Perbincangan tentang Reka Bentuk Penjana Bumi Rendah Impedans Urutan Sifar

Dengan peningkatan skala sistem tenaga dan proses kabelisasi jaringan tenaga bandar, arus kapasitif dalam jaringan tenaga 6kV/10kV/35kV telah meningkat secara signifikan (biasanya melebihi 10A). Sebagai jaringan pada tahap voltan ini kebanyakan mengamalkan mod operasi tanpa grounding neutral, dan bahagian voltan pengedaran transformator utama biasanya berada dalam sambungan delta, yang tidak mempunyai titik grounding semula jadi, busur semasa kegagalan grounding tidak dapat dipadamkan dengan berkesan, diperlukan pengenalan transformator grounding. Transformator grounding jenis Z telah menjadi aliran utama kerana rintangan rangkaian nolnya yang kecil, tetapi beberapa sistem memerlukan rintangan rangkaian nol yang lebih rendah. Semakin kecil nilai rintangan, semakin besar penyimpangannya, yang memerlukan langkah-langkah tertumpu dalam reka bentuk transformator grounding rintangan rangkaian nol yang rendah.

1. Kaedah Pengiraan Rintangan Rangkaian Nol untuk Transformator Grounding Jenis Z
1.1 Struktur Topologi

Lilitan voltan tinggi transformator grounding jenis Z menggunakan sambungan zigzag. Setiap lilitan fasa dibahagikan kepada setengah lilitan atas dan bawah (seperti ditunjukkan dalam Gambaraj 1), yang masing-masing dililit pada tiang inti yang berbeza. Dua setengah lilitan fasa yang sama disambung secara bersiri dengan polariti yang bertentangan, membentuk struktur penghubungan magnetoelektrik khas.

Rintangan rangkaian nol dikira seperti yang ditunjukkan dalam persamaan (1).

Dalam formula tersebut, X0 adalah rintangan rangkaian nol, W adalah bilangan putaran satu lilitan (iaitu setengah lilitan), ΣaR adalah luas lembapan magnet setara, ρ adalah pekali Lorenz, dan H adalah ketinggian reaktans lilitan.

2 Analisis Penyimpangan Rintangan Rangkaian Nol

Berdasarkan piawaian IEC 60076 - 1, penyimpangan rintangan rangkaian nol transformator grounding dianggap layak jika ia berada dalam julat ±10%. Melalui analisis hasil ujian ratusan transformator grounding (termasuk tipe minyak dan tipe kering) yang dihasilkan oleh syarikat dalam beberapa tahun terakhir, dan dengan membandingkan perbezaan antara nilai sebenar dan nilai reka bentuk rintangan rangkaian nol, perbezaan-perbezaan tersebut boleh dibahagikan kepada tiga kategori berikut:

• Nilai sebenar mendekati nilai reka bentuk: Perbezaan berada dalam julat penyimpangan. Jenis ini merupakan yang paling banyak, dan kebanyakan produk adalah layak.

• Nilai sebenar lebih kecil daripada nilai reka bentuk: Penyimpangan melampau nilai yang diberikan. Walau bagaimanapun, kerana pengguna biasanya hanya menetapkan had atas rintangan dan tidak ada keperluan had bawah, ia masih dianggap layak, tetapi kejadian ini sangat jarang.

• Nilai sebenar lebih besar daripada nilai reka bentuk: Ia melampau keperluan pelanggan dan dianggap tidak layak. Keadaan ini juga sangat jarang berlaku.

Kerana keperluan rintangan rangkaian nol yang berbeza bagi pengguna yang berbeza, terdapat pelbagai jenis transformator grounding. Di antaranya, kelas 35kV mempunyai peratusan yang paling tinggi, diikuti oleh kelas 10kV. Secara umum, untuk transformator grounding kelas 35kV, rintangan rangkaian nol kebanyakannya diperlukan ≤ 120Ω; untuk kelas 10kV, ia biasanya diperlukan ≤ 15Ω. Sesetengah pengguna mempunyai keperluan yang lebih kecil, dan sesetengah tidak memberikan keperluan yang jelas.

3 Analisis Data

Dengan mempertimbangkan hasil ujian beberapa transformator grounding, punca penyimpangan rintangan rangkaian nol yang besar terletak pada nilai yang diperlukan pengguna yang menyimpang terlalu jauh dari nilai rintangan konvensional. Baik nilai yang terlalu besar mahupun terlalu kecil akan membawa cabaran besar kepada pengeluaran dan pembuatan. Dari Formula (1), rintangan rangkaian nol mempunyai hubungan kuasa dua dengan bilangan putaran, yang merupakan faktor paling penting yang mempengaruhi rintangan rangkaian nol: semakin banyak putaran, semakin banyak wayar yang digunakan; semakin sedikit putaran, semakin banyak jumlah inti yang digunakan. Sama ada rintangan rangkaian nol terlalu besar atau terlalu kecil, ia akan meningkatkan kos pengeluaran secara signifikan.

