Bespreking oor die ontwerp van grondtransformers met lae nulreeksimpedansie

Met die uitbreiding van die skaal van kragstelsels en die kabelisering van stedelike kragnetwerke, het die kapasitiewe stroom in 6kV/10kV/35kV-kragnetwerke beduidend toegeneem (gewoonlik oorskry die 10A). Aangesien kragnetwerke op hierdie spanningvlak meestal 'n neutrale ongegronde operasie-aanpak volg, en die verspreidingspanningskant van hooftransformateurs gewoonlik in delta-verbinding is, sonder 'n natuurlike grondpunt, kan die boog tydens grondfeil nie betroubaar uitgedoof word nie, wat die invoer van grondtransformateurs noodsaak. Z-tipe grondtransformateurs het die hoofstroom geword weens hul klein nulreeksimpedans, maar sommige stelsels vereis 'n nog kleiner nulreeksimpedans. Hoe kleiner die impedanswaarde, hoe groter die afwyking, wat gerigte maatreëls in die ontwerp van lae nulreeksimpedans-grondtransformateurs benodig.

1. Berekeningmetode vir nulreeksimpedans van Z-tipe grondtransformateur
1.1 Topologiese struktuur

Die hoogs-spanningswinding van 'n Z-tipe grondtransformateur maak gebruik van 'n zigzag-verbinding. Elke fase-winding word verdeel in bo- en onderhalfwindings (soos in Figuur 1 getoon), wat onderskeidelik op verskillende yskolomme gewond word. Die twee halfwindings van dieselfde fase word in reeks met omgekeerde polariteit verbonden, wat 'n spesiale magneet-elektriese koppelingstruktuur vorm.

Die nulreeksimpedans word soos in vergelyking (1) bereken.

In die formule is X0 die nulreeksimpedans, W die aantal windinge van een winding (d.w.s. 'n halfwinding), ΣaR die ekwivalente lek-magnetiese area, ρ die Lorenz-koeffisiënt, en H die reaksiehoogte van die winding.

2 Analise van nulreeksimpedansafwyking

Volgens die IEC 60076 - 1 standaard word die nulreeksimpedansafwyking van 'n grondtransformateur geklassifiseer as geslaag indien dit binne die bereik van ±10% val. Deur die analise van die toetsresultate van honderde grondtransformateurs (insluitend olie-geïmpregneerde en droë tipes) wat deur die maatskappy in die afgelope jare vervaardig is, en deur die verskille tussen die werklike gemeetde waardes en die ontwerpwaardes van die nulreeksimpedans te vergelyk, kan die verskille grofweg in die volgende drie kategorieë verdeel word:

• Die gemeetde waarde is naby aan die ontwerpwaarde: Die verskil val binne die afwykingsbereik. Hierdie tipe maak die grootste proporsie uit, en die meeste produkte is geslaag.

• Die gemeetde waarde is kleiner as die ontwerpwaarde: Die afwyking oorskry die gegewe waarde. Echter, omdat gebruikers gewoonlik slegs die bo-limiet van die impedans spesifiseer en daar geen onder-limietvereiste is nie, word dit steeds as geslaag beskou, maar die voorkomsproporsie is baie klein.

• Die gemeetde waarde is groter as die ontwerpwaarde: Dit oorskry die klant se vereistes ernstig en word as ongeslaag beskou. Dit is ook 'n baie selde voorkomende situasie.

As gevolg van die verskillende vereistes vir nulreeksimpedans deur verskillende gebruikers, is daar verskeie tipes grondtransformateurs. Daarvan het die 35kV-klas die hoogste proporsie, gevolg deur die 10kV-klas. In die algemeen word vir 35kV-klas grondtransformateurs die nulreeksimpedans meestal vereis om ≤ 120Ω te wees; vir die 10kV-klas word dit gewoonlik vereis om ≤ 15Ω te wees. Sommige gebruikers het kleiner vereistes, en sommige spesifiseer dit nie duidelik nie.

3 Data-analise

Deur die toetsresultate van verskeie grondtransformateurs oorweeg, lê die worteloorzaak van die groot afwyking van die nulreeksimpedans daarin dat die waarde wat deur die gebruiker vereis word, te veel afwyk van die konvensionele impedanswaarde. Baie groot of baie klein waardes sal groot uitdagings vir produksie en vervaardiging bring. Dit kan uit Formule (1) gesien word dat die nulreeksimpedans 'n vierkantsverhouding het met die aantal windinge, wat die mees kritieke faktor is wat die nulreeksimpedans beïnvloed: hoe meer windinge, hoe meer draad gebruik; hoe minder windinge, hoe meer yskern gebruik. Of die nulreeksimpedans is te groot of te klein, dit sal die vervaardigingskoste beduidend verhoog.

3.1 Gevallestudie-analise

Neem twee lotte van klein kapasiteit 10kV grondtransformateurs as voorbeelde vir analise:

• Olie-geïmpregneerde grondtransformateur: Model DKS11 - 125/10.5, sonder 'n sekondêre winding. Die gebruiker vereis dat die nulreeksimpedans < 4&Omega; moet wees. Volgens die vorige berekeningmetode, na oorweging van die vervaardigingsafwyking en reservering van 'n margyn, is die ontwerpwaarde ingestel op 2.2&Omega;. Echter, onder dieselfde produksieproses, oorskry die toetsmeetresultaat die standaard ernstig, dit is 3.5 keer die ontwerpwaarde; vir die eerste lot van 7 produkte, is die nulreeksimpedans almal in die bereik van 7&Omega; - 8&Omega;.

