Diskusyon sa Pagdisenyo sa mga Transformer nga Nag-ila sa Grounding nga may Mababa o Wala nga Zero-Sequence Impedance

Bisag ang paglawak sa sukat sa sistema sa kuryente ug ang proseso sa cableization sa mga urbanong grid sa kuryente, ang capacitive current sa 6kV/10kV/35kV power grids mao nang nahimong dako (kahuman gibug-at 10A). Tungod kay ang mga grid sa kuryente sa kini nga lebel sa voltag usa ra ka adunay neutral ungrounded operation mode, ug ang distribution voltage side sa main transformers kasagaran adunay delta connection, wala natural grounding point, ang arc sa ground faults dili makapahimsog mapatay, kinahanglanon ang pagkuha og grounding transformers. Ang Z-type grounding transformers naging ang mainstream tungod sa ilang gamay nga zero-sequence impedance, apan ang uban mga sistema nagkinahanglan og mas gamay nga zero-sequence impedance. Pag labi gamay ang impedyansa, mas dako ang desviyasyon, kini nagkinahanglan og pinaghigutom nga mga hakbang sa disenyo sa low zero-sequence impedance grounding transformers.

1. Pamaagi sa Pagkalkula sa Zero-sequence Impedance para sa Z-type Grounding Transformer
1.1 Topological Structure

Ang high-voltage winding sa Z-type grounding transformer adunay zigzag connection. Ang bawg phase winding giparagmay sa upper ug lower half-windings (tulad sa ipailustrar sa Figure 1), nga gipalab-ot sa uban-uban nga iron core columns. Ang duha ka half-windings sa sama nga phase gipalab-ot sa series pinaagi sa reverse polarity, formando ang espesyal nga magnetoelectric coupling structure.

Ang zero-sequence impedance gipakita sa pamaagi sa equation (1).

Sa formula, X0 mao ang zero - sequence impedance, W maoy numero sa turns sa usa ka winding (usa ka half - winding), ΣaR maoy equivalent leakage magnetic area, ρ maoy Lorenz coefficient, ug H maoy reactance height sa winding.

2 Analisis sa Deviation sa Zero - sequence Impedance

Batasan sa IEC 60076 - 1, ang deviation sa zero - sequence impedance sa grounding transformer mahimong butangan og qualified kon aduna na sa range sa ±10%. Sa pamamahin sa analisis sa resulta sa pruba sa hundreds ka grounding transformers (kasagaran oil - immersed ug dry - type) nga giproduktsohan sa kompanya sa katugbang nga tuig, ug sa pagkumpara sa mga difference tali sa actual measured values ug design values sa zero - sequence impedance, ang mga difference mahimong mahimong buhaton sa mosunod nga tatlo ka categories:

• Ang measured value gituigon sa design value: Ang difference aduna na sa range sa deviation. Kini nga tipo aduna na sa pinaka-dako nga proportion, ug ang majority sa mga produkto qualified.

• Ang measured value mas gamay sa design value: Ang deviation gibug-at sa given value. Apan, tungod kay ang users kasagaran gibutangan lang og upper limit sa impedance ug wala lower limit requirement, qualified pa rin, apan ang occurrence proportion ekstremo ka gamay.

• Ang measured value mas dako sa design value: Gibug-at sa customer's requirements ug butangan og unqualified. Parehas, ekstremo ka gamay ang situation.

Tungod sa uban-uban nga mga requirement sa zero - sequence impedance gikan sa uban-uban nga users, aduna'y uban-uban nga mga klase sa grounding transformers. Diin, ang 35kV class aduna na sa pinaka-dako nga proportion, sumala sa 10kV class. Kasagaran, para sa 35kV class grounding transformers, ang zero - sequence impedance kasagaran gibutangan og ≤ 120Ω; para sa 10kV class, kasagaran gibutangan og ≤ 15Ω. Ang uban users aduna'y mas gamay nga requirement, apan ang uban wala clear requirement.

3 Analisis sa Data

Paghilabihan sa test results sa multiple grounding transformers, ang root cause sa dako nga deviation sa zero - sequence impedance nakit-an sa value nga gi-require sa user gibug-at sa conventional impedance value. Both too large and too small values maghatag og dako nga challenge sa production ug manufacturing. Makita sa Formula (1) ang zero - sequence impedance aduna'y square relationship sa number of turns, kini ang pinaka-critical factor nga makaapekto sa zero - sequence impedance: mas daghan ang number of turns, mas dako ang amount sa wire gamiton; mas gamay ang number of turns, mas dako ang amount sa iron core gamiton. Kon ang zero - sequence impedance mas dako o mas gamay, mahimong sigurado nga madugay ang production cost.

