„Jiangshan Scotech Electrical Co., Ltd“
Įžeminimo transformatoriaus apžvalga
Oct 13, 2025
Palik žinutę
Įžeminimo transformatorius, taip pat žinomas kaip įžeminimo transformatorius, yra pagalbinio transformatoriaus tipas, naudojamas trijų - fazių elektros energijos tiekimo sistemose. Paprastai jis naudojamas energijos sistemose be natūralaus neutralaus taško, kad būtų sukurta dirbtinė nulinė jungtis įžeminimui tiesiogiai arba per varžą, pavyzdžiui, lanko slopinimo reaktorių, rezistorių arba srovę - ribojantį reaktorių. Esant įžeminimo gedimams nuo - iki - linijos, jis siūlo mažą - varžos kelią nulinėms - sekos gedimų srovėms (tuo pačiu turi didelę varžą teigiamos ir neigiamos sekos srovėms), riboja gedimų sroves ir pereinamuosius viršįtampius, kad būtų užtikrintas patikimas įžeminimo apsaugos sistemos veikimas; be to, jis paprastai teka trumpos - grandinės įžeminimo srovę, kol grandinės pertraukiklis pašalina gedimą, todėl turi trumpą - laiko reitingą. Įžeminimo transformatoriaus kVA vertė priklauso nuo normalios linijos - iki - neutralios įtampos ir gedimo srovės vertės per nurodytą laiką, pvz., nuo sekundžių iki minučių. Be to, jis gali naudoti antrinę (žemos - įtampos) apviją, kad nuolat tiektų maitinimą pastočių stotims, ir įgalina trikampio - sujungtas trijų - fazių sistemas, kad būtų galima pritaikyti fazių - ir - neutralias apkrovas, suteikiant srovės grįžimo kelią į neutralę; vienfazių - gedimų metu jis riboja gedimo srovę neutralėje, kad pagerintų elektros linijos atkūrimą.
I. Įžeminimo transformatorių tipai
1. Yₙ,d-prijungtas įžeminimo transformatorius
Tai trifazis{0}}transformatorius su awye-prijungtas (Yₙ, su neutraliu laidu)pirminė apvija ir adelta-prijungtas (d)antrinė apvija.
Trikampio-prijungta antrinė apvija gali nešti cirkuliuojančią srovę, kad subalansuotų srovę pirminėje apvijoje.
Trikampio antrinė apvija taip pat gali būti prijungta kaipatvira delta; įstačius rezistorius arba reaktorius atvirame gale, galima reguliuoti įžeminimo transformatoriaus nulinės -nuoseklios varžą.
Be to, antrinės apvijos gnybtai gali būti išvesti kaip pagalbinis pastotės maitinimo šaltinis.
2. Zₙ-prijungtas (zig-zag-prijungtas) įžeminimo transformatorius
Tai trifazis{0}}transformatorius suzig{0}}zag-prijungtos apvijos.
Dėl būdingo zig{0}}zig{0}}apvijų prijungimo režimo, gedimų srovės gali būti tarpusavyje subalansuotos tarp dviejų nuosekliai -sujungtų apvijų.
Prie šio transformatoriaus galima pridėti žemos -tampos apviją, kuri veiktų kaip pagalbinis pastotės maitinimo šaltinis.
Papildomos pastabos dėl veikimo ir struktūros
- Struktūra: Įžeminimo transformatoriai yra struktūriškai panašūs į įprastus trijų{0}}gyslių-tipo galios transformatorius.
- Normalus veikimas: Per pirminę įžeminimo transformatoriaus pusę teka tik žadinimo srovė; antrinė pusė (jei yra) neturi srovės.
- Vienfazis{0}}įžeminimo gedimas: tiek trikampio-prijungtose pastotės pagrindinės transformatoriaus apvijose, tiek įžeminimo transformatoriaus trifazėse Tinkamai parinkus srovės -ribojančią varžą Z, fazės-trumpojo jungimo-srovę galima valdyti taip, kad ji neviršytų pagrindinės transformatoriaus apvijų vardinės fazės srovės. Standartinė tokios trumpojo jungimo srovės trukmė- yra 10 sekundžių.
