Koji su načini zemljanja neutralne točke i metode zaštite transformatora u električnim mrežama

Neutral - Point Grounding Modes and Protection of Transformers in Power Grids

Za sustave od 110 kV do 500 kV treba primijeniti učinkovitu metodu zemljanja. Konkretno, pod svim uvjetima rada, omjer nultog rednog reaktanca i pozitivnog rednog reaktanca X₀/X₁ sustava treba biti pozitivan i ne smije prelaziti 3. Također, omjer nultog rednog otpora i pozitivnog rednog reaktanca R₀/X₁ također treba biti pozitivan i ne smije prelaziti 1.

U 330 kV i 500 kV sustavima neutralni točkovi transformatora su izravno zemljeni.

U mrežama od 110 kV i 220 kV neutralne točke većine transformatora su izravno zemljeni. Za neke transformatore njihove neutralne točke su zemljene preko razmaka, ograničivača prekidnih talasa ili paralelnom kombinacijom razmaka i ograničivača prekidnih talasa.

Da bi se ograničio jednofazni strujni krug u mreži, na neutralnim točkama transformatora od 110 kV i više može se primijeniti zemljenje s niskim reaktancem.

Neutral - Point Protection of 110 kV and 220 kV Transformers

Da bi se ograničio jednofazni strujni krug zemljenja, izbjegla komunikacijska interferencija i ispunjeni zahtjevi za postavljanjem i konfiguriranjem relejne zaštite, neutralna točka jednog transformatora je izravno zemljena. Za preostale transformatore njihove neutralne točke su zemljene preko ograničivača prekidnih talasa, zaštitnih razmaka ili paralelne veze ograničivača prekidnih talasa i zaštitnih razmaka.

Većina transformatora koristi shemu zaštite koja kombinira ograničivače prekidnih talasa s razmacima otopa. Razmak otopa obično koristi strukturu štap-štap, a većina ograničivača prekidnih talasa su konfigurirani kao cinkokisični ograničivači prekidnih talasa.

Protection Division for Parallel Gaps with Surge Arresters

Strujni frekvencijski i prekidni pretalasi obraduju se razmacima, dok gremlinske i prekidne pretalase nosi ograničivači prekidnih talasa. Ujedno, razmaci služe za ograničavanje previsokih amplituda strujnih frekvencijskih pretalasa i previsokih ostatak pretalasa koji bi mogli nastati na ograničivačima prekidnih talasa. Ovaj pristup ne samo što štiti neutralnu točku transformatora, nego postiže i međusobnu zaštitu.

Protection by Metal Oxide Surge Arresters

Kada dođe do jednofaznog zemljenja i gubitka zemljenja, nastali pretalas može oštetiti ili čak uzrokovati eksploziju ograničivača prekidnih talasa.

Protection by Rod - Rod Gaps

Ovaj tip zaštite koristi razdvajajuću instalaciju. Na praksi, podešavanje razmaka teži da bude netočno, a koncentričnost je obično loša. Nakon otopa, nastali luk će erozirati elektrode. Pod uticajem gremlinske talase nastaju prepusteni valovi, koji predstavljaju prijetnju izolacionoj sigurnosti opreme. Zaštitni razmak ne može sam po sebi ugasi luk. Umjesto toga, potrebno je da reljna zaštita prekine luk, što može dovesti do pogrešnog radnog stanja reljne zaštite.

Parallel Protection by Surge Arresters and Gaps

Zahtjevi za koordinacijom između razine zaštite ograničivača prekidnih talasa, radnog ponašanja štap-štap razmaka i razine izolacije neutralne točke transformatora su izuzetno strogi i teško dostižni u praksi.

Protection by Composite Gaps

Kompozitne izolatori koriste se za mehaničku podršku. Visokonaponske i niskonaponske elektrode fiksirane su na obje strane izolatora, a elektrode razmaka imaju oblik kozjih rogova. Njegove elektrode otopa i zapalne elektrode su odvojene. Pruža prednosti poput dobre koncentričnosti, točnog određivanja razmaka, lakoće instalacije i kalibracije, jakog otpora ablaciji i stabilnog napona otopa. Pobjeđuje intrinzične nedostatke razdvojeno instaliranih štap-štap razmaka i bolje je prilagođen za zaštitu neutralne točke transformatora.

Protection Principles

• Pod uticajem gremlinske pretalase, razmak treba da se otopi kako bi zaštitio izolaciju neutralne točke transformatora. Njegov gremlinski impulsni otopni napon treba da bude usklađen s gremlinskom impulsnom izdržljivošću neutralne točke transformatora.

• Kada dođe do jednofaznog strujnog kruga u sustavu, izolacija neutralne točke treba da može izdržati pretalas nastao zbog greške, a razmak ne treba da se otopi kako bi se spriječila pogrešna radnja reljne zaštite. Kada dođe do jednofaznog zemljenja u sustavu uz gubitak zemljenja, ili kada sustav doživi rad bez punih faza, rezonančne greške itd., što dovodi do previsokog strujnog frekvencijskog pretalasa, razmak treba da se otopi kako bi ograničio neutralnu točku sustava i pretalas na neutralnoj točki transformatora.

Protection by Controllable Gaps

Upravljanje razmakom uglavnom se sastoji od fiksnog razmaka, kontrolnog razmaka i kapacitorske naponske izjednačavajuće sklopne. Kozji rogovi funkcionišu kao fiksni razmak, a vakuumski prekidnik koristi se za kontrolu automatskog otopa upravljivog razmaka.

Upravljiv razmak koristi se paralelno s ograničivačem prekidnih talasa. Pod uticajem gremlinskih i prekidnih pretalasa, ograničivač prekidnih talasa djeluje kako bi ograničio pretalas, a upravljivi razmak ostaje neaktiviran. Kada dođe do jednofaznog strujnog kruga u sustavu, ovaj pretalas ne predstavlja prijetnju izolaciji neutralne točke, pa upravljivi razmak ne djeluje.

Kada dođe do strujnog frekvencijskog pretalasa (poput jednofaznog zemljenja i gubitka zemljenja u izoliranom nezemljenom sustavu ili rad bez punih faza), upravljivi razmak aktivira se kako bi zaštitio izolaciju neutralne točke transformatora i ograničivača prekidnih talasa.

Upravljivi razmak učinkovito rješava probleme postojeće kod razmaka, ograničivača prekidnih talasa i paralelne zaštite štap-štap razmaka i ograničivača prekidnih talasa. Paralelna veza upravljivog razmaka i ograničivača prekidnih talasa može efektivno zaštititi neutralnu točku transformatora.