Какви са режимите на заземване на нейтралната точка и методите за защита на трансформаторите в електрическите мрежи

Нейтрална точка - начини на заземяване и защита на трансформаторите в електрическите мрежи

За системи от 110 кВ до 500 кВ трябва да се прилага ефективен метод на заземяване. По-конкретно, при всички условия на работа, отношението на нулевата последователност на реактивното съпротивление към положителната последователност на реактивното съпротивление X₀/X₁ на системата трябва да бъде положителна стойност и да не надвишава 3. Същевременно, отношението на нулевата последователност на активното съпротивление към положителната последователност на реактивното съпротивление R₀/X₁ трябва също да бъде положителна стойност и да не надвишава 1.

В системите от 330 кВ и 500 кВ, нейтралните точки на трансформаторите са директно заземени.

В електрическите мрежи от 110 кВ и 220 кВ, нейтралните точки на повечето трансформатори са директно заземени. За някои трансформатори, техните нейтрални точки са заземени чрез разстояния, захранвания или паралелно комбинирани разстояния и захранвания.

За ограничаване на единично-фазовия късо-закопчан ток в електрическата мрежа, може да се приложи заземяване с ниско реактивно съпротивление на нейтралните точки на трансформаторите с напрежение от 110 кВ и по-високо.

Заземяване и защита на нейтралната точка на трансформаторите от 110 кВ и 220 кВ

За ограничаване на единично-фазовия късо-закопчан ток, избягване на помрачаване на комуникациите и удовлетворяване на изискванията за настройка и конфигурация на релейната защита, нейтралната точка на един трансформатор е директно заземена. За останалите трансформатори, техните нейтрални точки са заземени чрез захранвания, защитни разстояния или паралелно свързани захранвания и защитни разстояния.

Повечето трансформатори използват схема за защита, която комбинира захранвания с разрядни разстояния. Разрядното разстояние обикновено използва структура от стержен-стержен, а повечето захранвания са конфигурирани като оксидно цинкови захранвания.

Разделение на защитата за паралелни разстояния с захранвания

Честотните и превключвателните прекомерни напрежения се обработват от разстоянията, докато молниевите и преходни прекомерни напрежения се поемат от захранванията. Едновременно, разстоянията служат за ограничаване на прекомерно високочестотни прекомерни напрежения и прекомерно високи остатъчни напрежения, които могат да се появят в захранванията. Този подход не само защитава нейтралната точка на трансформатора, но и постига взаимна защита.

Защита чрез оксидно цинкови захранвания

Когато се случи единично-фазово заземяване и загуба на заземяване, резултиращото прекомерно напрежение може да повреди или дори да причини експлозия на захранването.

Защита чрез стержен-стержен разстояния

Този тип защита използва разделена инсталация. На практика, регулирането на разстоянието често е неточно, а съосната центровка често е лоша. След разрядване, генерираната дъга ще ерозира електродите. При молниев импулс, се генерират пресечени вълни, които представляват заплаха за изолационната безопасност на оборудването. Защитното разстояние не може да угаси дъгата самостоятелно. Вместо това, е необходимо релейната защита да прекъсне дъгата, което може да доведе до неправилно действие на релейната защита.

Паралелна защита чрез захранвания и разстояния

Изискванията за координация между равнището на защитата на захранването, оперативните характеристики на стерженото разстояние и изолационното равнище на нейтралната точка на трансформатора са изключително строги и трудни за постигане на практика.

Защита чрез композитни разстояния

Композитни изолатори се използват за механична поддръжка. Високонапрегнатите и нисконапрегнатите електроди са фиксирани на двете краища на изолатора, а електродите на разстоянието имат форма на кози рога. Неговите разрядни електроди и електроди за възпламеняване на дъга са разделени. Предлага предимства като добра съосна центровка, точна определеност на разстоянието, удобство за инсталация и регулиране, силна устойчивост към абляция и стабилно разрядно напрежение. Преодолява вродените недостатъци на разделено инсталираните стерженни разстояния и е по-подходящо за защита на нейтралната точка на трансформаторите.

Принципи на защитата

• Под действието на молниево прекомерно напрежение, разстоянието трябва да се пробие, за да защити изолацията на нейтралната точка на трансформатора. Неговото молниево импулсно разрядно напрежение трябва да бъде координирано с молниевото импулсно устойчивостно равнище на нейтралната точка на трансформатора.

• Когато в системата се случи единично-фазово заземяване, изолацията на нейтралната точка трябва да бъде способна да поеме прекомерното напрежение, генерирано от дефекта, и разстоянието не трябва да се пробие, за да се предотврати неправилно действие на релейната защита. Когато в системата се случи единично-фазово заземяване, придружено от загуба на заземяване, или когато системата преживее не-пълнофазово функциониране, резонансни дефекти и т.н., водещи до честотно прекомерно напрежение, надвишаващо определена амплитуда, разстоянието трябва да се пробие, за да ограничи прекомерното напрежение на нейтралната точка на трансформатора.

Защита чрез управляеми разстояния

Управляемото разстояние се състои основно от фиксирано разстояние, контролно разстояние и кондензаторна система за равномерно разпределение на напрежението. Разстоянието с форма на кози рога функционира като фиксирано разстояние, а вакуумен ключ се използва за контрол на автоматичното пробиване на управляемото разстояние.

Управляемото разстояние се използва паралелно с захранването. Под молниеви и преходни прекомерни напрежения, захранването работи, за да ограничи прекомерното напрежение, а управляемото разстояние остава неактивно. Когато в системата се случи единично-фазово заземяване, това прекомерно напрежение не представлява заплаха за изолацията на нейтралната точка, така че управляемото разстояние не функционира.

Когато се случи честотно прекомерно напрежение (като единично-фазово заземяване и загуба на заземяване в изолирана незаземена система или не-пълнофазово функциониране), управляемото разстояние активира, за да защити изолацията на нейтралната точка на трансформатора и захранването.

Управляемото разстояние ефективно решава проблемите, съществуващи при разстояния, захранвания и паралелната защита на стерженни разстояния и захранвания. Паралелното свързване на управляемото разстояние и захранването може ефективно да защити нейтралната точка на трансформатора.