Quels sont les modes de mise à la terre du point neutre et les méthodes de protection des transformateurs dans les réseaux électriques
Modes de mise à la terre du point neutre et protection des transformateurs dans les réseaux électriques
Pour les systèmes allant de 110 kV à 500 kV, une méthode de mise à la terre efficace doit être adoptée. En particulier, dans toutes les conditions de fonctionnement, le rapport de la réactance de séquence zéro à la réactance de séquence positive X0/X1 du système doit être une valeur positive et ne pas dépasser 3. De plus, le rapport de la résistance de séquence zéro à la réactance de séquence positive R0/X1 doit également être une valeur positive et ne pas dépasser 1.
Dans les systèmes de 330 kV et 500 kV, les points neutres des transformateurs sont mis directement à la terre.
Dans les réseaux électriques de 110 kV et 220 kV, les points neutres de la plupart des transformateurs sont mis directement à la terre. Pour certains transformateurs, leurs points neutres sont mis à la terre via des interstices, des parafoudres, ou une combinaison parallèle d'interstices et de parafoudres.
Pour limiter le courant de court-circuit monophasé dans le réseau électrique, une mise à la terre à faible réactance peut être appliquée aux points neutres des transformateurs de 110 kV et au-dessus.
Protection du point neutre des transformateurs de 110 kV et 220 kV
Pour limiter le courant de court-circuit monophasé, éviter les interférences de communication et satisfaire les exigences de réglage et de configuration de la protection par relais, le point neutre d'un transformateur est mis directement à la terre. Pour les autres transformateurs, leurs points neutres sont mis à la terre via des parafoudres, des interstices de protection, ou une connexion parallèle de parafoudres et d'interstices de protection.
La plupart des transformateurs utilisent un schéma de protection qui combine des parafoudres avec des interstices de décharge. L'interstice de décharge utilise généralement une structure tige-tige, et la majorité des parafoudres sont configurés comme des parafoudres en oxyde de zinc.
Division de la protection pour les interstices parallèles avec des parafoudres
Les surtensions de fréquence industrielle et de commutation sont gérées par les interstices, tandis que les surtensions dues à la foudre et transitoires sont supportées par les parafoudres. Simultanément, les interstices servent à limiter les surtensions de fréquence industrielle de grande amplitude et les tensions résiduelles élevées qui pourraient se produire sur les parafoudres. Cette approche non seulement protège le point neutre du transformateur, mais assure également une protection mutuelle.
Protection par des parafoudres en oxyde métallique
Lorsqu'un court-circuit monophasé et une perte de terre se produisent, la surtension résultante peut endommager ou même provoquer l'explosion du parafoudre.
Protection par des interstices tige-tige
Ce type de protection adopte une installation en deux parties. En pratique, l'ajustement de la distance tend à être imprécis, et la concentricité est souvent médiocre. Après la décharge, l'arc produit érode les électrodes. Sous l'impulsion de la foudre, des ondes tronquées sont produites, ce qui pose une menace à la sécurité de l'isolation de l'équipement. L'interstice de protection ne peut pas éteindre l'arc de lui-même. Au lieu de cela, une protection par relais est nécessaire pour interrompre l'arc, ce qui peut conduire à une mauvaise opération de la protection par relais.
Protection parallèle par des parafoudres et des interstices
Les exigences de coordination entre le niveau de protection du parafoudre, les caractéristiques de fonctionnement de l'interstice tige, et le niveau d'isolation du point neutre du transformateur sont extrêmement strictes et difficiles à réaliser en pratique.
Protection par des interstices composites
Des isolateurs composites sont utilisés pour le soutien mécanique. Les électrodes haute tension et basse tension sont fixées aux deux extrémités de l'isolateur, et les électrodes d'interstice sont en forme de cornes de chèvre. Ses électrodes de décharge et d'amorçage d'arc sont séparées. Il offre des avantages tels qu'une bonne concentricité, une détermination précise de la distance, une installation et une mise en service faciles, une forte résistance à l'ablation, et une tension de décharge stable. Il surmonte les inconvénients inhérents aux interstices tige installés en deux parties et est plus adapté à la protection du point neutre des transformateurs.
Principes de protection
Sous l'action de la surtension due à la foudre, l'interstice doit se rompre pour protéger l'isolation du point neutre du transformateur. Sa tension de décharge d'impulsion de foudre doit être coordonnée avec le niveau de tenue à l'impulsion de foudre du point neutre du transformateur.
Lorsqu'un court-circuit monophasé se produit dans le système, l'isolation du point neutre doit pouvoir supporter la surtension générée par le défaut, et l'interstice ne doit pas se rompre pour éviter une mauvaise opération de la protection par relais. Lorsqu'un court-circuit monophasé se produit dans le système accompagné d'une perte de terre du point neutre, ou lorsque le système subit un fonctionnement non triphasé complet, des défauts de résonance, etc., entraînant une surtension de fréquence industrielle dépassant une certaine amplitude, l'interstice doit se rompre pour clouer le point neutre du système et limiter la surtension au point neutre du transformateur.
Protection par des interstices contrôlables
Un interstice contrôlable est principalement composé d'un interstice fixe, d'un interstice de contrôle et d'un circuit de compensation de tension par condensateur. L'interstice en forme de cornes de chèvre fonctionne comme l'interstice fixe, et un interrupteur sous vide est utilisé pour contrôler la rupture automatique de l'interstice contrôlable.
L'interstice contrôlable est utilisé en parallèle avec le parafoudre. Sous les surtensions de foudre et transitoires, le parafoudre fonctionne pour limiter la surtension, et l'interstice contrôlable reste inactif. Lorsqu'un court-circuit monophasé se produit dans le système, cette surtension ne représente aucune menace pour l'isolation du point neutre, donc l'interstice contrôlable ne fonctionne pas.
Lorsqu'une surtension de fréquence industrielle se produit (comme un court-circuit monophasé et une perte de terre dans un système isolé non mis à la terre, ou un fonctionnement non triphasé complet), l'interstice contrôlable s'active pour protéger l'isolation du point neutre du transformateur et le parafoudre.
L'interstice contrôlable résout efficacement les problèmes existants dans les interstices, les parafoudres et la protection parallèle des interstices tige et des parafoudres. La connexion parallèle de l'interstice contrôlable et du parafoudre peut protéger efficacement le point neutre du transformateur.
