O design do transformador de aterramento triplo propósito

Linhas de Transmissão de Cabos Elétricos Subterrâneos

As linhas de cabos elétricos enterrados diretamente têm grande capacitância distribuída no solo, causando uma corrente capacitiva de curto-circuito monofásico para o solo. Para linhas de 10 kV, se essa corrente exceder 10 A, os arcos mal se extinguem, arriscando sobretensão de arco e colocando em perigo os equipamentos da linha. Portanto, é necessária a extinção do arco. Com um transformador principal conectado Dyn, uma bobina de supressão de arco no ponto neutro secundário é suficiente. Para aqueles conectados Yd, é necessário um ponto neutro artificial (fornecido por um transformador de aterramento).

1 Transformadores de Aterramento

Um transformador de aterramento tem duas funções: seu lado primário atua como um ponto neutro artificial (aterrado através de uma bobina de supressão de arco para fornecer corrente indutiva para a extinção do arco), e o lado secundário alimenta a subestação. As bobinas de supressão de arco são componentes essenciais. Como mostrado na Figura 1, seu lado primário usa uma conexão Z (para reduzir a impedância de sequência zero e melhorar a compensação) para derivar um ponto neutro. A bobina, com lacunas de ar ajustáveis/voltas, equilibra a corrente capacitiva (abaixo de 5 A) para aterramento e extinção de arco.

Devido às capacidades desiguais entre o primário e o secundário, os transformadores de aterramento são 15% mais leves que os transformadores de potência ordinários de mesma capacidade.

2 Transformador de Aterramento Trifuncional

Para aumentar a segurança e confiabilidade das linhas de energia, as aplicações internacionais usam amplamente um acoplador neutro conectado em Z (sem lado secundário) emparelhado com uma bobina de supressão de arco para a extinção do arco. No entanto, tais acopladores (para transformadores principais conectados YNd/Yd) servem apenas como neutros artificiais, sem fornecer energia de baixa tensão de 400V. Assim, é necessário um transformador de potência adicional para uso na estação, aumentando custos, espaço e causando altas perdas/baixa confiabilidade.

Para resolver isso, a Fábrica de Transformadores de Kunming desenvolveu o transformador de aterramento trifuncional (SJDX - 630/160/10). Ele integra um acoplador neutro conectado em Z (sem enrolamento secundário), uma bobina de supressão de arco e um transformador de potência para uso na estação. Sua estrutura central é mostrada na Figura 2.

Este transformador de aterramento trifuncional é montado em um núcleo conjugado de cinco pernas. Os enrolamentos primário (com reatores de derivação) e secundário do transformador de aterramento trifásico são enrolados em três pernas (parte inferior na Fig. 2), enquanto a bobina de supressão de arco está nas outras duas (parte superior na Fig. 2). Colocar a bobina de supressão de arco, mais leve, no topo facilita o ajuste das lacunas de ar, mas requer fixação reforçada. Inverter a disposição utiliza o transformador mais pesado para estabilizar a bobina, reduzindo a vibração ao custo da instalação da bobina e da conveniência do ajuste das lacunas de ar. Este design simplifica a estrutura, economiza materiais, reduz perdas, garante boa compatibilidade e permite a compensação automática de extinção de arco via controle por microcomputador.