Máy biến áp tiếp địa Rockwill: Khái niệm và sự khác biệt so với máy biến áp lực tiêu chuẩn

Máy biến áp nối đất là thiết bị bảo vệ đặc biệt trong hệ thống điện. Nhiệm vụ cốt lõi của nó là cung cấp điểm trung tính nhân tạo cho các hệ thống phân phối điện áp cao đấu nối tam giác không có điểm trung tính hoặc không thể đưa điểm trung tính ra ngoài. Phần lớn các máy biến áp nối đất sử dụng cấu hình cuộn dây kiểu Zigzag (kiểu Z). Thông qua thiết kế đặc biệt này, chúng tạo ra đường dẫn dòng điện thứ tự không và cùng với cuộn kháng dập hồ quang hoặc tủ điện trở nối đất trung tính, tạo thành một cụm nối đất trung tính hoàn chỉnh, đảm bảo vận hành an toàn và ổn định cho mạng lưới điện.

Máy biến áp nối đất/trung tính kiểu khô

Các chức năng cốt lõi

• Tạo điểm trung tính nhân tạo: Trong mạng phân phối 10 kV và 35 kV, phía hạ áp của máy biến áp chính thường được đấu nối tam giác, khiến hệ thống không có điểm trung tính để truy cập. Khi đấu nối vào thanh cái, cấu hình cuộn dây ba pha đặc biệt của máy biến áp nối đất sẽ hội tụ thành một điểm trung tính chung, cung cấp giao diện vật lý để kết nối thiết bị nối đất.
• Dẫn dòng sự cố thứ tự không: Khi xảy ra sự cố chạm đất một pha, sự mất cân bằng điện áp trên ba pha sẽ sinh ra dòng điện thứ tự không. Cuộn dây kiểu Z cung cấp đường dẫn trở kháng thấp cho dòng điện thứ tự không này, cho phép rơ le bảo vệ nhanh chóng xác định và xử lý sự cố. Nó cũng dập tắt hiệu quả quá điện áp hồ quang nối đất, ngăn ngừa đánh thủng cách điện trong cáp và thiết bị.
• Chức năng tự dùng kép: Một số máy biến áp nối đất được trang bị thêm cuộn dây thứ cấp hạ áp (ví dụ: đấu nối ZNyn), cung cấp điện cho chiếu sáng trạm, nguồn điều khiển và các phụ tải hạ áp khác đồng thời cung cấp điểm trung tính nhân tạo. Loại này được gọi là "máy biến áp nối đất và tự dùng", có thể giảm tổng mức đầu tư dự án.

Sự khác biệt cơ bản giữa máy biến áp nối đất và máy biến áp lực tiêu chuẩn

Máy biến áp nối đất và máy biến áp phân phối/lực tiêu chuẩn khác nhau cơ bản về logic thiết kế nền tảng. Những khác biệt này được thể hiện qua sáu khía cạnh chính:

Máy biến áp khô tiêu chuẩn

1. Cấu hình cuộn dây và phản ứng mạch từ (Sự khác biệt quan trọng nhất)

• Máy biến áp nối đất (Cuộn dây kiểu chữ chi Z): Mỗi trụ lõi mang hai đoạn cuộn dây thuộc các pha khác nhau, được quấn theo các hướng ngược nhau và đấu nối tiếp ngược. Trong quá trình vận hành ba pha cân bằng bình thường, từ thông thuận và từ thông nghịch triệt tiêu lẫn nhau, dẫn đến hầu như không có tổn hao kích từ trong lõi. Khi xảy ra sự cố chạm đất một pha, từ thông không từ các pha khác nhau sẽ cùng hướng trên cùng một trụ lõi và tăng cường lẫn nhau, tạo ra tổng trở không thấp được kiểm soát, được thiết kế đặc biệt để dẫn dòng điện sự cố chạm đất.
• Máy biến áp điện lực tiêu chuẩn (Cuộn dây thông thường Yyn/Dyn): Mỗi trụ lõi chỉ mang toàn bộ cuộn dây của chính pha đó. Thiết kế này nhằm mục đích truyền tải công suất phụ tải thuận và nghịch. Các máy biến áp như vậy có tổng trở rất cao đối với dòng điện không; từ thông không chỉ có thể chạy dọc theo các đường mạch rò. Việc ép một máy biến áp như vậy đóng vai trò là điểm trung tính nối đất sẽ gây ra hiện tượng quá nhiệt nghiêm trọng và có khả năng làm hỏng thiết bị.

