Máy biến áp nối đất kiểu khô được thiết kế phổ biến với kiểu đấu Zig-Zag, bởi vì cấu trúc cuộn dây này mang lại trở kháng kích từ cao đối với dòng điện thứ tự thuận và thứ tự nghịch trong quá trình vận hành bình thường, đồng thời cung cấp trở kháng thấp đối với dòng điện thứ tự không trong các sự cố chạm đất một pha.
Điều này cho phép tạo ra một điểm trung tính nhân tạo và cung cấp đường dẫn tin cậy cho dòng điện thứ tự không trong các mạng phân phối điện áp trung.
So với các máy biến áp đấu sao hoặc tam giác thông thường, máy biến áp nối đất Zig-Zag phù hợp hơn cho các ứng dụng nối đất trong mạng điện áp trung, nhà máy điện gió và điện mặt trời, hệ thống phân phối công nghiệp và trung tâm dữ liệu.
1. Máy biến áp nối đất có chức năng gì?
Trong nhiều mạng điện áp trung, phía thứ cấp của máy biến áp chính được đấu tam giác, hoặc không thể truy cập trực tiếp vào điểm trung tính. Trong những trường hợp như vậy, không có điểm trung tính tự nhiên để kết nối cuộn kháng dập hồ quang, điện trở nối đất trung tính hoặc thiết bị bảo vệ thứ tự không.
Máy biến áp nối đất được sử dụng để:
- Tạo ra điểm trung tính nhân tạo N;
- Kết nối cuộn kháng dập hồ quang, điện trở nối đất trung tính, hoặc cuộn kháng;
- Cung cấp đường dẫn trở lại cho dòng điện thứ tự không trong các sự cố chạm đất;
- Hạn chế quá điện áp do hồ quang và cải thiện độ nhạy của bảo vệ thứ tự không;
- Tùy chọn cung cấp nguồn phụ trợ thông qua cuộn dây thứ cấp.
Máy biến áp nối đất kiểu khô thường sử dụng cách điện đúc nhựa hoặc tẩm phủ. Chúng không chứa dầu, chống cháy và phù hợp cho các trạm biến áp trong nhà, phòng đóng cắt và các nhà máy năng lượng tái tạo.
2. Cấu trúc của cuộn dây Zig-Zag
Cuộn dây Zig-Zag, còn được gọi là cuộn dây Zig-Zag hoặc hình chữ chi, được tạo thành bằng cách chia mỗi cuộn dây pha thành hai phần bằng nhau. Hai phần này được quấn trên các trụ lõi khác nhau và đấu nối ngược cực tính.
Các đặc điểm chính:
- Mỗi pha có hai phần cuộn dây với số vòng dây bằng nhau;
- Hai phần được đặt trên các trụ lõi khác nhau;
- Các cuộn dây được đấu chéo với cực tính ngược nhau;
- Các đầu cuối của cuộn dây ba pha được nối lại với nhau để tạo thành điểm trung tính N;
- Các đầu dây được nối với các pha A, B và C.
Bằng cách này, điện áp của mỗi pha không được hỗ trợ bởi một cuộn dây đơn trên một trụ lõi, mà bởi hai cuộn dây nằm trên các trụ khác nhau. Điều này tạo ra mối quan hệ vectơ “zig-zag” điển hình.
3. Nguyên lý hoạt động
Vận hành bình thường
Dưới điện áp ba pha cân bằng, chỉ có dòng điện thứ tự thuận và thứ tự nghịch chạy qua máy biến áp nối đất. Do cấu trúc cuộn dây đấu chéo, máy biến áp có trở kháng kích từ cao.
Do đó, trong quá trình vận hành bình thường:
- Chỉ có dòng điện kích từ và tổn hao nhỏ chạy qua;
- Máy biến áp hoạt động gần như không tải;
- Tác động đến hoạt động ba pha bình thường là tối thiểu;
- Tổn hao mạng bổ sung rất thấp.
Sự cố chạm đất một pha
Khi xảy ra sự cố chạm đất một pha, điện áp thứ tự không và dòng điện thứ tự không xuất hiện. Dòng điện thứ tự không trở lại qua đất và chạy vào điểm trung tính của máy biến áp nối đất.
Trong cuộn dây Zig-Zag, dòng điện thứ tự không trong ba pha đồng pha. Do đấu chéo, từ ampe thứ tự không trên cùng một trụ lõi sẽ triệt tiêu lẫn nhau. Kết quả là, từ thông kích từ thứ tự không rất nhỏ, và trở kháng thứ tự không chủ yếu được xác định bởi điện kháng rò.
Điều này mang lại cho máy biến áp nối đất trở kháng thứ tự không tương đối thấp, cho phép dòng điện thứ tự không chạy tin cậy qua điểm trung tính và thiết bị nối đất.
Cần lưu ý rằng trở kháng thứ tự không không phải bằng không. Máy biến áp nối đất Zig-Zag chủ yếu được sử dụng để cung cấp điểm trung tính nhân tạo và mang dòng điện thứ tự không, không phải để truyền tải công suất tác dụng.