II. Įžeminimo transformatoriaus veikimo principas
Esant normaliam darbui, pirminė įžeminimo transformatoriaus apvija jungiasi prie elektros sistemos fazinių laidų, o antrinė jos apvija yra įžeminta. Šiuo metu transformatorius veikia kaip įprastas transformatorius, padidindamas arba sumažindamas įtampą pagal reikalavimus.
Norint apriboti gedimų sroves, įžeminimo transformatoriaus varža kartu su bet kokiais papildomais įžeminimo rezistoriais ar reaktoriais riboja gedimų srovių, tekančių per sistemą, dydį. Valdydamas šias gedimų sroves, įžeminimo transformatorius padeda išlaikyti sistemos stabilumą ir apsaugo jautrią įrangą nuo pažeidimų.
Kai sistemoje atsiranda gedimas (pvz., linijos -į-įžeminimas), gedimų srovės teka per antrinę įžeminimo transformatoriaus apviją į žemę. Taip sukuriamas mažas -impedanso kelias, kad gedimų srovės galėtų saugiai išsisklaidyti, išvengiant įrangos sugadinimo ir sumažinant elektros pavojų.
Saugumo ir apsaugos požiūriu įžeminimo transformatorius užtikrina darbuotojų ir įrangos saugumą elektros sistemoje, užtikrindamas patikimą kelią į žemę. Tai padeda išvengti elektros smūgių, gaisrų ir kitų pavojų, susijusių su gedimo sąlygomis, taip prisidedant prie saugesnės darbo aplinkos ir geresnio sistemos patikimumo.
III. Įžeminimo transformatoriaus funkcija
Įžeminimo transformatorius yra specializuota elektros įranga, sukurta siekiant pašalinti neutralių taškų trūkumą konkrečiose elektros tinklo konfigūracijose ir užtikrinti saugų sistemos veikimą, kai atsiranda įžeminimo gedimų. Jo pagrindinės funkcijos ir darbo charakteristikos daugiausia atsispindi šiais aspektais:
1. Numatykite dirbtinį neutralų tašką pagrindinei įrangai
Mažose{0}}srovių įžeminimo sistemose lanko slopinimo ritė yra labai svarbi kompensuojant įžeminimo talpinę srovę, kai elektros tinkle yra vienfazis{1}}įžeminimo gedimas. Tačiau trikampio{3}}prijungtoje pagrindinio transformatoriaus pusėje (bendra konfigūracija pagrindinių transformatorių skirstomosios įtampos pusėje 6 kV, 11 kV ir 33 kV elektros tinkluose) neturi natūralaus neutralaus taško, todėl neįmanoma tiesiogiai įdiegti lanko slopinimo ritės.
Įžeminimo transformatorius išsprendžia šią problemą sukurdamas andirbtinis neutralus taškas. Šis neutralus taškas ne tik leidžia efektyviai prijungti lanko slopinimo ritę, bet ir yra įžeminimo rezistoriaus prijungimo taškas. Kai elektros tinklas pasirenka neįžemintą neutralų darbo režimą (dėl savo paprastumo ir mažų investicijų įprastas režimas ankstyvoje elektros tinklo tiesimo stadijoje), dirbtinis įžeminimo transformatoriaus nutiestas neutralus taškas tampa pagrindine prielaida vėlesniam apsaugos nuo gedimų būdui.
2. Sumažinkite neįžemintų neutralių sistemų riziką ir užtikrinkite patikimus apsaugos veiksmus
Nors neįžemintose neutraliose sistemose linijos įtampa išlieka simetriška, kai įvyksta vienfazis -įžeminimo gedimas (turi mažai įtakos nuolatiniam vartotojų energijos suvartojimui), šis pranašumas galioja tik tada, kai įžeminimo talpinė srovė yra maža (mažiau nei 10 A; pereinamieji gedimai gali užgesti net automatiškai). Plečiantis energetikos pramonei ir daugėjant miesto kabelių grandinių, įžeminimo talpinė srovė dažnai viršija 10 A, todėl kyla trys pagrindiniai pavojai:
Protarpinis įžeminimo lanko užgesimas ir užsidegimas, sukuriantis lanko įžeminimo viršįtampą (iki 4U, kur U yra normalios fazės įtampos didžiausia vertė), pažeidžianti įrangos izoliaciją;
Nuolatiniai lankai, sukeliantys oro disociaciją, kuris lengvai sukelia fazių{0}}į-trumpąjį jungimą;
Feromagnetinio rezonanso viršįtampis, galintis perdegti įtampos transformatorius arba sukelti iškroviklio sprogimus.