• Droë grondtransformateur: Model DKSC11 - 125/10.5, die ontwerpwaarde van die nulreeksimpedans is 2.25&Omega;, en die toetsresultaat van die voltooide produk is 6.8&Omega;, wat ongeveer 3 keer die standaard oorskry. Dit word slegs na onderhandeling en toestemming van die gebruiker van die fabriek gestuur.

Deur vergelyking, is die afwyking van die olie-geïmpregneerde tipe iets groter as die droë tipe. Die rede hiervoor is dat wanneer ontwerp gemaak word vir 'n baie klein nulreeksimpedans, die aantal windinge klein is, die radiale grootte van die winding klein is, en die hoogte relatief hoog is, sodat die nulreekswaarde moeilik kontroleerbaar is. Wanneer die basiswaarde klein is, lei swak kontrole van die grootte maklik tot die versterking van die afwyking; terwyl die droë winding met resin gegiet word, en die buiteafmeting makliker met die hulp van 'n moul kontroleerbaar is, sodat die afwyking relatief kleiner is.

Die werklike produksiedata wys dat die bestaande berekeningmetode nie toepaslik is op grondtransformateurs met lae nulreeksimpedans nie. Samen met die statistiese data van vorige produkte, word daar gespekuleer dat 'n korreksiefaktor ingevoer moet word, en verskillende nulreekswaardes kom ooreen met verskillende korreksiefaktore: as die nulreekswaarde verhoog, verminder die faktor nie-lineêr; wanneer die nulreekswaarde ongeveer 10&Omega; bereik, nader die faktor 1.0; na 10&Omega; oorskry, word die faktor min verander (daar is gelegenhede waar dit minder as 1.0 is, en die algehele afwyking is laag), en die uitdrukkingsvorm is ongeveer 'n omgekeerde eweredigheid funksie in die eerste kwadrant (sien Figuur 2).

Dit moet opgemerk word dat die bogenoemde analise slegs toepaslik is op 10kV-produkte. Vir produkte bo 10kV, aangesien daar nie so 'n streng vereiste is vir lae nulreeksimpedans nie, is die verskynsel van te groot nulreeksimpedansafwyking tot dusver nie gevind nie.

4 Oplossings

Om die probleem van te hoë gemeetde nulreeksimpedans in grondtransformateurs met lae nulreeksimpedans aan te spreek, word die volgende optimeringsmaatreëls voorgestel op grond van data-insameling en -analise:

4.1 Ontwerpoptimeringsstrategie

Wanneer gebruikers 'n uiterst klein nulreeksimpedanswaarde vereis, is die presisie van windingafmetings moeilik te verseker, wat maklik meetafwykings versterk. Vir produkte met 'n vereisde nulreeksimpedans <5&Omega;, moet 'n ontwerpmergyn van 2-5 keer gereserveer word. Hoe kleiner die impedanswaarde, hoe groter die margyn wat benodig word om verseker te maak dat die gemeetde waardes die vereistes voldoen.

4.2 Vervaardigingskontroleerpunte

Die produksieproses speel 'n beslissende rol in die versekering van produkprestasieakkuraatheid:

• Moulpresisiekontrole: Maak windingmuile strikt volgens ontwerpspesifikasies, om verseker te maak dat afmetingstoleransies voldoen word.

• Windingafmetingsbestuur:

• Kontroleer presies die radiale en aksiale afmetings van windings, aangesien hierdie parameters direk die nulreeksimpedans beïnvloed nadat die aantal windinge bepaal is. Alle afmetings moet ooreenstem met tekeningstoleransies.

• Vir lae-impedansprodukte wat klein-gauged emaeldraad gebruik, moet interlayer-isolasie vlak geplaas word, en windings moet strak gewond word.

• Spesiale prosesse vir droë produkte:

• Voor gegose-resin-strukture, gebruik interne en eksterne muile om diameterafmetings akkuraat te kontroleer. Die dikte van die netdoek wat voor winding geplaas word, moet liggaamlik kleiner (nie groter nie) as gespesifiseer wees.

• Aksiale afmetings van segmenteerde windings word deur inter-segment-isolasie beheer. Pas en vaslig die hoogte en spasie van elke segment om instorting tydens gieten te verhoed.

4.3 Tegniese ooreenkomsaanbevelings

• Gee voorrang aan die spesifikasie van 'n nulreeksimpedans &ge;5&Omega; in ooreenkomste.

• Indien gebruikers byhou op <5&Omega;, kommunikeer vervaardigingsmoeilikhede vooraf duidelik en stel 'n raadplegingsmekanisme op om aflewerriske te vermy.

5 Gevolgtrekking

Vir grondtransformateurs met lae nulreeksimpedans, bestaan beduidende afwykings tussen die ontwerpwaardes bereken deur algemene formules en werklike meetwaardes. Dit word aanbeveel om die vervaardigbaarheid tydens die bestellingstadium te evalueer, korreksiefaktore tydens ontwerp in te voer, en voldoende produksiemargyns te reservere om produkkonsekwentie en aflewervertrouenswaardigheid te verhoog.