Pengubahsuaian Z-type Grounding Transformer: Analisis Teknikal dan Penyelesaian Komprehensif untuk Kestabilan Sistem Kuasa yang Lebih Baik

Transformator Z, sebagai transformator penyambungan khas dengan konfigurasi lilitan unik, menunjukkan kelebihan yang unik dalam sistem kuasa. Artikel ini memberikan analisis mendalam tentang ciri-ciri teknikal mereka dan menawarkan penyelesaian holistik yang merangkumi pemilihan, konfigurasi, pemasangan, pelancaran, dan pemeliharaan untuk memenuhi keperluan aplikasi yang berbeza.

​1. Kelebihan Utama Transformator Jenis Z​

1.1 ​Impedans Sifar Urutan Ultra-Rendah​
Transformator jenis Z cemerlang dalam impedans sifar urutan rendah (≈10Ω), menjadikannya ideal untuk sistem penyambungan arus kecil. Reka bentuk lilitan zigzag mereka membatalkan fluks sifar urutan dalam inti, membolehkan kapasiti gegelung pemadam lengkung hingga 90–100% (berbanding 20% untuk transformator konvensional).

1.2 ​Pengurangan Harmonik​
Sambungan zigzag mengneutralisasi harmonik ketiga, memastikan voltan fasa hampir sinusoidal dan kualiti kuasa yang ditingkatkan. Semasa operasi biasa, mereka menunjukkan impedans urutan positif/negatif yang tinggi dengan kerugian tanpa beban minimal.

1.3 ​Multifungsi​
Transformator jenis Z boleh memainkan peranan ganda sebagai transformator penyambungan dan transformator perkhidmatan stesen, mengurangkan kos infrastruktur. Mereka juga meningkatkan perlindungan petir dengan mengurangkan risiko overvoltan dari penyebaran lonjakan.

2. Skenario Aplikasi Utama​

2.1 ​Integrasi Tenaga Baharu​
Dalam ladang angin/surya, transformator jenis Z menyediakan titik neutral buatan untuk sistem terhubung delta, membolehkan perlindungan relai dan kompensasi beban tidak simetri.

2.2 ​Rangkaian Kabel Bandar​
Untuk sistem dengan arus kapasitif >10A (3–10kV) atau >30A (35kV+), transformator jenis Z menyokong gegelung pemadam lengkung atau resistor untuk menekan overvoltan arcing intermiten.

2.3 ​Sistem Industri dan Kereta Api​

• ​Rangkaian industri: Menyeimbangkan beban, menekan harmonik, dan melindungi peralatan dari arus gangguan.
• ​Transit kereta api: Mengurangkan arus stray dengan menstabilkan potensial rel-ke-tanah (contohnya, Shenzhen Metro mengurangkan risiko korosi sebanyak 60%).

3. Konfigurasi dengan Gegelung Pemadam Lengkung & Resistor Penyambungan​

3.1 ​Gegelung Pemadam Lengkung​

• ​Reka Bentuk: Gunakan gegelung auto-tuning dengan resistor redaman (≈12% reaktansi gegelung) untuk menghadkan resonansi.
• ​Parameter: Sistem 35kV memerlukan resistor 3.77–77.28Ω; arus sisa ≤5A dengan detuning ±5%.

3.2 ​Resistor Penyambungan​

• ​Rumus: R=Up(2–3)ICR = \frac{U_p}{(2–3)I_C}R=(2–3)IC​Up​​, di mana UpU_pUp​= voltan fasa, ICI_CIC​ = arus kapasitif.
• ​Nilai biasa: 5–30Ω untuk sistem 35kV (1000–2000A), 10–15Ω untuk sistem 10kV (15–600A).

​3.3 Perlindungan & Integrasi SCADA​

• CT sifar urutan memantau arus gangguan (contohnya, ambang 1000A untuk sistem 35kV).
• Sistem SCADA bertenaga AI membolehkan respons gangguan dalam milisecond (contohnya, kebolehpercayaan 99.999% Shanghai Metro).

Di sini adalah terjemahan profesional bahasa Inggeris jadual spesifikasi teknikal:

4. Panduan Pemasangan & Pelancaran​

4.1 Pemeriksaan Pra-Pemasangan​

• Sahkan kerja sipil (contohnya, bahagian tertanam, pembuangan) dan integriti peralatan (contohnya, isolasi, bushings).

4.2 ​Pilihan Kawalan Wayar​

• ​Pilihan 1: Sambungan langsung ke transformator utama (ekonomi tetapi kurang dapat dipercayai).
• ​Pilihan 2: Lokasi berasingan dengan pemutus litar (dapat dipercayai lebih tinggi).

​4.3 Protokol Ujian​

• ​Pra-pelancaran: Ukur rintangan DC, isolasi, dan nisbah voltan.
• ​Ujian Beban: Sahkan logik perlindungan melalui gangguan tanah simulasi dan pantau bunyi tanpa beban untuk anormaliti.

5. Pemeliharaan & Pemantauan Cerdas​

5.1 ​Pemeriksaan Rutin​

• Semak tahanan penyambungan (≤4Ω), isolasi, dan keseimbangan beban untuk mencegah overbeban garis neutral.

5.2 ​Pemeliharaan Prediktif Berdasarkan IoT​

• Sensor (contohnya, sensor triaksial VBL12) memantau getaran, suhu, dan kemiringan (sesuai ISO 10816).
• AI berbasis awan meramalkan gangguan 7 hari sebelumnya (contohnya, mengelakkan kerugian $2M di sebuah loji kuasa).

5.3 ​Diagnosis Gangguan​

• Atasi getaran 100Hz (lilitan longgar), voltan titik neutral >15% (ketidakseimbangan sistem), atau kegagalan resistor.

6. Analisis Ekonomi & Kebolehpercayaan​

6.1 ​Kos-Benefit​

• Kos awal 15% lebih tinggi daripada transformator konvensional, tetapi penghematan termasuk:
  • Fungsi berganda (penyambungan + perkhidmatan stesen).
  • Kerusakan petir dan pemeliharaan yang dikurangkan (kos tahunan 30% lebih rendah).
• ROI: ~3 tahun dalam peningkatan grid bandar.

6.2 ​Metrik Kebolehpercayaan​

• Stabiliti sistem 40% lebih tinggi dalam rangkaian kabel.
• Pemeliharaan prediktif mengurangkan masa gangguan sebanyak 60%.