Prijungus įžeminimo rezistorių prie dirbtinio neutralaus taško, įžeminimo transformatorius sistemai suteikia pakankamai nulinės-sekos srovės ir nulinės-sekos įtampos. Tai leidžia labai jautriam nulinės-sekos apsaugos įtaisui greitai nustatyti vienfazius-įžeminimo gedimus ir per trumpą laiką nutraukti sugedusią liniją, iš esmės užkertant kelią pirmiau nurodytai rizikai plėstis ir apsaugoti tinklo įrangos izoliaciją bei bendrą saugų elektros tinklo veikimą.
3. Parodykite specialias elektromagnetines charakteristikas, kad būtų galima prisitaikyti prie gedimo sąlygų
Įžeminimo transformatorius turi unikalias įvairių tipų srovių varžos charakteristikas, kurios yra stabilaus jo veikimo pagrindas:
Didelė varža teigiamos ir neigiamos sekos srovėms: Normaliomis darbo sąlygomis įžeminimo transformatoriaus apvijomis teka tik nedidelė žadinimo srovė. Šiuo metu transformatorius yra neapkrautas (daugelis įžeminimo transformatorių net neturi antrinių apvijų, o tai dar labiau supaprastina jų struktūrą pagal šį neapkrautą scenarijų).
Maža varža iki nulinės{0}}sekos srovės: Įžeminimo transformatorius paprastai naudoja Z-tipo (zigzago) laidus, kur kiekviena fazinė ritė yra apvyniota atitinkamai ant dviejų geležinių gyslų polių. Kai dėl įžeminimo gedimo sukuriama nulinės -sekos srovė, dvi to paties geležinės šerdies poliaus apvijos nuosekliai sujungiamos atvirkštiniu poliškumu. Jų sukeltos elektrovaros jėgos yra vienodo dydžio ir priešingos krypties, todėl viena kitą panaikina-, todėl susidaro itin maža nulinės-sekos varža (apie 10 Ω, daug mažesnė nei įprastų transformatorių). Ši maža varža užtikrina, kad nulinės-sekos srovė galėtų sklandžiai tekėti per neutralaus taško įžeminimo rezistorių ir įžeminimo transformatorių, sudarydama sąlygas apsaugoti nuo gedimų.
Ši varžos charakteristika taip pat lemia įžeminimo transformatoriaus veikimo režimą:Ilgalaikė-neapkrova ir trumpalaikė{1}}perkrova. Jis veikia tik nuo įžeminimo gedimo atsiradimo iki to momento, kai nulinės-sekos apsauga nutraukia sugedusią liniją, o gedimo srovė per ją praeina tik trumpai.
4. Pagerinkite derinimo efektyvumą ir sumažinkite investicijų išlaidas
Palyginti su įprastais transformatoriais, įžeminimo transformatorius turi akivaizdžių pranašumų derinant su lanko slopinimo ritėmis: taisyklės numato, kad naudojant paprastus transformatorius su lanko slopinimo ritėmis, lanko slopinimo ritės galia negali viršyti 20 % transformatoriaus galios; o Z- tipo įžeminimo transformatoriai gali suderinti lanko slopinimo rites su 90% ~ 100% savo pajėgumo, todėl žymiai pagerėja talpinės srovės kompensavimo efektyvumas.
