Проектирование трехцелевого заземляющего трансформатора

Подземные линии электропередачи с кабелем

Прямые закопанные кабельные линии имеют большую распределенную емкость, что вызывает высокий однофазный ток короткого замыкания на землю. Для линий 10 кВ, если этот ток превышает 10 А, дуги трудно гаснут, создавая риск перенапряжения дуги и угрозу оборудованию линии. Поэтому необходимо гашение дуг. При использовании трансформатора с соединением Dyn достаточно катушки подавления дуги на нейтральной точке вторичной обмотки. Для трансформаторов с соединением Yd требуется искусственная нейтральная точка (предоставляемая трансформатором заземления).

1 Трансформаторы заземления

Трансформатор заземления выполняет две функции: его первичная сторона служит искусственной нейтральной точкой (заземленной через катушку подавления дуги для подачи индуктивного тока для гашения дуг), а вторичная сторона питает подстанцию. Катушки подавления дуги являются необходимыми компаньонами. Как показано на рисунке 1, его первичная сторона использует Z-соединение (для уменьшения нулевой последовательности импеданса и повышения компенсации) для получения нейтральной точки. Катушка, с регулируемыми воздушными зазорами/витками, балансирует емкостный ток (до менее 5 А) для заземления и гашения дуг.

Из-за неравных мощностей первичной и вторичной сторон, трансформаторы заземления на 15% легче, чем обычные силовые трансформаторы той же мощности.

2 Трехфункциональный трансформатор заземления

Для повышения безопасности и надежности линий электропередачи за рубежом широко используются Z-соединенные нейтральные связующие элементы (без вторичной стороны) в сочетании с катушкой подавления дуг для гашения дуг. Однако такие связующие элементы (для основных трансформаторов с соединением YNd/Yd) служат только как искусственные нейтрали, не обеспечивая питания напряжением 400 В. Таким образом, требуется дополнительный трансформатор для использования на станции, что увеличивает затраты, занимаемое пространство и приводит к высоким потерям и низкой надежности.

Для решения этой проблемы завод трансформаторов в Куньмине разработал трехфункциональный трансформатор заземления (SJDX-630/160/10). Он объединяет Z-соединенный нейтральный связующий элемент (без вторичной обмотки), катушку подавления дуг и трансформатор для использования на станции. Его конструкция ядра показана на рисунке 2.

Этот трехфункциональный трансформатор заземления установлен на пятилапчатом конъюгированном сердечнике. Первичная (с регуляторами отбора мощности) и вторичная обмотки трехфазного трансформатора заземления намотаны на трех лапах (нижняя часть на рисунке 2), в то время как катушка подавления дуг находится на двух других (верхняя часть на рисунке 2). Размещение более легкой катушки подавления дуг сверху облегчает регулировку воздушных зазоров, но требует усиленного крепления. Обратное расположение использует более тяжелый трансформатор для стабилизации катушки, снижая вибрацию за счет удобства установки и регулировки воздушных зазоров катушки. Этот дизайн упрощает конструкцию, экономит материалы, снижает потери, обеспечивает хорошую совместимость и позволяет автоматизировать компенсацию гашения дуг с помощью микрокомпьютерного управления.