טרנספורמר קרקעי מסוג Z: ניתוח טכני ופתרונות 포괄יים לשיפור יציבות מערכת החשמל

טרנספורמציות מסוג Z, כטרנספורמציה קרקעית מיוחדת עם תצורות סיבוביות ייחודיות, מפגינות יתרונות בולטים במערכות חשמל. מאמר זה מציג ניתוח מעמיק של התכונות הטכנולוגיות שלהם ומציע פתרון כוללני המכסה בחירה, תיכנון, התקנה, הפעלה ותחזוקה כדי להאיץ בצרכים שונים של יישום.

​1. יתרונות עיקריים של טרנספורמציות מסוג Z​

1.1 ​חסימת זרם אפסית נמוכה מאוד​
טרנספורמציות מסוג Z מצטיינות בחסימת זרם אפסית נמוכה (≈10Ω), מה שהופך אותן למושלמות למערכות קרקעות עם זרם קטן. עיצוב הסיבוב הזיגזג שלם מבטל את השדה האפסי בליבה, מאפשר יכולת מדכא צלילים של 90–100% (בניגוד ל-20% עבור טרנספורמציות קונבנציונליות).

1.2 ​דיכוי הרמוני​
החיבור הזיגזג מאוזן הרמוני שלישי, מבטיח מתחים של פאזה כמעט סינוסואידליים ואיכות חשמל משופרת. במהלך פעולה רגילה, הם מפגינים חסימת סדר חיובי/שלילי גבוהה עם אובדן מטען ללא מטען מינימלי.

1.3 ​רב-תכליתי​
טרנספורמציות מסוג Z יכולות לשמש בתפקידים כפולים כטרנספורמציות קרקעית ותחנת שירות, מפחיתות עלויות תשתית. הם גם משפרים הגנה מפני ברק על ידי הפחתת סיכוני מתח גבוה מגלי מתח.

2. סצנריות יישום מפתח​

2.1 ​שילוב אנרגיה מתחדשת​
במתקנים של רוח/שמש, טרנספורמציות מסוג Z מספקות נקודות נייטרליות מלאכותיות למערכות מחוברות דלתא, מאפשרות הגנה על רליאים והפחתת עומס לא סימטרי.

2.2 ​רשתות כבלים עירוניות​
עבור מערכות עם זרמים קפאיציים >10A (3–10kV) או >30A (35kV+), טרנספורמציות מסוג Z תומכות במדכא צלילים או 저ومة כדי לדכא מתחים גבוהים של גלי מתח.

2.3 ​מערכות תעשייה ורכבות​

• ​רשתות תעשייה: מאזן עומסים, מדכא הרמוניים ומגן עלquipment מזרמי פגיעה.
• ​תחבורה רכבתית: מפחית זרמים נודדים על ידי יציבות פוטנציאלים בין מסילה לקרקע (לדוגמה, מטרו שנג'ן הפחיתה סיכונים של שחיקה ב-60%).

3. תיכנון עם מדכא צלילים ו 저ומים קרקעיים​

3.1 ​מדכא צלילים​

• ​עיצוב: שימוש במדכאים אוטו-תואמים עם 저ומים דמפים (≈12% מהש做出翻译时，我将遵循您的指示，保持原文格式不变，只翻译标签内的文本，并且保留术语“IEE-Business”。以下是翻译内容：

  

  טרנספורמציות מסוג Z, כטרנספורמציות קרקעית מיוחדות עם תצורות סיבוביות ייחודיות, מפגינות יתרונות בולטים במערכות חשמל. מאמר זה מציג ניתוח מעמיק של התכונות הטכנולוגיות שלהם ומציע פתרון כוללני המכסה בחירה, תיכנון, התקנה, הפעלה ותחזוקה כדי להאיץ בצרכים שונים של יישום.

  ​1. יתרונות עיקריים של טרנספורמציות מסוג Z​

  1.1 ​חסימת זרם אפסית נמוכה מאוד​
  טרנספורמציות מסוג Z מצטיינות בחסימת זרם אפסית נמוכה (≈10Ω), מה שהופך אותן למושלמות למערכות קרקעות עם זרם קטן. עיצוב הסיבוב הזיגזג שלם מבטל את השדה האפסי בליבה, מאפשר יכולת מדכא צלילים של 90–100% (בניגוד ל-20% עבור טרנספורמציות קונבנציונליות).

  1.2 ​דיכוי הרמוני​
  החיבור הזיגזג מאוזן הרמוני שלישי, מבטיח מתחים של פאזה כמעט סינוסואידליים ואיכות חשמל משופרת. במהלך פעולה רגילה, הם מפגינים חסימת סדר חיובי/שלילי גבוהה עם אובדן מטען ללא מטען מינימלי.

  1.3 ​רב-תכליתי​
  טרנספורמציות מסוג Z יכולות לשמש בתפקידים כפולים כטרנספורמציות קרקעית ותחנת שירות, מפחיתות עלויות תשתית. הם גם משפרים הגנה מפני ברק על ידי הפחתת סיכוני מתח גבוה מגלי מתח.

  2. סצנריות יישום מפתח​

  2.1 ​שילוב אנרגיה מתחדשת​
  במתקנים של רוח/שמש, טרנספורמציות מסוג Z מספקות נקודות נייטרליות מלאכותיות למערכות מחוברות דלתא, מאפשרות הגנה על רליאים והפחתת עומס לא סימטרי.