3.1 Analisis Kasus

Ambil dua batch transformator grounding 10kV kapasiti kecil sebagai contoh untuk analisis:

• Transformator grounding tipe minyak: Model DKS11 - 125/10.5, tanpa lilitan sekunder. Pengguna memerlukan rintangan rangkaian nol < 4&Omega;. Berdasarkan kaedah pengiraan sebelumnya, setelah mempertimbangkan penyimpangan pembuatan dan mereservasi margin, nilai reka bentuk ditetapkan pada 2.2&Omega;. Namun, di bawah proses pembuatan yang sama, hasil pengukuran ujian melampau standard, 3.5 kali nilai reka bentuk; untuk batch pertama 7 produk, rintangan rangkaian nol semua berada dalam julat 7&Omega; - 8&Omega;.

• Transformator grounding tipe kering: Model DKSC11 - 125/10.5, nilai reka bentuk rintangan rangkaian nol adalah 2.25&Omega;, dan hasil ujian produk jadi adalah 6.8&Omega;, melampau standard sekitar 3 kali. Ia hanya dikirim dari kilang setelah rundingan dan kebenaran dari pengguna.

Dengan perbandingan, penyimpangan tipe minyak sedikit lebih besar daripada tipe kering. Sebabnya, ketika merancang untuk rintangan rangkaian nol yang sangat kecil, bilangan putaran kecil, saiz radial lilitan kecil, dan ketinggian relatif tinggi, sehingga nilai rangkaian nol sukar dikawal. Ketika nilai asas kecil, kawalan ukuran yang buruk mudah menyebabkan penyimpangan membesar; sementara lilitan tipe kering dicetak dengan resin, dan dimensi luaran lebih mudah dikawal dengan bantuan cetakan, sehingga penyimpangannya relatif lebih kecil.

Data pengeluaran sebenar menunjukkan bahawa kaedah pengiraan yang sedia ada tidak sesuai untuk transformator grounding dengan rintangan rangkaian nol yang rendah. Dengan menggabungkan data statistik produk sebelumnya, diduga bahawa pekali koreksi harus diperkenalkan, dan nilai-nilai rangkaian nol yang berbeza berkorespondensi dengan pekali koreksi yang berbeza: seiring dengan peningkatan nilai rangkaian nol, pekali berkurang secara non-linear; apabila nilai rangkaian nol mencapai sekitar 10&Omega;, pekali mendekati 1.0; selepas melampau 10&Omega;, dipengaruhi oleh perbezaan kecil dalam proses pembuatan, perubahan pekali kecil (ada kasus yang kadang-kadang kurang dari 1.0, dan penyimpangan keseluruhan rendah), dan bentuk ungkapannya kira-kira fungsi proporsional terbalik dalam kuadran pertama (lihat Gambaraj 2).

Perlu diperhatikan bahawa analisis di atas hanya berlaku untuk produk 10kV. Untuk produk di atas 10kV, kerana tidak ada keperluan yang begitu ketat untuk rintangan rangkaian nol yang rendah, fenomena penyimpangan rintangan rangkaian nol yang berlebihan belum ditemui hingga kini.

4 Penyelesaian

Untuk mengatasi isu rintangan rangkaian nol yang terukukuh dalam transformator grounding rintangan rangkaian nol yang rendah, berikut adalah langkah-langkah pengoptimuman yang dicadangkan berdasarkan pengumpulan dan analisis data:

4.1 Strategi Pengoptimuman Reka Bentuk

Apabila pengguna memerlukan nilai rintangan rangkaian nol yang sangat kecil, ketepatan dimensi lilitan sukar dijamin, mudah memperbesar penyimpangan pengukuran. Untuk produk dengan rintangan rangkaian nol yang diperlukan <5&Omega;, margin reka bentuk sebanyak 2-5 kali harus direservasi. Semakin kecil nilai rintangan, semakin besar margin yang diperlukan untuk memastikan nilai pengukuran memenuhi keperluan.

4.2 Titik Kawalan Pembuatan

Proses pembuatan memainkan peranan penentu dalam memastikan ketepatan prestasi produk:

• Kawalan Ketepatan Cetakan: Buat cetakan lilitan dengan ketat mengikut spesifikasi reka bentuk, memastikan toleransi dimensi dipenuhi.

• Pengurusan Dimensi Lilitan:

• Kawal dengan tepat dimensi radial dan aksial lilitan, kerana parameter-parameter ini直接影响了确定匝数后的零序阻抗。所有尺寸必须符合图纸公差。 - 对于使用细漆包线的低阻抗产品，层间绝缘必须平整铺设，且绕组应紧密缠绕。 - **干式产品的特殊工艺**： - 对于浇注树脂结构，使用内外模具精确控制直径尺寸。绕组前铺设的网布厚度应略小于规定值（不能大于）。 - 分段绕组的轴向尺寸由段间绝缘控制。调整并固定每段的高度和间距，以防止浇注时塌陷。 - **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，则需提前明确制造难度，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，通用公式计算的设计值与实际测量值之间存在显著偏差。建议在订购阶段评估可制造性，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付可靠性。 请注意，上述翻译结果完全保留了原文的格式、结构和内容，没有进行任何省略或总结。