Be to, kai kurie įžeminimo transformatoriai gali būti prijungti prie antrinių apkrovų realizuojant įžeminimo apsaugos funkcijas. Tai reiškia, kad jie gali pakeisti įprastus paskirstymo transformatorius pagal tam tikrus scenarijus, integruoti dvi funkcijas į vieną įrenginį ir efektyviai sumažinti bendras investicijų į elektros tinklo statybą išlaidas.
Apibendrinant galima teigti, kad įžeminimo transformatorius yra ne tik „neutraliojo taško statytojas“ elektros tinkluose, kuriuose nėra natūralių neutralių taškų, bet ir „gedimų apsauga“, optimizuojanti srovės varžos charakteristikas ir užtikrinanti patikimą apsaugą. Dėl ypatingos struktūros ir veikimo režimo jis yra nepakeičiama pagrindinė įranga šiuolaikiniuose elektros tinkluose, ypač miesto elektros tinkluose, kuriuose yra didelės talpinės srovės.
IV. Įžeminimo transformatoriaus taikymas
Pagrindinė įžeminimo transformatoriaus funkcija yra užtikrinti aneutralus įžeminimo taškasneįžemintoms arba žemos srovės{0}}įžemintoms maitinimo sistemoms. Jis daugiausia naudojamas scenarijuose, kai reikalingas įžeminimas, kad būtų užtikrinta apsauga nuo gedimų ir įtampos stabilumas, apimantis skirstomuosius tinklus, pramonės sritis, naujas energijos sistemas ir kt.
1. Vidutinės ir žemos įtampos paskirstymo tinklai
Tai pati pagrindinė įžeminimo transformatorių taikymo sritis, ypač tinkama vidutinės{0}}tampos paskirstymo sistemoms, pvz., 10 kV ir 20 kV.
- Dauguma vidutinės{0}}įtampos skirstomųjų tinklų naudoja „neįžemintą neutralų“ arba „nulį įžemintą per lanko slopinimo ritę“ režimą ir jiems iš prigimties trūksta natūralaus neutralaus įžeminimo taško.
- Įžeminimo transformatoriai suteikia neutralų gnybtą per žvaigždės (Y) jungtį, kuri tada prijungiama prie žemės naudojant įžeminimo rezistorių arba lanko slopinimo ritęvienos{0}}fazės įžeminimo gedimų valdymas.
- Funkcija: kai linijoje įvyksta vienfazis -įžeminimo gedimas, jis gali apriboti gedimo srovę, užkirsti kelią įrangos pažeidimams dėl viršįtampių ir padėti relės apsaugos įrenginiams greitai nustatyti gedimo vietą.
2. Pramoninės aukštos įtampos{1}}įrangos sistemos
Aukštos įtampos varikliams, transformatoriams ir kitai įrangai didelėse gamyklose ir pramoniniuose parkuose dažnai reikia įžeminimo transformatorių, kad būtų užtikrintas eksploatavimo saugumas.
- Pramoninėse sistemose aukštos -tampos varikliai (6 kV, 10 kV), lygintuvų įranga ir kt., jei jie suprojektuoti su neįžemintu nuliu, yra linkę į fazinius trumpuosius jungimus dėl izoliacijos gedimo.
- Įžeminimo transformatoriai suteikia neutralų įžeminimo tašką tokios įrangos maitinimo sistemai ir bendradarbiauja su įžeminimo apsaugos įtaisais, kad įgyvendintųgedimo srovės aptikimas ir greitas išjungimas.
- Tipiški scenarijai: aukštos{0} įtampos maitinimo sistemos naftos chemijos, metalurgijos ir kasybos pramonėje, kurios turi užtikrinti nuolatinę gamybą ir užkirsti kelią gedimų plėtrai.
3. Naujos energijos gamybos sistemos
Įžeminimo transformatoriai yra pagrindinė pagalbinė įranga fotovoltinių elektrinių ir vėjo jėgainių slėginėse stotyse ir surinkimo linijose.
- Naujose energijos sistemose inverteriai ir dėžės{0}}transformatoriai paprastai naudoja „neįžemintą neutralų“ dizainą, kad sumažintų įžeminimo gedimų poveikį energijos gamybos efektyvumui.
