Dağıtım Topraklama Transformatörleri Neden Ezici Çoğunlukla Zig-Zag Sargı Kullanır?

1. Verimli Bir Sıfır Dizisi Akım Yolu İçin Çok Düşük Sıfır Dizisi Empedansı

Bu, zikzak sargının temel fiziksel avantajıdır. Bir zikzak transformatörün her faz sargısı ikiye bölünür ve iki farklı nüve bacağına zıt yönlerde sarılır. Tek faz-toprak arızası oluştuğunda, nüve içindeki sıfır dizisi akılar, sargıların özel ters bağlantısı nedeniyle birbirini götürür ve bu da son derece düşük sıfır dizisi empedansı ile sonuçlanır.

Buna karşılık, geleneksel Y veya Δ transformatörlerin sıfır dizisi akısı yalnızca kaçak akı yolu üzerinden akabilir ve bu da çok yüksek sıfır dizisi empedansına yol açar. Zikzak bağlantının düşük empedans özelliği, arıza akımının sorunsuz bir şekilde akmasını sağlayarak koruma röleleri için yeterli sinyali temin eder.

Üç Fazlı Nötr Topraklama/Topraklama Transformatörü

2. Yüksek Kapasite Kullanımı, Geleneksel Transformatörlerin "%20 Sınırını" Yıkmak

Dağıtım şebekesine bir ark söndürme bobini veya topraklama direnci eklendiğinde, zikzak bağlantı yüksek ekonomik verimlilik gösterir. Standart bir dağıtım transformatörü, bir ark söndürme bobinini taşımak için topraklama transformatörü olarak kullanılıyorsa, bobin kapasitesi transformatör kapasitesinin %20'sini aşmamalıdır. Buna karşılık, kendi kendini dengeleyen manyetik devre tasarımı sayesinde, bir zikzak topraklama transformatörü kendi kapasitesinin büyük çoğunluğunu ark söndürme bobini yükü olarak taşıyabilir.

Pratik mühendislik seçiminde, bir zikzak topraklama transformatörünün birincil taraf nominal kapasitesi genellikle ark söndürme bobini kapasitesinden biraz daha büyük seçilir.

3. İkincil Sargı Gerektirmez, Yüksüz Kaybı En Aza İndirir

Geleneksel bir transformatörün birincil nötrü topraklanmışsa, sıfır dizisi akımı için kapalı bir yol sağlamak üzere ikincil bir sargı (örneğin bir delta sargısı) gereklidir; aksi takdirde mıknatıslandırma empedansı son derece yüksek olur ve sıfır dizisi akımı akamaz. Bir zikzak bağlantı, ikincil bir sargı gerektirmeden bir sıfır dizisi yolu oluşturur.

Normal sistem çalışması sırasında, zikzak topraklama transformatörü açık devre durumundaymış gibi davranır. Nötr nokta gerilimi sıfıra yakın olduğundan, sargılardan yalnızca çok küçük bir mıknatıslandırma akımı akar ve bu da son derece düşük yüksüz kayba yol açar. Sıfır dizisi arıza akımı yalnızca tek faz-toprak arızasının kısa süresi boyunca akar (sıfır dizisi koruma çalışması için saniyeler içinde veya ark söndürme bobini telafisi sırasında 2 saate kadar).

4. Üçüncü Harmonik Bastırma, Gerilim Dalga Formunu İyileştirme

Doğrultucular ve değişken frekanslı sürücüler gibi doğrusal olmayan yükler önemli miktarda üçüncü harmonik akım üretir. Geleneksel üç fazlı dört telli sistemlerde, üçüncü harmonik akımlar nötr iletkeninde birikir ve bu da aşırı nötr akımına ve ciddi ısınmaya neden olur. Zikzak bağlantı, üçüncü harmonik akımlara düşük empedans sunarak bunların sargılar içinde dolaşmasına ve birbirini götürmesine olanak tanır, böylece faz gerilimi ve nötr akımındaki harmonik içeriği etkili bir şekilde azaltır.

5. Manyetik Devre Dengeleme, Derin Nüve Doygunluğunu Önleme

Tek faz-toprak arızası sırasında topraklanmamış nötr sistemde, sağlam fazların faza-toprak gerilimi hat gerilimine yükselir (yani sqrt(3) kat artış). Geleneksel üç bacaklı nüve transformatörü için bu gerilim kayması kolayca derin nüve doygunluğuna neden olabilir ve ciddi durumlarda transformatöre zarar verebilir. Bir zikzak bağlantıda, her faz sargısı iki nüve bacağına dağıtılır ve arızalar sırasındaki manyetomotor kuvvetler çapraz bağlaşım yoluyla kendi kendini dengelemesini sağlayarak nüve doygunluğunu etkili bir şekilde önler ve tek fazlı arıza süresi boyunca termal kararlılığı garanti eder.

Özet

Dağıtım şebekelerinde zikzak topraklama transformatörlerinin kullanımı, esasen orijinal şebeke yapısını değiştirmeden yapay bir düşük empedanslı nötr nokta oluşturmanın bir yoludur. Aşağıdaki mühendislik zorluklarını çözer:

• Normal çalışma sırasında: Nötr nokta gerilimi sıfıra yakındır, yüksüz kayıplar minimumdadır ve üç fazlı gerilim dengesi etkilenmez.
• Arıza sırasında: Çok düşük sıfır dizisi empedansı, arıza akımı için tanımlanmış bir yol sağlayarak ark söndürme bobini kompanzasyonunu veya koruma rölesi çalışmasını garanti eder.
• Ekonomi ve güvenlik: Geleneksel transformatörlerin %20 kapasite sınırlamasını aşar ve güçlü doyuma karşı dayanıklılık sunarak, 6 kV, 10 kV ve 35 kV dağıtım şebekelerinde yapay nötr noktalar oluşturmak için standart ve en uygun seçim haline gelir.

Düzenleyen Kaynak：Echo