Μια επισκόπηση του μετασχηματιστή γείωσης

Ένας μετασχηματιστής γείωσης, γνωστός και ως μετασχηματιστής γείωσης, είναι ένας τύπος βοηθητικού μετασχηματιστή που χρησιμοποιείται σε τριφασικά συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας -. Συνήθως χρησιμοποιείται σε συστήματα ισχύος χωρίς φυσικό ουδέτερο σημείο για την παροχή μιας τεχνητής ουδέτερης σύνδεσης για γείωση είτε απευθείας είτε μέσω μιας σύνθετης αντίστασης όπως ένας αντιδραστήρας καταστολής τόξου, μια αντίσταση ή ένας αντιδραστήρας περιορισμού ρεύματος -. Κατά τη διάρκεια των σφαλμάτων γείωσης γραμμής - έως -, προσφέρει μια διαδρομή χαμηλής σύνθετης αντίστασης - για ρεύματα σφάλματος μηδενικής - ακολουθίας (ενώ παρουσιάζει υψηλή σύνθετη αντίσταση σε ρεύματα θετικής και αρνητικής ακολουθίας), περιορίζοντας τα ρεύματα σφάλματος και τις παροδικές υπερτάσεις για να διασφαλιστεί η αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος προστασίας γείωσης. Επιπλέον, συνήθως μεταφέρει βραχυκύκλωμα - ρεύμα γείωσης έως ότου ο διακόπτης κυκλώματος λύσει τη βλάβη, άρα έχει σύντομες χρονικές ονομασίες -. Η ονομαστική τιμή kVA ενός μετασχηματιστή γείωσης εξαρτάται από την κανονική γραμμή - έως - ουδέτερη τάση και την τιμή του ρεύματος σφάλματος εντός καθορισμένου χρόνου, όπως δευτερόλεπτα έως λεπτά. Επιπλέον, μπορεί να υιοθετήσει ένα δευτερεύον τύλιγμα (χαμηλής - τάσης) για τη συνεχή παροχή ρεύματος στους σταθμούς υποσταθμών και επιτρέπει στα συνδεδεμένα τρία - συστήματα φάσης - να φιλοξενούν ουδέτερα φορτία φάσης - έως -, παρέχοντας μια διαδρομή επιστροφής για το ρεύμα προς τον ουδέτερο. κατά τη διάρκεια μονοφασικών βλαβών -, περιορίζει το ρεύμα σφάλματος στον ουδέτερο για να βελτιώσει την αποκατάσταση της γραμμής ισχύος.

Πρόσθετες σημειώσεις για τη λειτουργία και τη δομή

• Δομή: Οι μετασχηματιστές γείωσης είναι κατασκευαστικά παρόμοιοι με τους συνηθισμένους μετασχηματιστές ισχύος τριών-πυρήνων-τύπων.
• Κανονική λειτουργία: Μόνο ρεύμα διέγερσης ρέει μέσω της κύριας πλευράς του μετασχηματιστή γείωσης. η δευτερεύουσα πλευρά (εάν υπάρχει) δεν έχει ρεύμα.
• Μονοφασική-βλάβη γείωσης: Τόσο οι περιελίξεις δέλτα{{0}συνδεδεμένες του κύριου μετασχηματιστή του υποσταθμού όσο και οι περιελίξεις τριών φάσεων του μετασχηματιστή γείωσης φέρουν ρεύμα βραχυκυκλώματος-. Επιλέγοντας σωστά την -περιοριστική σύνθετη αντίσταση ρεύματος Z, το ρεύμα ανά{5}}βραχυκύκλωμα-ανά φάσης μπορεί να ελεγχθεί ώστε να μην υπερβαίνει το ονομαστικό ρεύμα φάσης των κυρίων περιελίξεων του μετασχηματιστή. Η τυπική διάρκεια αυτού του ρεύματος βραχυκυκλώματος είναι 10 δευτερόλεπτα.

Σε κανονική λειτουργία, το πρωτεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή γείωσης συνδέεται με τους αγωγούς φάσης του ηλεκτρικού συστήματος, ενώ το δευτερεύον τύλιγμά του είναι γειωμένο. Αυτή τη στιγμή, ο μετασχηματιστής λειτουργεί όπως ένας συμβατικός μετασχηματιστής, ανεβάζοντας ή μειώνοντας την τάση σύμφωνα με τις απαιτήσεις.

Για τον περιορισμό των ρευμάτων σφάλματος, η σύνθετη αντίσταση του μετασχηματιστή γείωσης, μαζί με τυχόν πρόσθετες αντιστάσεις ή αντιδραστήρες γείωσης, περιορίζει το μέγεθος των ρευμάτων σφάλματος που διαρρέουν το σύστημα. Με τον έλεγχο αυτών των ρευμάτων σφάλματος, ο μετασχηματιστής γείωσης συμβάλλει στη διατήρηση της σταθερότητας του συστήματος και προστατεύει τον ευαίσθητο εξοπλισμό από ζημιές.

Όταν προκύπτει ένα σφάλμα (όπως μια γραμμή-σε-σφάλμα γείωσης) στο σύστημα, τα ρεύματα σφάλματος ρέουν μέσω της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή γείωσης προς το έδαφος. Αυτό δημιουργεί μια διαδρομή χαμηλής-σύνθετης αντίστασης για την ασφαλή διάχυση των ρευμάτων σφάλματος, αποτρέποντας τη ζημιά του εξοπλισμού και μειώνοντας τον κίνδυνο ηλεκτρικών κινδύνων.

