang flux na ito ay nag-iinduk ng napakataas na pulse voltage sa high-voltage winding batay sa turns ratio ng transformer. Ang tatlong-phase induced pulse voltages na ito ay pantay ang laki at direksyon. Dahil ang high-voltage winding ay karaniwang konektado sa star configuration na may ungrounded neutral point, bagama't ang mataas na pulse voltages ay lumilitaw, walang corresponding impulse current na lumilipad sa high-voltage winding upang makabalansihan ang magnetizing effect. Samakatuwid, ang buong impulse current sa low-voltage winding ay gumagana bilang magnetizing current, na naglilikha ng matinding zero-sequence flux at nag-iinduk ng napakataas na potentials sa high-voltage side. 

Bilang resulta ng residual voltage ng arrester na nag-clamp sa high-voltage terminal potential, ang induced potential na ito ay nagdidistribute sa ibabaw ng winding, na umabot sa kanyang pinakamataas sa neutral end. Dahil dito, ang insulation ng neutral-point ay madaling mabwisera. Bukod dito, ang interlayer at interturn voltage gradients ay lumiliit nang significante, na maaaring magdulot ng pagbwisera ng insulation sa iba pang lugar. Ang uri ng overvoltage na ito ay nagmumula 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 ay pumapasok sa pamamagitan ng low-voltage line. Ang impulse current ay lumilipad sa pamamagitan ng low-voltage winding, na nag-iinduk ng voltage sa high-voltage winding batay sa turns ratio, na nagpapataas ng potensyal sa high-voltage neutral point. Ito ay din nagpapataas ng interlayer at interturn voltage gradients. Ang prosesong ito—kung saan ang low-voltage-side surge ay nag-iinduk ng overvoltage sa high-voltage side—ay tinatawag na "forward transformation." Ang mga test ay nagpapakita na kapag ang 10 kV surge ay pumapasok 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 maiiwasang magdudulot ng insulation breakdown.

Kaya, ang ordinary 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 lahat konektado nang magkasama at grounded sa isang single point (tinatawag din bilang "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, maaari pa ring mangyari ang lightning-induced failures dahil sa forward at reverse transformation overvoltages kung ang arresters ay i-install lamang sa high-voltage side. Ito ay dahil ang high-voltage-side arresters ay hindi maaaring mapigilan ang 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-mababangon. 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.

Isang iba 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 grounded nang independiyente, walang arrester na i-install sa low-voltage side, at ang low-voltage neutral point at transformer casing ay konektado nang magkasama at grounded nang hiwalay mula sa high-voltage grounding system.

Ang paraang ito ay gumagamit ng attenuation effect ng lupa sa lightning waves upang mawala ang reverse transformation overvoltage. Tungkol sa forward transformation overvoltage, ang mga kalkulasyon ay nagpapakita na ang pagbabawas ng low-voltage grounding resistance mula 10 Ω hanggang 2.5 Ω ay maaaring mabawasan ang high-voltage forward transformation overvoltage ng humigit-kumulang 40%. Sa tulong ng wastong pagtreat ng low-voltage grounding electrode, maaaring mawala ang forward transformation overvoltage nang buo.

Ang sistema ng pangangalaga na ito ay simple at ekonomiko, bagaman nagpapataas nito ang mga pamantayan para sa resistance ng low-voltage grounding, nagbibigay nito ng tiyak na praktikal na halaga para sa mas malawak na paggamit.

Bukod sa mga paraan na nabanggit, ang iba pang mga hakbang para sa pag-iingat sa kidlat para sa mga distribution transformers ay kinabibilangan ng pag-install ng balancing winding sa core ng transformer upang supilin ang forward at reverse transformation overvoltages, o ang pagsingit ng metal oxide surge arresters direktang sa loob ng transformer.