4. Tại sao kiểu đấu Zig-Zag được ưu tiên
Trở kháng thứ tự không thấp
Máy biến áp nối đất Zig-Zag cung cấp đường dẫn ổn định cho dòng điện sự cố chạm đất. Khi sử dụng với điện trở nối đất trung tính, chúng giúp bảo vệ thứ tự không hoạt động nhanh chóng và có chọn lọc. Khi sử dụng với cuộn kháng dập hồ quang, chúng hỗ trợ bù dòng điện dung và dập hồ quang.
Tổn hao bình thường thấp
Do máy biến áp hoạt động gần như không tải trong điều kiện bình thường, dòng điện kích từ và tổn hao lõi thép luôn ở mức thấp. Điều này làm cho việc kết nối lâu dài với mạng lưới trở nên hợp lý về mặt kỹ thuật.
Sử dụng tốt hơn công suất cuộn kháng dập hồ quang
Các máy biến áp thông thường có thể bị hạn chế bởi trở kháng thứ tự không, tổn hao bổ sung và độ tăng nhiệt khi sử dụng cho mục đích nối đất. Máy biến áp nối đất Zig-Zag, nếu được thiết kế theo các tiêu chuẩn hiện hành và được xác minh về độ tăng nhiệt cũng như thời gian sự cố, có thể mang tải phù hợp với định mức của cuộn kháng dập hồ quang hoặc điện trở nối đất được kết nối.
Cuộn dây phụ trợ tùy chọn
Nhiều máy biến áp nối đất Zig-Zag kiểu khô được thiết kế với kiểu đấu ZNyn hoặc ZNyn11. Phía cao áp sử dụng kiểu đấu Zig-Zag để tạo điểm trung tính, trong khi phía hạ áp cung cấp cuộn dây thứ cấp đấu sao để cấp nguồn phụ trợ. Nhóm đấu nối chính xác phải tuân theo thiết kế sản phẩm và các tiêu chuẩn hiện hành.
Phù hợp cho các ứng dụng trong nhà và năng lượng tái tạo
Kết cấu kiểu khô tránh sử dụng dầu cách điện, giảm nguy cơ cháy và đơn giản hóa việc lắp đặt cũng như bảo trì. Điều này làm cho nó phù hợp cho các trạm biến áp trong nhà, phòng phân phối, trang trại gió, nhà máy điện mặt trời và các cơ sở công nghiệp.
5. So sánh với máy biến áp thông thường
| Hạng mục |
Máy biến áp tiếp địa zíc-zắc |
Máy biến áp Y/Δ thông thường |
| Chức năng chính |
Tạo điểm trung tính nhân tạo, mang dòng điện thứ tự không |
Biến đổi điện áp, truyền tải công suất |
| Vận hành bình thường |
Gần như không tải |
Thường có tải |
| Tổng trở thứ tự không |
Tương đối thấp |
Phụ thuộc vào cấu trúc lõi và cách đấu nối |
| Ứng dụng cuộn dập hồ quang |
Phù hợp trong điều kiện định mức |
Thường bị hạn chế |
| Tính khả dụng của điểm trung tính |
Có |
Phụ thuộc vào cách đấu nối hệ thống |
Các máy biến áp ba trụ thông thường không có cuộn dây ổn định đấu tam giác hoặc đường dẫn từ thông thứ tự không chuyên dụng thường có khả năng chịu dòng điện thứ tự không hạn chế và không nên được thay thế đơn giản bằng máy biến áp tiếp địa Zig-Zag mà không có xác minh chi tiết.
6. Tóm tắt
Máy biến áp tiếp địa kiểu khô Zig-Zag cung cấp điểm trung tính nhân tạo cho các hệ thống trung áp. Nó hoạt động gần như không tải trong điều kiện bình thường và cung cấp tổng trở thứ tự không thấp trong các sự cố chạm đất, hỗ trợ cuộn dập hồ quang, điện trở tiếp địa trung tính và bảo vệ thứ tự không. Các kiểu đấu nối điển hình bao gồm ZNyn và ZNyn11, với các cuộn dây phụ tùy chọn.
Đối với các dự án quốc tế, các thuật ngữ sau thường được sử dụng:
- Đấu nối Zig-Zag / Cuộn dây Zig-Zag
- Máy biến áp tiếp địa / Máy biến áp nối đất
- Tổng trở thứ tự không
- Điểm trung tính nhân tạo
- Cuộn dập hồ quang / Cuộn Petersen
- Điện trở tiếp địa trung tính
Cần lưu ý rằng máy biến áp tiếp địa Zig-Zag không phải là máy biến áp lực thông thường. Công suất của nó phải được xác định dựa trên dòng điện dung của hệ thống, định mức cuộn dập hồ quang, giá trị điện trở tiếp địa trung tính, thời gian sự cố, giới hạn tăng nhiệt độ và việc có yêu cầu tải thứ cấp hay không.
Nếu bạn đang tìm nguồn cung ứng thiết bị hoặc xem xét các đề xuất kỹ thuật, một Nhà máy sản xuất máy biến áp tiếp địa trung tính chuyên nghiệp tại Trung Quốc có thể hỗ trợ xác minh thiết kế chi tiết, thử nghiệm tại nhà máy và tùy chỉnh cho các hệ thống tiếp địa trung áp và cao áp.
Đăng nhập