- Įžeminimo transformatoriai suteikia neutralius įžeminimo taškus 110 kV ir 35 kV sistemoms stiprintuvo stotyse ir bendradarbiauja su įžeminimo rezistoriais, kad apribotų gedimų srovę ir apsaugotų tikslią įrangą, pvz., keitiklius ir transformatorius.
- Funkcija: neleiskite visam elektros energijos gamybos įrenginiui išjungti dėl vienfazių{0}}įžeminimo gedimų ir pagerinkite naujų energijos sistemų maitinimo patikimumą.
4. Specialios-scenarijaus maitinimo sistemos
Kai kuriuose specialiuose scenarijuose, kuriems taikomi aukšti saugos reikalavimai, taip pat reikalingi įžeminimo transformatoriai, kad būtų užtikrinta tiksli įžeminimo apsauga.
- Geležinkelio traukos maitinimo šaltinis: Greitųjų -geležinkelių ir metro traukos pastotėse 27,5 kV traukos tinklas naudoja vienfazį -maitinimą. Įžeminimo transformatoriai reikalingi įtampai subalansuoti ir nulinės-sekos srovei slopinti.
- Jūros vėjo jėgainių / naftos platformos: Įrangos izoliacija jūrinėje aplinkoje yra linkusi į koroziją. Įžeminimo transformatoriai kartu su korozijai -atspariais įžeminimo įrenginiais užtikrina saugų srovės iškrovimą gedimų atveju, taip išvengiant įrangos sugadinimo ar elektros smūgio.
V Pagrindiniai įžeminimo transformatoriaus pasirinkimo veiksniai
1. Sistemos įtampa ir įžeminimo režimas
Suderinkite transformatoriaus vardinę įtampą su tinklu (6kV/11kV/33kV), kad būtų suderinama izoliacija. Pasirinkite pagal įžeminimo tipą: lanko slopinimo ritės sistemoms reikia modelių, palaikančių didelės-talpos ritės suderinimą; Mažos-varžos įžeminimui reikalinga maža nulinės-sekos varža, kad būtų užtikrinta apsauga.
2. Apvijos konstrukcija ir nulinės{1}}sekos varža
Pirmenybę teikite Z-tipo (zigzago) apvijoms, kurios užtikrina itin-mažą nulinę-sekos varžą (~10Ω) ir leidžia 90–100 % išnaudoti lanko slopinimo ritės pajėgumą. Užtikrinkite, kad varža atitiktų sistemos gedimo srovės reikalavimus, kad būtų lengviau perduoti srovę pagal nulinę{7} seką.
3. Įžeminimo talpinė srovė ir talpos dydis
Calculate the grid's total grounding capacitive current (critical for systems >10A). Transformatoriaus dydį nustatykite taip, kad jis atitiktų lanko slopinimo ritės kompensavimo srovę arba trumpalaikę -gedimo srovę iš įžeminimo rezistorių, kad būtų išvengta perkrovos gedimų metu.
4. Veikimo savybės ir atsparumas
Prisitaikykite prie jos „ilgalaikės-be apkrovos, trumpalaikės-perkrovos“ veikimo: patikrinkite trumpalaikę-laiką atsparią srovę (kad toleruotų gedimų sroves sekundes) ir pirmenybę teikite nedideliems-neapkrovos nuostoliams, kad sumažintumėte energijos eikvojimą normaliai veikiant.
5. Aplinkosaugos ir įrengimo reikalavimai
Atšiaurioms aplinkoms (dulkėms, drėgmei, aukštai temperatūrai) rinkitės modelius su atitinkamu apsaugos lygiu (pvz., IP54) ir atsparumu korozijai / karščiui. Erdvės -ribotose vietose (miesto stotyse, patalpų skirstomuosiuose įrenginiuose) rinkitės kompaktišką dizainą.
6. Standartų laikymasis ir sertifikatai
Užtikrinkite, kad būtų laikomasi tarptautinių (IEC 60076) arba nacionalinių (pvz., GB/T 6451) standartų. Patikrinkite galiojančius sertifikatus (CE, CCC), kad garantuotumėte tinklo veikimo saugumą, suderinamumą ir patikimumą.
