電力網におけるトランスフォーマのニュートラル点接地モードと保護方法とは何ですか
中性点接地方式と電力網におけるトランスフォーマーの保護
110 kVから500 kVまでのシステムでは、効果的な接地方法を採用しなければならない。具体的には、すべての運転条件下で、システムのゼロ系列リアクタンスと正系列リアクタンスの比X0/X1は正の値であり、3を超えてはならない。また、ゼロ系列抵抗と正系列リアクタンスの比R0/X1も正の値であり、1を超えてはならない。
330 kVおよび500 kVシステムでは、トランスフォーマーの中性点は直接接地される。
110 kVおよび220 kV電力網では、ほとんどのトランスフォーマーの中性点が直接接地されている。一部のトランスフォーマーについては、ギャップ、避雷器、またはギャップと避雷器の並列接続を通じて接地されている。
電力網の単相短絡電流を制限するため、110 kV以上のトランスフォーマーの中性点に低リアクタンス接地を適用することができる。
110 kVおよび220 kVトランスフォーマーの中性点保護
単相接地短絡電流を制限し、通信干渉を避けるとともに、リレー保護の設定と構成の要件を満たすために、1つのトランスフォーマーの中性点は直接接地される。残りのトランスフォーマーについては、避雷器、保護ギャップ、または避雷器と保護ギャップの並列接続を通じて接地される。
多くのトランスフォーマーは、避雷器と放電ギャップを組み合わせた保護方式を採用している。放電ギャップは通常、棒-棒構造を使用し、ほとんどの避雷器は酸化亜鉛避雷器として構成されている。
避雷器と並列ギャップの保護区分
商用周波数および切り替え過電圧はギャップによって処理され、落雷および瞬時過電圧は避雷器によって負担される。同時に、ギャップは過度に高い振幅の商用周波数過電圧や避雷器上で発生する可能性のある過度に高い残留電圧を制限する役割も果たす。このアプローチは、トランスフォーマーの中性点を保護するとともに、相互保護も達成する。
金属酸化物避雷器による保護
単相接地および接地喪失障害が発生した場合、結果として生じる過電圧は避雷器を損傷させ、さらには爆発させる可能性がある。
棒-棒ギャップによる保護
このタイプの保護は分割型の設置を採用している。実際には、距離調整が正確でなく、同心性もよくないことが多い。放電後、生成されたアークは電極を侵食する。落雷インパルスにより切断波が発生し、設備の絶縁安全に脅威を与える。保護ギャップはアークを自滅することはできない。代わりにリレー保護が必要となり、これはリレー保護の誤動作につながる可能性がある。
避雷器とギャップの並列保護
避雷器の保護レベル、棒ギャップの動作特性、およびトランスフォーマーの中性点の絶縁レベル間の協調要求は非常に厳しく、実際には達成するのが難しい。
複合ギャップによる保護
複合絶縁体が機械的支持に使用される。高電圧電極と低電圧電極は絶縁体の両端に固定され、ギャップ電極はヤギの角のような形状を持つ。その放電電極とアーク点火電極は分離されている。良好な同心性、正確な距離決定、簡単な設置と調整、強い侵食耐性、安定した放電電圧などの利点があり、分割型設置の棒ギャップの固有の欠点を克服し、トランスフォーマーの中性点の保護に適している。
保護原理
落雷過電圧の作用下では、ギャップはブレイクダウンしてトランスフォーマーの中性点の絶縁を保護すべきである。その落雷インパルス放電電圧は、トランスフォーマーの中性点の落雷インパルス耐えられるレベルと調整されるべきである。
システムで単相接地障害が発生した場合、中性点絶縁は障害によって発生する過電圧を耐えられるべきであり、ギャップはブレイクダウンしないようにしてリレー保護の誤動作を防ぐべきである。システムで単相接地が発生し、中性点の接地喪失が伴う場合、またはシステムが非全相運転、共振障害などにより商用周波数過電圧が一定の振幅を超えた場合、ギャップはブレイクダウンしてシステムの中性点をクランプし、トランスフォーマーの中性点の過電圧を制限するべきである。
制御可能なギャップによる保護
制御可能なギャップは主に固定ギャップ、制御ギャップ、およびコンデンサ電圧均等回路で構成される。ヤギの角ギャップは固定ギャップとして機能し、真空スイッチを使用して制御可能ギャップの自動ブレイクダウンを制御する。
制御可能なギャップは避雷器と並列に使用される。落雷および瞬時過電圧の下では、避雷器が動作して過電圧を制限し、制御可能なギャップは動作しない。システムで単相接地障害が発生した場合、この過電圧は中性点絶縁に対する脅威ではないため、制御可能なギャップは動作しない。
商用周波数過電圧が発生した場合（例えば孤立未接地システムでの単相接地および接地喪失、または非全相運転）、制御可能なギャップが動作してトランスフォーマーの中性点の絶縁と避雷器を保護する。
制御可能なギャップは、ギャップ、避雷器、および棒ギャップと避雷器の並列保護に存在する問題を効果的に解決する。制御可能なギャップと避雷器の並列接続は、トランスフォーマーの中性点を効果的に保護することができる。
