Quali sono i modi di messa a terra del punto neutro e i metodi di protezione dei trasformatori nelle reti elettriche
Modalità di raccordo a terra del punto neutro e protezione dei trasformatori nelle reti elettriche
Per i sistemi che vanno da 110 kV a 500 kV, deve essere adottato un metodo di raccordo a terra efficace. In particolare, in tutte le condizioni operative, il rapporto tra la reattanza sequenziale zero e la reattanza sequenziale positiva X0/X1 del sistema dovrebbe essere un valore positivo e non superare 3. Allo stesso tempo, il rapporto tra la resistenza sequenziale zero e la reattanza sequenziale positiva R0/X1 dovrebbe anch'esso essere un valore positivo e non superare 1.
Nei sistemi a 330 kV e 500 kV, i punti neutrali dei trasformatori sono raccordati direttamente a terra.
Nelle reti elettriche a 110 kV e 220 kV, i punti neutrali della maggior parte dei trasformatori sono raccordati direttamente a terra. Per alcuni trasformatori, i loro punti neutrali sono raccordati a terra attraverso interstizi, parafuochi o la combinazione parallela di interstizi e parafuochi.
Per limitare la corrente di cortocircuito monofase nella rete elettrica, può essere applicato un raccordo a terra a bassa reattanza ai punti neutrali dei trasformatori con una tensione nominale di 110 kV e superiore.
Protezione del punto neutro dei trasformatori a 110 kV e 220 kV
Per limitare la corrente di cortocircuito monofase a terra, evitare interferenze di comunicazione e soddisfare i requisiti per l'impostazione e la configurazione della protezione relè, il punto neutro di un trasformatore è raccordato direttamente a terra. Per i trasformatori rimanenti, i loro punti neutrali sono raccordati a terra attraverso parafuochi, interstizi di protezione o la connessione parallela di parafuochi e interstizi di protezione.
La maggior parte dei trasformatori utilizza uno schema di protezione che combina parafuochi con interstizi di scarica. L'interstizio di scarica tipicamente utilizza una struttura a bacchetta-bacchetta, e la maggior parte dei parafuochi è configurata come parafuoco a ossido di zinco.
Divisione della protezione per interstizi paralleli con parafuochi
Le sovratensioni a frequenza industriale e quelle dovute al commutazione sono gestite dagli interstizi, mentre le sovratensioni dovute a fulmini e transitori sono sopportate dai parafuochi. Simultaneamente, gli interstizi servono a limitare sovratensioni a frequenza industriale di ampiezza eccessivamente alta e sovratensioni residue troppo elevate che potrebbero verificarsi sui parafuochi. Questo approccio non solo protegge il punto neutro del trasformatore, ma realizza anche una protezione reciproca.
Protezione tramite parafuochi a ossido metallico
Quando si verifica un cortocircuito monofase e una perdita di terra, la sovratensione risultante può danneggiare o addirittura far esplodere il parafuoco.
Protezione tramite interstizi a bacchetta-bacchetta
Questo tipo di protezione adotta un'installazione a sezioni separate. Nella pratica, l'aggiustamento della distanza tende a essere inesatto, e la concentricità spesso è scarsa. Dopo la scarica, l'arco generato eroderà gli elettrodi. Sotto impulso di fulmine, si producono onde troncate, che costituiscono una minaccia per la sicurezza dell'isolamento degli apparecchi. L'interstizio di protezione non può estinguere automaticamente l'arco. È necessaria la protezione relè per interrompere l'arco, il che può portare a un funzionamento errato della protezione relè.
Protezione parallela tramite parafuochi e interstizi
I requisiti di coordinazione tra il livello di protezione del parafuoco, le caratteristiche operative dell'interstizio a bacchetta e il livello di isolamento del punto neutro del trasformatore sono estremamente rigorosi e difficili da raggiungere nella pratica.
Protezione tramite interstizi compositi
Vengono utilizzati isolatori compositi per il supporto meccanico. Gli elettrodi ad alta e bassa tensione sono fissati alle due estremità dell'isolatore, e gli elettrodi dell'interstizio hanno una forma a corna di capra. I suoi elettrodi di scarica e di accensione dell'arco sono separati. Offre vantaggi come buona concentricità, determinazione accurata della distanza, installazione e messa a punto facili, forte resistenza all'ablazione e tensione di scarica stabile. Superando gli svantaggi intrinseci degli interstizi a bacchetta installati separatamente, è più adatto per la protezione del punto neutro dei trasformatori.
Principi di protezione
Sotto l'azione di sovratensioni dovute a fulmini, l'interstizio dovrebbe spezzarsi per proteggere l'isolamento del punto neutro del trasformatore. La sua tensione di scarica impulso di fulmine dovrebbe essere coordinata con il livello di resistenza impulso di fulmine del punto neutro del trasformatore.
Quando si verifica un guasto di cortocircuito monofase nel sistema, l'isolamento del punto neutro dovrebbe essere in grado di sopportare la sovratensione generata dal guasto, e l'interstizio non dovrebbe spezzarsi per prevenire il funzionamento errato della protezione relè. Quando si verifica un cortocircuito monofase nel sistema accompagnato da una perdita di terra del punto neutro, o quando il sistema sperimenta operazioni non a piena fase, guasti di risonanza, ecc., che portano a sovratensioni a frequenza industriale oltre una certa ampiezza, l'interstizio dovrebbe spezzarsi per bloccare il punto neutro del sistema e limitare la sovratensione al punto neutro del trasformatore.
Protezione tramite interstizi controllabili
Un interstizio controllabile è composto principalmente da un interstizio fisso, un interstizio di controllo e un circuito di equalizzazione di tensione a capacitore. L'interstizio a corna di capra funziona come interstizio fisso, e un interruttore a vuoto viene utilizzato per controllare lo spezzamento automatico dell'interstizio controllabile.
L'interstizio controllabile viene utilizzato in parallelo con il parafuoco. Sotto sovratensioni dovute a fulmini e transitori, il parafuoco opera per limitare la sovratensione, e l'interstizio controllabile rimane inattivo. Quando si verifica un guasto di cortocircuito monofase nel sistema, questa sovratensione non rappresenta una minaccia per l'isolamento del punto neutro, quindi l'interstizio controllabile non opera.
Quando si verifica una sovratensione a frequenza industriale (come un cortocircuito monofase e una perdita di terra in un sistema isolato non raccordato a terra o un'operazione non a piena fase), l'interstizio controllabile si attiva per proteggere l'isolamento del punto neutro del trasformatore e il parafuoco.
L'interstizio controllabile risolve efficacemente i problemi esistenti negli interstizi, nei parafuochi e nella protezione parallela degli interstizi a bacchetta e dei parafuochi. La connessione parallela dell'interstizio controllabile e del parafuoco può proteggere efficacemente il punto neutro del trasformatore.
