A nullos sor impedanciájú alagutransformátorok tervezésének megbeszélése

A villamos rendszerek méretének növekedésével és az urbán villamos hálózatok kábelezési folyamatával a 6kV/10kV/35kV villamos hálózatokban lévő kapacitív áram jelentősen nőtt (általában meghaladja a 10A-t). Mivel ezen feszültség szintjén működő villamos hálózatok legtöbbje neutrális nemkapcsolt működési módot alkalmaz, és a fő transzformátorok elosztásfeszültségi oldala általában delta-kapcsolatban van, ami természetes földelési pontot hiányzik, a talajhídfedélzeti ív nem tudható megbízhatóan kialsznia, ezért szükség van földelési transzformátorok bevezetésére. A Z típusú földelési transzformátorok a kis nullsorozati impedanciájuk miatt váltak mainstreamnek, de néhány rendszerben alacsonyabb nullsorozati impedanciát igényelnek. Minél kisebb az impedancia értéke, annál nagyobb a eltérés, ami célirányos intézkedéseket igényel az alacsony nullsorozati impedanciájú földelési transzformátorok tervezésében.

1. Nullsorozati impedancia kiszámítási módszere Z típusú földelési transzformátor esetén
1.1 Topológiai szerkezet

A Z típusú földelési transzformátor magasfeszültségi tekercse csigavonalú kapcsolatot használ. Minden fázis tekercse két felső és alsó féltekercsre osztott (lásd 1. ábrát), amelyek különböző vashenger oszlopokra kerülnek. Ugyanazon fázis két féltekercse ellentétes polaritással sorba kapcsolódik, egyedi mágnes-elektromos kölcsönhatás szerkezetet formálva.

A nullsorozati impedancia kiszámítása a (1) egyenletben látható módon történik.

Az egyenletben X0 a nullsorozati impedancia, W egy tekercs (azaz féltekercs) tejeszorszáma, ΣaR az ekvivalens lecsökkentett mágneses terület, ρ a Lorenz együttható, és H a tekercs reaktanciaviszontsága.

2 Nullsorozati impedancia eltérés elemzése

Az IEC 60076-1 szabvány szerint, ha a földelési transzformátor nullsorozati impedancia eltérése a ±10% tartományon belül van, akkor minősítendő megfelelőnek. Az utóbbi években a cég által gyártott százainak földelési transzformátorai (olieből és szárított típusú) teszt eredményeinek elemzése, valamint a nullsorozati impedancia valós mérési értékei és a tervezési értékek közötti különbségek összehasonlítása alapján, a különbségeket nagyjából három kategóriába sorolhatjuk:

• A mérési érték közel van a tervezési értékhez: Az eltérés a megengedett határon belül van. Ez a típus a legnagyobb arányt képezi, és a legtöbb termék minősítendő megfelelőnek.

• A mérési érték kisebb, mint a tervezési érték: Az eltérés meghaladja a megadott értéket. Azonban, mivel a felhasználók általában csak a felső korlátot adák meg, és nincs alsó korlát, továbbra is minősítendő megfelelőnek, bár a előfordulási aránya nagyon kicsi.

• A mérési érték nagyobb, mint a tervezési érték: Komolyan meghaladja a felhasználók követelményeit, és minősítendő nem megfelelőnek. Hasonlóképpen, ez is nagyon ritka eset.

A különböző felhasználók különböző követelményei a nullsorozati impedancia tekintetében számos típusú földelési transzformátort eredményeznek. Közülük a 35kV-os osztály a legnagyobb arányt képezi, majd a 10kV-os. Általában a 35kV-os földelési transzformátorok nullsorozati impedanciája leginkább ≤ 120Ω kell legyen; a 10kV-os esetében pedig általában ≤ 15Ω. Néhány felhasználó kisebb értéket igényel, mások pedig nem adják meg pontosan a követelményt.

3 Adatelemzés

Több földelési transzformátor teszt eredményeinek komplex vizsgálatával, a nullsorozati impedancia nagy eltérése oka abban rejlik, hogy a felhasználók igényei túlságosan eltérnek a konvencionális impedancia értéktől. Mind a túl nagy, mind a túl kis értékek jelentős kihívást jelentenek a gyártás és a termelés számára. A (1) egyenletből látható, hogy a nullsorozati impedancia négyzetes viszonyban áll a tejeszorszámokkal, ami a legkritikusabb tényező a nullsorozati impedancia tekintetében: a több tejeszor a több drótot igényli; a kevesebb tejeszor a több vasmagot igényli. Függetlenül attól, hogy a nullsorozati impedancia túl nagy vagy túl kicsi, jelentősen növeli a termelési költségeket.

3.1 Esetelemzés

Két kis teljesítményű 10kV földelési transzformátor példájának elemzése:

• Olieből földelési transzformátor: DKS11-125/10.5 modell, nincs másodlagos tekercs. A felhasználó < 4&Omega; nullsorozati impedanciát kíván. A korábbi kiszámítási módszer alapján, a gyártási eltérések figyelembevételével és a margó belefoglalásával, a tervezési értéket 2.2&Omega;-ra állították. Azonban ugyanazon gyártási folyamaton belül a teszt mérési eredmény jelentősen meghaladta a szabványt, 3,5-szerese a tervezési értéknek; az első 7 termék esetében a nullsorozati impedancia 7&Omega; - 8&Omega; között volt.

• Száraz típusú földelési transzformátor: DKSC11-125/10.5 modell, a nullsorozati impedancia tervezési értéke 2.25&Omega;, a késztermék teszt eredménye 6.8&Omega;, ami körülbelül 3-szerese a szabványnak. Csak a felhasználó tárgyalása és engedélye után került kiadásra.

Összehasonlítva, az olieből típusú eltérése kissé nagyobb, mint a száraz típusú. Az oka, hogy nagyon kis nullsorozati impedancia tervezésekor a tejeszorszám kicsi, a tekercs sugár irányú mérete kicsi, és a magasság viszont magas, ezért a nullsorozati értéket nehéz ellenőrizni. Kevés alapérték mellett a méret ellenőrzésének rossz minősége könnyen megnöveli az eltérést; a száraz típusú tekercs树脂浇注结构，使用内外模具精确控制直径尺寸。缠绕前铺设的网布厚度应略小于规定值（不能大于）。分段线圈的轴向尺寸通过段间绝缘来控制，调整并固定每段的高度和间距，防止浇注时坍塌。 4.3 技术协议建议 - 在协议中优先指定零序阻抗 ≥5Ω。 - 如果用户坚持要求 <5Ω，需提前明确沟通制造难度，并建立协商机制以避免交货风险。 5 结论 对于低零序阻抗接地变压器，常规公式计算的设计值与实际测量值之间存在显著偏差。建议在订货阶段评估可制造性，在设计中引入修正系数，并预留足够的生产裕度，以提高产品的一致性和交货可靠性。