Hva er nøytralpunktjordingsmodene og beskyttelsesmetodene for transformatorer i kraftnett?

Nøytralpunktets jordingsmoduser og beskyttelse av transformatorer i kraftnett

For systemer fra 110 kV til 500 kV skal en effektiv jordingsmetode benyttes. Spesifikt skal forholdet mellom nullsekvensreaktansen og positivsekvensreaktansen X₀/X₁ i systemet være et positivt tall og ikke overstige 3 under alle driftsforhold. Samtidig skal forholdet mellom nullsekvensmotstanden og positivsekvensreaktansen R₀/X₁ oogså være et positivt tall og ikke overstige 1.

I 330 kV- og 500 kV-systemer er nøytralpunktene til transformatorer direkte jordet.

I 110 kV- og 220 kV-kraftnett er nøytralpunktene til de fleste transformatorer direkte jordet. For noen transformatorer er deres nøytralpunkter jordet via sparker, overvoltagebeskyttere, eller parallellkoblingen av sparker og overvoltagebeskyttere.

For å begrense enfasstrømmen ved kortslutning i kraftnettet, kan lavreaktansjordings anvendes på nøytralpunktene til transformatorer med en spenning på 110 kV og høyere.

Beskyttelse av nøytralpunktet for 110 kV- og 220 kV-transformatorer

For å begrense enfasjordingsstrømmen, unngå kommunikasjonsstøy, og oppfylle kravene for innstilling og konfigurasjon av relébeskyttelse, blir nøytralpunktet til én transformator direkte jordet. For de andre transformatorer er deres nøytralpunkter jordet gjennom overvoltagebeskyttere, beskyttelsessparker, eller parallellkoblingen av overvoltagebeskyttere og beskyttelsessparker.

De fleste transformatorer bruker en beskyttelsesløsning som kombinerer overvoltagebeskyttere med sparkgapper. Sparkgappen bruker typisk en stav-stav-struktur, og de fleste overvoltagebeskytterne er konfigurert som sinkoksideovervoltagebeskyttere.

Beskyttelsesfordeling for parallelle gapper med overvoltagebeskyttere

Nettfrekvens- og skruvingsovervoltage håndteres av gappene, mens lyn- og transiente overvoltage tas imot av overvoltagebeskytterne. Samtidig bidrar gappene til å begrense uvanlig høye nettfrekvensovervoltage og for høye restspenninger som kan oppstå på overvoltagebeskytterne. Dette tilnærmingen sikrer ikke bare nøytralpunktet til transformatoren, men også gjensidig beskyttelse.

Beskyttelse ved metalloksideovervoltagebeskyttere

Ved enfasjordning og tap av jord kan den resulterende overvoltage skade eller enda verre føre til eksplosjon av overvoltagebeskytteren.

Beskyttelse ved stav-stav-gapper

Denne type beskyttelse bruker en delt installasjon. I praksis er distansejustering ofte upresis, og samsentering er ofte dårlig. Etter spark vil den genererte bue erosere elektrodene. Under lynimpuls produseres kuttede bølger, som utgjør en trussel mot isolasjonssikkerheten til utstyret. Beskyttelsesgappen kan ikke slukke bua selv. I stedet kreves relébeskyttelse for å avbryte bua, noe som kan føre til feiloperasjon av relébeskyttelsen.

Parallel beskyttelse ved overvoltagebeskyttere og gapper

Kravene til samspillet mellom beskyttelsesnivået for overvoltagebeskytteren, driftsegenskapene til stavgappen, og isolasjonsnivået for transformatorens nøytralpunkt er ekstremt strenge og vanskelig å oppfylle i praksis.

Beskyttelse ved sammensatte gapper

Komposittisolatorer brukes for mekanisk støtte. Høy- og lavspennings-elektroder er fastgjort på hver ende av isolatoren, og gappelektroder har form som geit horn. Disse har separate utslipps- og bustarterelektroder. De har fordeler som god samsentering, presis distansebestemmelse, enkel installasjon og justering, sterk erosjonsmotstand, og stabil utslippsspenning. De overkommer de innebygde svakheter ved delt installerte stavgapper og er mer egnet for beskyttelse av transformatorers nøytralpunkt.

Beskyttelsesprinsipper

• Under virkningen av lynovervoltage, bør gappen sparkes for å beskytte isolasjonen til transformatorens nøytralpunkt. Dens lynimpulsutslippsspenning bør koordineres med transformatorens nøytralpunkts tålighet for lynimpuls.

• Ved enfasjordningsfeil i systemet, bør nøytralpunktsisolasjonen klare den genererte overvoltage, og gappen bør ikke sparkes for å unngå feiloperasjon av relébeskyttelse. Når det forekommer enfasjordning i systemet sammen med tap av jord, eller når systemet opplever ubalansert drift, resonansfeil, etc., som fører til at nettfrekvensovervoltage overstiger en viss amplitud, bør gappen sparkes for å klemme systemets nøytralpunkt og begrense overvoltage ved transformatorens nøytralpunkt.

Beskyttelse ved kontrollerbare gapper

En kontrollerbar gappe består hovedsakelig av en fast gappe, en kontrollgappe, og en kondensatorspenningsutjevningskrets. Geithornsgappen fungerer som den faste gappen, og en vakuumskrysser brukes for å kontrollere den automatiske sparken av den kontrollerbare gappen.

Den kontrollerbare gappen brukes parallelt med overvoltagebeskytteren. Under lyn- og transiente overvoltage opererer overvoltagebeskytteren for å begrense overvoltage, og den kontrollerbare gappen reagerer ikke. Når det forekommer enfasjordningsfeil i systemet, utgjør denne overvoltage ingen trussel mot nøytralpunktsisolasjonen, så den kontrollerbare gappen reagerer ikke.

Når det forekommer nettfrekvensovervoltage (som enfasjordning og tap av jord i et isolert ujordet system eller ubalansert drift), aktiveres den kontrollerbare gappen for å beskytte isolasjonen av transformatorens nøytralpunkt og overvoltagebeskytteren.

Den kontrollerbare gappen løser effektivt problemene som eksisterer med gapper, overvoltagebeskyttere, og parallellbeskyttelse av stavgapper og overvoltagebeskyttere. Den parallelle koblingen av den kontrollerbare gappen og overvoltagebeskytteren kan effektivt beskytte transformatorens nøytralpunkt.