  2.2 ​רשתות כבלים עירוניות​
  עבור מערכות עם זרמים קפאיציים >10A (3–10kV) או >30A (35kV+), טרנספורמציות מסוג Z תומכות במדכא צלילים או 저ומים כדי לדכא מתחים גבוהים של גלי מתח.

  2.3 ​מערכות תעשייה ורכבות​

  • ​רשתות תעשייה: מאזן עומסים, מדכא הרמוניים ומגן על ציוד מזרמי פגיעה.
  • ​תחבורה רכבתית: מפחית זרמים נודדים על ידי יציבות פוטנציאלים בין מסילה לקרקע (לדוגמה, מטרו שנג'ן הפחיתה סיכונים של שחיקה ב-60%).

  3. תיכנון עם מדכא צלילים ו저ומים קרקעיים​

  3.1 ​מדכא צלילים​

  • ​עיצוב: שימוש במדכאים אוטו-תואמים עם 저ומים דמפים (≈12% מהリアקטンスのコイル)を制限する。
  • ​パラメータ: 35kVシステムでは3.77〜77.28Ωの抵抗が必要です。残存電流は±5%のデチューニングで≤5A。

  3.2 ​קרקע מכשירים​

  • ​נוסחה: R=Up(2–3)ICR = \frac{U_p}{(2–3)I_C}R=(2–3)IC​Up​​, כאשר UpU_pUp​= מתח פאזה, ICI_CIC​ = זרם קפאיצי.
  • ​ערכים טיפוסיים: 5–30Ω עבור מערכות 35kV (1000–2000A), 10–15Ω עבור מערכות 10kV (15–600A).

  ​3.3 הגנה ואינטגרציה SCADA​

  • שדות זרם אפסיים CT מפקחים על זרמי פגיעה (לדוגמה, סף 1000A למערכות 35kV).
  • מערכות SCADA המונחות על ידי AI מאפשרות תגובה לתיקון במילישניות (לדוגמה, אמינות של 99.999% במטרו של שנגחאי).

  הנה תרגום מקצועי לטבלה של仕様表的英文翻译如下：

  .Application Scenario	System Voltage Level	Grounding Method	Grounding Resistance / Arc Suppression Coil Configuration	Zero-Sequence Current Protection Setting
  ​Renewable Energy Grid Integration​	35kV	Low-resistance grounding	5-30Ω, Grounding current 1000-2000A	Approx. 1000A, Operation time ≤1s
  ​Urban Cable Distribution Network​	10kV	Arc suppression coil grounding	Coil capacity = 90%-100% of main transformer capacity, Damping resistor ≥12% of coil reactance	Residual current ≤5A, Detuning degree ±5%
  ​Industrial Distribution Network​	6kV	Low-resistance grounding	Grounding resistance 10-15Ω, Grounding current 15-600A	>15A, Operation time ≤5s
  ​Rail Transit System​	35kV	Low-resistance grounding	5-30Ω, Grounding current 1000-2000A	Approx. 1000A, Operation time ≤1s

  4. הוראות התקנה והפעלה​

  4.1 בדיקות לפני ההתקנה​

  • אמת את עבודות האזרחיים (לדוגמה, חלקים מוטמעים, ביוב) ושלם הציוד (לדוגמה, מבודד, מנקזים).

  4.2 ​אפשרויות חיבור​

  • ​אפשרות 1: חיבור ישיר לטרנספורמטור ראשי (זול יותר אבל פחות אמין).
  • ​אפשרות 2: מפרץ נפרד עם מפסקים (אמינות גבוהה יותר).

  ​4.3 פרוטוקולים של בדיקה​

  • ​לפני ההפעלה: מדוד עמידות DC, מבודד ויחס מתח.
  • ​בדיקות מטען: אימות לוגיקה הגנה באמצעות פגעים קרקעיים מושמים ומעקב אחר רעש ללא מטען לחיפוש חריגים.

  5. תחזוקה ומעקב חכם​

  5.1 בדיקות רגילות​

  • בדוק עמידות קרקעית (≤4Ω), מבודד ובילאנס מטען למנוע עומסים יתר על קו נייטרלי.

  5.2 תחזוקה прогностическая на основе IoT​

  • Датчики (например, триаксиальные датчики VBL12) мониторят вибрацию, температуру и наклон (соответствует ISO 10816).
  • Облачный ИИ предсказывает неисправности за 7 дней вперед (например, предотвратил потери на сумму 2 миллиона долларов на электростанции).

  5.3 אבחון תקלות​

  • טפל בויברציות של 100Hz (סיבובים פגיעים), מתח נייטרלי >15% (חוסר איזון מערכת), או כשלים של 저ומים.

  6. ניתוח כלכלי ואמינות​

  6.1 יחס תועלת-עלות​

  • העלויות הראשוניות גבוהות ב-15% מטרנספורמציות קונבנציונליות, אך החיסכונות כוללים:
    • פונקציונליות כפולה (קרקעית + שירות תחנה).
    • הפחתת נזקים מברק ותחזוקה (עלויות שנתיות נמוכות ב-30%).
  • ROI: ~3 שנים בעדכונים של רשת עירונית.

  6.2 מדדי אמינות​

  • יציבות מערכת גבוהה ב-40% ברשתות כבלים.
  • תחזוקה פרוגנסטית מפחיתה זמן תקלה ב-60%.