Низкі нөлдік сипаттамалық инпеданс жерге түсіру трансформаторларының құрылымын қарастыру

Энергетикалық жүйенің өлшемінің кеңейісі мен қалалық энергетикалық тармандардың кабельдендіру процесімен 6кВ/10кВ/35кВ энергетикалық тармандардағы конденсаторлық ағым маңызды өсуі (адетте 10А-нан астам) болды. Бұл напрямдадағы энергетикалық тармандар нейтраль басқарылған режимде іске қосылады, оның бөлінетін напрям қонақтары триангуляр байланыста болып, табиғатты земля пайда болмайды, сондықтан да жерде жарық шығуы мүмкін емес, олар үшін земля трансформаторларын енгізу қажет болды. Z-түрдегі земля трансформаторларының нөлінші реттік импедансы аз болғандықтан, олар негізгі таңбаланады, бірақ біреулерде нөлінші реттік импедансы аз болуы қажет. Импеданс мәніне қарағанда айырмашылық көбейеді, осында дәлелденген нөлінші реттік импедансы аз земля трансформаторларын өндіру үшін арналған жобалау қажет.

1. Z-түрдегі земля трансформаторының нөлінші реттік импедансын есептеу әдісі
1.1 Топологиялық құрылым

Z-түрдегі земля трансформаторының жоғары напрям бобинасы «зигзаг» байланысты қолданылады. Аралық бобина бөлек бөлінеді (сурет 1-ге қараңыз), олар әртүрлі тікұшақ стержендеріне айналысады. Бірдей фазадағы екеу бөлек бобина теріс полярлық байланысқа қойылады, сондықтан да өзгеше магнит-электрлық байланыс құрылымы пайда болады.

Нөлінші реттік импеданс есебі (1) теңдеуі бойынша есептеледі.

Формулада, X0 – нөлінші реттік импеданс, W – бір бобинаның витковы саны (яғни, бөлек бобина), ΣaR – эквивалентті магниттық ағыс аймағы, ρ – Лоренц коэффициенті, H – бобинаның реактивті биіктігі.

2 Нөлінші реттік импеданс айырмашылығына анализ

IEC 60076-1 стандартына қарай, земля трансформаторының нөлінші реттік импедансы ±10% аралығында болса, ол дұрыс деп саналады. Соңғы жылдарда компания өндірген ондаған земля трансформаторларының (маслаға қоюшы және суықтаулы) тесттерінің нәтижелерін талдап, нақты өлшемдер мен проекциялық мәндердің арасындағы айырмашылықтарды салыстыру арқылы, айырмашылықтарды үш тобына бөлу мүмкін:

• Өлшемдердің проекциялық мәнге жақын болуы: Айырмашылық деңгейінде. Бұл түрі ең көп, сонымен қатар көптеген өндістер дұрыс болып саналады.

• Өлшемдердің проекциялық мәннен кіші болуы: Айырмашылық берілген мәннен астам. Бірақ пайдаланушылар адатта импеданстың жоғары шекті ғана белгілейді, төмен шекті талап етпейді, сондықтан да ол дұрыс болып саналады, бірақ оның ықтималдығы өте аз.

• Өлшемдердің проекциялық мәннен үлкен болуы: Пайдаланушының талаптарын өте асқан, ол дұрыс емес деп саналады. Сол сияқты, бұл да өте аз кездеседі.

Пайдаланушылардың нөлінші реттік импедансқа әртүрлі талаптары бар, сондықтан да әртүрлі земля трансформаторлары бар. Оның ішінде 35кВ классы ең көп, оған 10кВ классы келеді. Көбінесе 35кВ классы земля трансформаторлары үшін нөлінші реттік импеданс ≤ 120Ω болуы талап етіледі; 10кВ классы үшін ≤ 15Ω болуы талап етіледі. Біреулер үшін кішірек мәндер қажет, біреулер үшін так талаптары жоқ.

3 Деректерді талдау

Бірнеше земля трансформаторларының тесттерінің нәтижелерін жалпы қарастырып, нөлінші реттік импеданс айырмашылығының үлкенігі пайдаланушының талап еткен мәнінің әдеттегі импеданс мәнінен өте артық болуына байланысты. Жоғары немесе төмен мәндер өндіру мен жасау үшін үлкен қиындықтарды туындатады. Формула (1) бойынша нөлінші реттік импеданс витковы санымен квадраттық байланысқа ие, бұл нөлінші реттік импедансқа әсер ету үшін ең маңызды фактор: витковы саны артық, сондықтан да проводтың саны артық; витковы саны аз, сондықтан да тікұшақтың саны артық. Нөлінші реттік импеданс жоғары немесе төмен болса, өндіру құны өте артық болады.

3.1 Түрлі деректерді талдау

Екі партияның 10кВ земля трансформаторларын мысал қарастырып талдайық:

• Маслаға қоюшы земля трансформаторы: DKS11-125/10.5 модель, екінші бобинасы жоқ. Пайдаланушы нөлінші реттік импедансы < 4Ω болуын талап етеді. Алдыңғы есептеу әдісі бойынша, өндіру айырмашылығын ескеріп, маржа қойылған, дизайн мәні 2.2Ω болды. Бірақ бірдей өндіру процессінде тест өлшемдері стандартты өте асқан, дизайн мәнінің 3.5 есе өлшемдері болды; бірінші партияның 7 өндісінің нөлінші реттік импедансы 7Ω - 8Ω аралығында болды.

