Que son os modos de aterramento do punto neutro e os métodos de protección das transformadoras nas redes eléctricas

Modos de Aterramento do Punto Neutral e Protección de Transformadores nas Redes Eléctricas

Para sistemas que van desde 110 kV a 500 kV, debe adoptarse un método de aterramento eficaz. Específicamente, en todas as condicións de operación, a relación de reactancia de secuencia cero a reactancia de secuencia positiva X₀/X₁ do sistema debe ser un valor positivo e non exceder 3. Ao mesmo tempo, a relación de resistencia de secuencia cero a reactancia de secuencia positiva R₀/X₁ debería tamén ser un valor positivo e non exceder 1.

Nos sistemas de 330 kV e 500 kV, os puntos neutros dos transformadores están directamente aterrados.

Nas redes eléctricas de 110 kV e 220 kV, os puntos neutros da maioría dos transformadores están directamente aterrados. Para algúns transformadores, os seus puntos neutros están aterrados a través de lacunas, pararrayos ou a combinación en paralelo de lacunas e pararrayos.

Para limitar a corrente de curto-circuito monofásico na rede eléctrica, pode aplicarse un aterramento de baixa reactancia aos puntos neutros dos transformadores de 110 kV e superiores.

Protección do Punto Neutral de Transformadores de 110 kV e 220 kV

Para limitar a corrente de curto-circuito monofásico, evitar a interferencia de comunicacións e satisfacer os requisitos para a configuración e axuste da protección por relés, o punto neutral dun transformador está directamente aterrado. Para os restantes transformadores, os seus puntos neutros están aterrados a través de pararrayos, lacunas de protección ou a conexión en paralelo de pararrayos e lacunas de protección.

A maioría dos transformadores emprega un esquema de protección que combina pararrayos con lacunas de descarga. A lacuna de descarga típicamente usa unha estrutura de varilla-varilla, e a maioría dos pararrayos están configurados como pararrayos de óxido de zinco.

División de Protección para Lacunas en Paralelo con Pararrayos

As sobretensións de frecuencia de rede e de comutación son manexadas polas lacunas, mentres que as sobretensións de raio e transitórias son suportadas polos pararrayos. Ao mesmo tempo, as lacunas sirven para limitar as sobretensións de frecuencia de rede de alta amplitud e as voltaxes residuais demasiado altas que poden ocorrer nos pararrayos. Este enfoque non só protege o punto neutral do transformador, senón que tamén logra unha protección mutua.

Protección por Pararrayos de Óxido Metálico

Cando ocorre un curto-circuito monofásico e unha falla de perda de terra, a sobretensión resultante pode danar ou incluso provocar a explosión do pararrayo.

Protección por Lacunas de Varilla-Varilla

Este tipo de protección adóptase unha instalación de tipo dividido. Na práctica, o axuste de distancia tende a ser inexacto, e a concentricidade adoita ser pobre. Despois da descarga, o arco xerado erosiona os electrodos. Baixo impulsos de raio, prodúcese ondas cortadas, que supón unha ameaza á seguridade da aislación do equipo. A lacuna de protección non pode extinguir o arco automaticamente. En vez diso, é necesaria a protección por relés para interromper o arco, o que pode levar a unha mala operación da protección por relés.

Protección en Paralelo por Pararrayos e Lacunas

Os requisitos de coordinación entre o nivel de protección do pararrayo, as características de funcionamento da lacuna de varilla e o nivel de aislación do punto neutral do transformador son extremadamente rigorosos e difíciles de lograr na práctica.

Protección por Lacunas Compuestas

Úsanse aisladores compósitos para o soporte mecánico. Os electrodos de alta e baixa tensión están fixados nos dous extremos do aislador, e os electrodos de lacuna teñen forma de cornos de cabra. Os electrodos de descarga e os electrodos de ignición do arco están separados. Ofrece vantaxes como boa concentricidade, determinación precisa da distancia, instalación e axuste fáciles, forte resistencia à ablación e tensión de descarga estable. Supera as desvantaxes inerentes ás lacunas de varilla de instalación dividida e é máis adecuada para protexer o punto neutral dos transformadores.

Principios de Protección

• Baixo a acción de sobretensións de raio, a lacuna debe romperse para protexer o aislamento do punto neutral do transformador. A súa tensión de descarga de impulsos de raio debe estar coordinada co nivel de resistencia a impulsos de raio do punto neutral do transformador.

• Cando ocorre unha folla de curto-circuito monofásico no sistema, o aislamento do punto neutral debe poder soportar a sobretensión xerada polo fallo, e a lacuna non debe romperse para evitar unha mala operación da protección por relés. Cando ocorre un curto-circuito monofásico no sistema acompañado dunha perda de terra do punto neutral, ou cando o sistema experimenta operación non trifásica, fallos de resonancia, etc., que levam a sobretensións de frecuencia de rede que superan unha certa amplitud, a lacuna debe romperse para clavar o punto neutral do sistema e limitar a sobretensión no punto neutral do transformador.

Protección por Lacunas Controlables

Unha lacuna controlable consiste principalmente nunha lacuna fixa, unha lacuna de control e un circuito de igualación de tensión de condensador. A lacuna de cornos de cabra funciona como a lacuna fixa, e utiliza un interruptor de vacío para controlar a ruptura automática da lacuna controlable.

A lacuna controlable úsase en paralelo co pararrayo. Baixo sobretensións de raio e transitórias, o pararrayo opera para limitar a sobretensión, e a lacuna controlable permanece inactiva. Cando ocorre unha folla de curto-circuito monofásico no sistema, esta sobretensión non supón unha ameaza ao aislamento do punto neutral, polo que a lacuna controlable non opera.

Cando ocorre una sobretensión de frecuencia de rede (como un curto-circuito monofásico e perda de terra nun sistema aislado non aterrado ou operación non trifásica), a lacuna controlable activa para protexer o aislamento do punto neutral do transformador e o pararrayo.

A lacuna controlable resolve eficazmente os problemas existentes nas lacunas, pararrayos e a protección en paralelo de lacunas de varilla e pararrayos. A conexión en paralelo da lacuna controlable e o pararrayo pode protexer eficazmente o punto neutral do transformador.