2. Mục tiêu thiết kế và tiêu chí đánh giá

• Máy biến áp nối đất: Ưu tiên thiết kế là các yêu cầu về tổng trở không và khả năng chịu đựng các sự cố chạm đất trong thời gian ngắn. Công suất định mức của nó không được tính toán dựa trên kVA phụ tải liên tục mà được xác định bởi dòng điện dung chạm đất của hệ thống và các yêu cầu về khả năng chịu nhiệt ngắn hạn, thường được định mức trên cơ sở chế độ làm việc ngắn hạn 10 giây hoặc 30 giây. Với cùng một công suất định mức, kích thước vật lý của nó thường lớn hơn so với máy biến áp tiêu chuẩn. Thông số kỹ thuật lõi là "khả năng chịu đựng dòng sự cố chạm đất một pha lớn trong thời gian ngắn"; khả năng mang phụ tải bình thường dài hạn không phải là mối quan tâm chính.
• Máy biến áp điện lực tiêu chuẩn: Mục tiêu cốt lõi là truyền tải liên tục và hiệu quả phụ tải tác dụng và phản kháng ba pha. Thiết kế tập trung vào tổn hao phụ tải, giới hạn tăng nhiệt và khả năng mang phụ tải dài hạn, không xem xét đến việc vận hành dòng sự cố không duy trì.

3. Điều kiện vận hành và đặc tính phụ tải

• Máy biến áp nối đất: Chế độ vận hành có thể được mô tả là "không tải dài hạn, quá tải ngắn hạn". Trong quá trình vận hành lưới điện bình thường, nó dành phần lớn thời gian ở trạng thái không tải với dòng kích từ tối thiểu và tổn hao rất thấp. Chỉ trong thời gian ngắn xảy ra sự cố chạm đất, nó mới mang dòng sự cố không đáng kể.
• Máy biến áp điện lực tiêu chuẩn: Vận hành có phụ tải quanh năm, truyền tải điện năng liên tục. Tổn hao phụ tải là chỉ số chính về mức tiêu thụ năng lượng vận hành hàng ngày của nó.

4. Đặc tính tổng trở kép

• Máy biến áp nối đất: Thể hiện bản chất tổng trở kép — "tổng trở thuận rất cao, tổng trở không rất thấp". Trong quá trình vận hành bình thường, tổng trở cao có nghĩa là nó hầu như không tiêu thụ công suất; trong khi xảy ra sự cố, tổng trở thấp cung cấp một đường dẫn rõ ràng cho dòng điện không.
• Máy biến áp điện lực tiêu chuẩn: Tổng trở không rất cao, khiến cho việc dòng điện không đi qua hầu như là không thể. Việc ép một điểm trung tính nối đất thông qua một máy biến áp như vậy để mang dòng điện không có thể dễ dàng gây ra quá áp cộng hưởng sắt từ, gây nguy hiểm cho thiết bị mạng lưới.

5. Vai trò chức năng và vị trí hệ thống

• Máy biến áp nối đất: Một thiết bị bảo vệ cấp hệ thống có vai trò chính là bảo vệ quá áp và hỗ trợ bảo vệ sự cố chạm đất. Nó không thực hiện các chức năng truyền tải hoặc phân phối điện năng thông thường.
• Máy biến áp điện lực tiêu chuẩn: Một thiết bị truyền tải năng lượng và là trung tâm cốt lõi để biến đổi điện áp (tăng áp, hạ áp) và phân phối điện năng trong mạng lưới.

6. Yêu cầu thiết bị liên quan

• Máy biến áp nối đất: Điểm trung tính của nó phải được sử dụng cùng với thiết bị hạn dòng hoặc bù chuyên dụng, chẳng hạn như tủ nối đất điện trở thấp, cuộn dập hồ quang hoặc cuộn kháng nối đất, để tạo thành một hệ thống bảo vệ chạm đất hoàn chỉnh.
• Máy biến áp điện lực tiêu chuẩn: Điểm trung tính của nó thường được nối đất đơn giản theo yêu cầu của hệ thống (ví dụ: nối đất trực tiếp hoặc không nối đất), mà không cần thêm thiết bị hạn dòng hoặc dập hồ quang phức tạp.

Tóm tắt sự khác biệt cơ bản

Máy biến áp lực tiêu chuẩn là thiết bị truyền tải năng lượng với mục đích "truyền tải công suất tải ba pha". Cấu hình dây quấn của nó ngăn cản việc dẫn dòng điện thứ tự không. Ngược lại, máy biến áp nối đất kiểu Z là thiết bị cấp bảo vệ có mục đích cốt lõi duy nhất là "tạo ra điểm trung tính nhân tạo và dẫn dòng sự cố chạm đất thứ tự không". Nó chấp nhận tổn hao không tải định mức rất thấp để đổi lấy sự an toàn và độ tin cậy của lưới điện trong điều kiện sự cố chạm đất một pha.

Biên tập từ：Echo