VI. Transformatoriaus neutralaus taško neįžeminto veikimo trūkumai
Transformatoriaus neutralaus taško neįžemintas veikimas turi šiuos penkis trūkumus:
- Aukšti izoliacijos lygio reikalavimai ir kaina: Kai įvyksta vienos{0}}fazės įžeminimo gedimas, ne-gedimo fazės įtampa padidėja √3 kartus. Dėl to elektros įrenginiai elektros sistemoje turi turėti aukštesnę izoliacijos klasę, o tai ženkliai padidina tiek gamybos sąnaudas, tiek tolesnės įrangos priežiūros išlaidas.
- Lanko įžeminimo viršįtampio pavojus: Jei vienfazė{0}}įžeminimo srovė yra maža, lankas užges, kai srovė praeis per nulį, ir gedimas išnyks. Tačiau, kai srovė viršija 30 amperų, bus generuojamas stabilus lankas, sudarydamas nuolatinį lanko įžeminimą. Tai ne tik sugadina įrangą, bet ir gali sukelti dviejų-fazių ar net trijų{5}}fazių trumpąjį jungimą.
- Sunkumai pasirenkant įžeminimo relės apsaugą: Sunku įgyvendinti jautrią ir selektyvią apsaugą. Ypač elektros tinkluose su lanko slopinimo ritėmis tokios apsaugos konfigūravimas ir tikslus veikimas tampa sunkesnis, o tai lengvai įtakoja savalaikį gedimų aptikimą ir izoliavimą.
- Atjungimas gali sukelti rezonanso viršįtampą: Veiksmai, tokie kaip laido nutrūkimas, jungiklių perjungimas skirtingu laiku ir saugiklių sujungimas skirtingu laikotarpiu, gali sukelti ferorezonanso viršįtampą. Šis viršįtampis gali sukelti žaibo iškroviklio sprogimą, apkrovos transformatorių atvirkštinę fazių seką ir elektros įrangos izoliacijos peršėjimą.
- Elektromagnetinės įtampos transformatoriaus rezonanso viršįtampis: Dėl elektros tinklo parametrų asimetrijos neutralaus taško poslinkis dažnai sukelia ferorezonanso viršįtampą, dėl kurios dažnai perpučiamas elektromagnetinės įtampos transformatoriaus aukštos įtampos{0}}saugiklis. Sunkiais atvejais jis netgi gali sudeginti patį transformatorių.
VII. Transformatoriaus neutralaus taško neįžeminto veikimo privalumai
- Didelis maitinimo patikimumas: nedidelis trijų{0}}fazių įtampų / srovių pokytis, kai atsiranda vieno-fazių įžeminimo gedimų; iš karto nesuveikia, gedimai pašalinami per ~2 valandas, užtikrinamas nuolatinis maitinimas.
- Maži trikdžiai ryšio/signalų sistemoms: silpni elektromagnetiniai trukdžiai veikiant simetriškai trijų{0}}fazių veikimui; maža įžeminimo srovė sukelia minimalų poveikį; lankai savaime-užgęsta mažose sistemose (pvz., kaimo tinkleliai).
- Palengvina gedimų aptikimą ir vietą: išskirtinė maža įžeminimo srovė padeda apsaugos įrenginiams nustatyti ir nustatyti gedimus.
- Sumažina srovę{0}}ribojančių įrenginių poreikį: dėl mažos įžeminimo srovės nebereikia didelės-galios srovės-ribojimo įrangos, todėl sumažėja išlaidos ir supaprastėja projektavimas.
- Geresnė viršįtampio kontrolė pagal specifinius scenarijus: lengviau valdyti įtampos svyravimus įprastų / trumpalaikių procesų metu, sumažinant viršįtampio žalos riziką.
- Pagerina pereinamojo laikotarpio sistemos stabilumą: lengviau išlaikyti trijų{0}}fazių įtampos balansą pereinamųjų procesų metu, sumažinant poveikį pagrindinei įrangai ir išvengiant kaskadinių problemų.
Siųsti užklausą