Návrh tříúčelového zemnící transformátoru

Podzemní vysoké napětí kabelové přenosy

Přímo zakopané vysokonapěťové kabelové linky mají velkou kapacitnou kapacitu rozloženou po zemi, což způsobuje vysoký jednofázový proud krátkodobého spojení s zemí. Pro linky 10 kV, pokud tento proud přesahuje 10 A, oblouky těžko samovolně vyhasínají, což ohrožuje vznikem nadnapětí z oblouku a ohrožuje zařízení na lince. Je tedy nutné zajistit vyhasnutí oblouku. U transformátoru s hlavním zapojením Dyn stačí cívka pro potlačení oblouku na sekundárním neutrálním bodě. U Yd zapojení je třeba umělý neutrální bod (poskytnutý zazemňovacím transformátorem).

1 Zazemňovací transformátory

Zazemňovací transformátor slouží dvěma účelům: jeho primární strana působí jako umělý neutrální bod (zazemněný přes cívku pro potlačení oblouku, která poskytuje induktivní proud pro vyhasnutí oblouku) a sekundární strana napájí podstaci. Cívky pro potlačení oblouku jsou nezbytné doplňky. Jak je znázorněno na obrázku 1, jeho primární strana používá Z zapojení (pro snížení impedancí nulové sekvence a zlepšení kompenzace) k odvození neutrálního bodu. Cívka s nastavitelnými vzduchovými mezerami/otočky vyvažuje kapacitní proud (pod 5 A) pro zazemnění a vyhasnutí oblouku.

Díky nerovnému poměru kapacit mezi primární a sekundární stranou jsou zazemňovací transformátory o 15 % lehčí než stejně výkonné běžné transformátory elektrické energie.

2 Tříúčelový zazemňovací transformátor

Pro zvýšení bezpečnosti a spolehlivosti elektrických linek se v zahraničí široce používá neutralizující člen s Z zapojením (bez sekundární strany) spolu s cívkou pro potlačení oblouku pro vyhasnutí oblouku. Nicméně, takové členy (pro hlavní transformátory s zapojením YNd/Yd) slouží pouze jako umělé neutrální body a nezajišťují dodávku nízkého napětí 400 V. Proto je třeba mít navíc transformátor pro využití stanice, což zvyšuje náklady, prostor a způsobuje vysoké ztráty/nízkou spolehlivost.

Pro řešení tohoto problému vyvinula Kunmingská továrna na transformátory tříúčelový zazemňovací transformátor (SJDX - 630/160/10). Integruje neutralizující člen s Z zapojením (bez sekundárního vinutí), cívku pro potlačení oblouku a transformátor pro využití stanice. Jeho jádrové uspořádání je znázorněno na obrázku 2.

Tento tříúčelový zazemňovací transformátor je montován na pětivožkovém konjugovaném jádře. Primární (s čidlem pro změnu napětí) a sekundární vinutí třífázového zazemňovacího transformátoru jsou namotaná na tři vožky (spodní část na obrázku 2), zatímco cívka pro potlačení oblouku je na ostatních dvou (horní část na obrázku 2). Umístění lehčí cívky pro potlačení oblouku nahoře usnadňuje nastavení vzduchových mezer, ale vyžaduje posílené upevnění. Obrácené uspořádání využívá těžší transformátor k stabilizaci cívky, což snižuje vibrace, ale ztěžuje instalaci cívky a nastavení vzduchových mezer. Toto uspořádání zjednodušuje strukturu, ušetří materiál, snižuje ztráty, zajišťuje dobré slučitelnost a umožňuje automatizovanou kompenzaci vyhasnutí oblouku pomocí řízení mikropočítače.