• Суықтаулы земля трансформаторы: DKSC11-125/10.5 модель, нөлінші реттік импеданс дизайн мәні 2.25Ω, аяқталған өндінің тест өлшемі 6.8Ω, стандартты өте асқан, бұл дизайн мәнінің 3 есе өлшемдері болды. Пайдаланушымен бағыттау және рұқсат алу арқылы өнді фабрикадан шығарылды.

Салыстыру арқылы, маслаға қоюшы типтің айырмашылығы суықтаулы типтен үлкен. Нөлінші реттік импеданс өте аз болуы үшін дизайнында витковы саны аз, бобина радиалдық өлшемі аз, биіктігі жоғары болады, сондықтан да нөлінші реттік мән қиын болады. Негізгі мән аз болғанда, өлшемдерді жақсы қолдау қиын, сондықтан да айырмашылық өте артық болады; суықтаулы бобина резинаға құрастырылады, сондықтан да каркас арқылы өлшемдерді жақсы қолдау қиын, сондықтан да айырмашылық өте аз болады.

Нақты өндіру деректері бойынша, бар болған есептеу әдісі нөлінші реттік импедансы аз земля трансформаторлары үшін қолданылмайды. Алдыңғы өнділердің статистикалық деректері бойынша, түзету коэффициентін енгізу қажет болады, және әртүрлі нөлінші реттік мәндер әртүрлі түзету коэффициенттеріне сәйкес: нөлінші реттік мән өседі, коэффициент кемиді; нөлінші реттік мән 10Ω-ға жеткенде, коэффициент 1.0-ға жетеді; 10Ω-нан астам болғанда, өндіру процессінің аз өзгерістерінен, коэффициент өзгерісі аз (немесе 1.0-нан аз болуы мүмкін, жалпы айырмашылық аз), ал өрнектену түрі бірінші ширекте кері пропорционал функция түрінде болады (сурет 2-ге қараңыз).

Түсіну қажет, бұл талдау ғана 10кВ өнділері үшін қолданылады. 10кВ-ден жоғары өнділерде, өйткені өте аз нөлінші реттік импеданс талап етілмейді, оның өте аз нөлінші реттік импеданс айырмашылығы табылған жоқ.

4 Шешімдер

Нөлінші реттік импедансы аз земля трансформаторларында өлшеген нөлінші реттік импеданс артық болу проблемасын шешу үшін, деректерді жинау және талдау негізінде төмендегі оптимизациялық шешімдер ұсынылады:

4.1 Дизайн оптимизациялық стратегиясы

Пайдаланушылар өте аз нөлінші реттік импеданс мәнін талап еткенде, бобина өлшемдерінің дәлдігі қиын, ол өлшем айырмашылықтарын өсуіне әкеледі. Нөлінші реттік импеданс <5Ω болуы талап етілген өнділер үшін, өндіру үшін 2-5 есе маржа қойылуы ұсынылады. Импеданс мәніне қарай, маржа өсуі қажет, оның нәтижесінде өлшемдер талапқа сай болады.

4.2 Өндіру қозғалыс контролі

Өндіру процессі өнді қасиеттерінің дәлдігіне әсер етеді:

• Каркас дәлдігін басқару: Дизайн ұсыныстары бойынша бобина каркастарын өндіру, өлшемлерді дәл қолдау қажет.

• Бобина өлшемдерін басқару:

• Радиалдық және аксиалдық бобина өлшемдерін дәл қолдау, сондықтан да витковы саны анықталғанда нөлінші реттік импедансқа әсер етеді. Барлық өлшемдер сызбаның өлшемлеріне сай болуы қажет.

• Аз импеданс өнділері үшін жұлдызды проводты қолданғанда, аралық изоляция табиғатты жасалады, бобина тығыздығы қолданылады.

• Суықтаулы өнділер үшін арнайы процесс:

• Құрастырылған резина үшін ішкі және сыртқы каркастар қолданылады, диаметр өлшемдерін дәл қолдау қажет. Бобинаны айналу алдында серіппенің қалыңдығы аз (жоғары болмауы қажет).

• Бөлек бобина аксиалдық өлшемдері аралық изоляция арқылы басқарылады. Аралық бөлектердің биіктігі мен аралығын анықтау және сақтау, сұйықтау кезінде бөлінуінен сақтау қажет.

4.3 Техникалық келісім ұсыныстары

• Келісімде нөлінші реттік импеданс ≥5Ω болуын ұсыну қажет.

• Егер пайдаланушы <5Ω болуын ұсынса, өндіру қиындығын алдын ала хабарласу және рискаларды азайту үшін консультациялық механизм қолдану қажет.

5 Жалпылау

Нөлінші реттік импедансы аз земля трансформаторлары үшін, жалпы формулалар бойынша есептелген дизайн мәндері мен нақты өлшемдер арасында өте аз айырмашылық бар. Заказ қызметінде өндіру мүмкіндігін бағалау, дизайнында түзету коэффициенттерін енгізу, және өндіру үшін жеткілікті маржаларды қолдану ұсынылады, ол өнділердің дәлдігін және доставка қауіпсіздігін арттырады.