3.1 Case Analysis

Pagbutang og dos batches sa small - capacity 10kV grounding transformers isip example para sa analysis:

• Oil - immersed grounding transformer: Model DKS11 - 125/10.5, wala secondary winding. Ang user gi-require ang zero - sequence impedance < 4&Omega;. Batasan sa previous calculation method, pag consider sa manufacturing deviation ug reserving a margin, ang design value giset sa 2.2&Omega;. Apan, sa sama nga production process, ang test measurement result gibug-at sa standard, 3.5 times sa design value; para sa unang batch sa 7 produkto, ang zero - sequence impedance tanang aduna na sa range sa 7&Omega; - 8&Omega;.

• Dry - type grounding transformer: Model DKSC11 - 125/10.5, ang design value sa zero - sequence impedance 2.25&Omega;, ug ang test result sa finished product 6.8&Omega;, gibug-at sa standard ngadto sa 3 times. Gipadala gikan sa factory human sa negotiation ug permission sa user.

Sa pagkumpara, ang deviation sa oil - immersed type mas dako sa dry - type. Ang rason tungod kay sa pagdisenyo para sa gamay nga zero - sequence impedance, ang number of turns gamay, ang radial size sa winding gamay, ug ang taas mas taas, kini mahimong dili kontrolable ang zero - sequence value. Kon ang base value gamay, ang poor control sa size mahimong makapahimsog sa amplification sa deviation; apan ang dry - type winding cast sa resin, ug ang external dimension mas kontrolable pinaagi sa mold, kini mas gamay ang deviation.

Ang actual production data nagpakita nga ang existing calculation method dili applicable sa grounding transformer nga aduna'y low zero - sequence impedance. Sa paghigum sa statistical data sa previous products, gi-speculate nga ang correction coefficient dapat i-introduce, ug ang uban-uban nga zero - sequence values correspond sa uban-uban nga correction coefficients: kon ang zero - sequence value mobug-at, ang coefficient mobaba non-linearly; kon ang zero - sequence value mobug-at ngadto sa 10&Omega;, ang coefficient mobatiha ngadto sa 1.0; human sa 10&Omega;, affected sa slight differences sa production process, ang coefficient dili mobago (aduna'y occasional cases diin less than 1.0, ug ang overall deviation gamay), ug ang form of expression approximate inverse proportion function sa first quadrant (tulad sa ipailustrar sa Figure 2).

Kinahanglan batasan nga ang above analysis applicable lang sa 10kV products. Para sa products dihang gibug-at sa 10kV, tungod kay wala strict requirement sa low zero-sequence impedance, wala matagamtam ang phenomenon sa excessive zero-sequence impedance deviation.

4 Solutions

Para sa issue sa excessive measured zero-sequence impedance sa low zero-sequence impedance grounding transformers, ang following optimization measures gi-propose batasan sa data collection ug analysis:

4.1 Design Optimization Strategy

Kon ang users gi-require ang extremely small zero-sequence impedance value, ang precision sa winding dimensions dili kontrolable, easily amplifying measurement deviations. Para sa products nga required zero-sequence impedance <5&Omega;, ang design margin sa 2-5 times dapat reserved. Ang mas gamay ang impedance value, ang mas dako ang margin needed para masiguro ang measured values meet requirements.

4.2 Manufacturing Control Points

Ang production process plays a decisive role in ensuring product performance accuracy:

• Mold Precision Control: Manufacture winding molds strictly according to design specifications, ensuring dimensional tolerances are met.

• Winding Dimension Management:

• Precisely control the radial and axial dimensions of windings, as these parameters directly affect zero-sequence impedance after the number of turns is determined. All dimensions must comply with drawing tolerances.

• For low-impedance products using small-gauge enameled wires, interlayer insulation must be laid flat, and windings should be tightly wound.

• Special Processes for Dry-type Products:

• For cast-resin structures, use internal and external molds to accurately control diameter dimensions. The thickness of the mesh cloth laid before winding should be slightly smaller (not larger) than specified.

• Axial dimensions of segmented windings are controlled by inter-segment insulation. Adjust and fix the height and spacing of each segment to prevent collapse during casting.

4.3 Technical Agreement Recommendations

• Prioritize specifying a zero-sequence impedance &ge;5&Omega; in agreements.

• If users insist on <5&Omega;, clearly communicate manufacturing difficulties in advance and establish a consultation mechanism to avoid delivery risks.

5 Conclusion

Para sa low zero-sequence impedance grounding transformers, significant deviations exist between design values calculated by general formulas and actual measurements. It is recommended to evaluate manufacturability at the ordering stage, introduce correction factors during design, and reserve sufficient production margins to enhance product consistency and delivery reliability.