Όσον αφορά την ασφάλεια και την προστασία, ο μετασχηματιστής γείωσης διασφαλίζει την ασφάλεια του προσωπικού και του εξοπλισμού στο ηλεκτρικό σύστημα παρέχοντας μια αξιόπιστη διαδρομή προς τη γείωση. Βοηθά στην πρόληψη ηλεκτροπληξίας, πυρκαγιάς και άλλων κινδύνων που σχετίζονται με συνθήκες βλάβης, συμβάλλοντας έτσι σε ένα ασφαλέστερο περιβάλλον εργασίας και βελτιωμένη αξιοπιστία του συστήματος.

Ο μετασχηματιστής γείωσης είναι ένας εξειδικευμένος ηλεκτρικός εξοπλισμός που αναπτύχθηκε για να αντιμετωπίσει την έλλειψη ουδέτερων σημείων σε συγκεκριμένες διαμορφώσεις του δικτύου ισχύος και να εξασφαλίσει την ασφαλή λειτουργία του συστήματος όταν συμβαίνουν σφάλματα γείωσης. Οι βασικές λειτουργίες και τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του αντικατοπτρίζονται κυρίως στις ακόλουθες πτυχές:

Η μη γειωμένη λειτουργία του ουδέτερου μετασχηματιστή έχει τα ακόλουθα πέντε μειονεκτήματα:

• Υψηλές απαιτήσεις και κόστος μόνωσης: Όταν συμβαίνει ένα μονοφασικό-σφάλμα γείωσης, η τάση της μη-φάσης σφάλματος αυξάνεται κατά √3 φορές. Ως αποτέλεσμα, ο ηλεκτρικός εξοπλισμός στο σύστημα ισχύος πρέπει να έχει υψηλότερο βαθμό μόνωσης, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τόσο το κόστος κατασκευής όσο και το επακόλουθο κόστος συντήρησης του εξοπλισμού.
• Κίνδυνος υπέρτασης γείωσης τόξου: Εάν το μονοφασικό ρεύμα γείωσης-είναι μικρό, το τόξο θα σβήσει όταν το ρεύμα περάσει από το μηδέν και το σφάλμα θα εξαφανιστεί. Ωστόσο, όταν το ρεύμα ξεπεράσει τα 30 αμπέρ, θα δημιουργηθεί ένα σταθερό τόξο, σχηματίζοντας συνεχή γείωση τόξου. Αυτό όχι μόνο βλάπτει τον εξοπλισμό, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει βραχυκυκλώματα δύο-ή και τριών φάσεων.
• Δυσκολία στην επιλογή προστασίας ρελέ γείωσης: Είναι δύσκολο να συνειδητοποιήσουμε την ευαίσθητη και επιλεκτική προστασία. Ειδικά για δίκτυα ισχύος με πηνία καταστολής τόξου, η διαμόρφωση και η ακριβής λειτουργία μιας τέτοιας προστασίας γίνονται πιο δύσκολες, γεγονός που επηρεάζει εύκολα την έγκαιρη ανίχνευση και απομόνωση βλαβών.
• Η αποσύνδεση μπορεί να προκαλέσει υπέρταση συντονισμού: Ενέργειες όπως θραύση καλωδίου, λειτουργίες μεταγωγής διακοπτών σε διαφορετικούς χρόνους και σύντηξη ασφαλειών σε διαφορετικές περιόδους μπορούν να οδηγήσουν σε υπέρταση σιδηρσυντονισμού. Αυτή η υπέρταση μπορεί να προκαλέσει έκρηξη αλεξικέραυνου, αντίστροφη ακολουθία φάσης των μετασχηματιστών φορτίου και φλας μόνωσης ηλεκτρικού εξοπλισμού.
• Υπέρταση συντονισμού ηλεκτρομαγνητικού μετασχηματιστή τάσης: Λόγω της ασυμμετρίας των παραμέτρων του δικτύου ισχύος, η μετατόπιση ουδέτερου σημείου προκαλεί συχνά υπέρταση σιδηροσυντονισμού, η οποία συχνά φυσά την ασφάλεια υψηλής{{0}τάσης του ηλεκτρομαγνητικού μετασχηματιστή τάσης. Σε σοβαρές περιπτώσεις, μπορεί ακόμη και να κάψει τον ίδιο τον μετασχηματιστή.

• Υψηλή αξιοπιστία τροφοδοσίας: Μικρή αλλαγή στις τάσεις/ρεύματα τριών φάσεων κατά τη διάρκεια μονοφασικών-βλαβών γείωσης. χωρίς άμεση ενεργοποίηση, με τις βλάβες να διορθώνονται εντός ~2 ωρών, εξασφαλίζοντας συνεχή ισχύ.
• Χαμηλές παρεμβολές σε συστήματα επικοινωνίας/σήματος: Ασθενείς ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές υπό συμμετρική λειτουργία τριών- φάσεων. Το μικρό ρεύμα γείωσης προκαλεί ελάχιστη πρόσκρουση. τα τόξα αυτο-σβήνονται σε μικρά συστήματα (π.χ. αγροτικά πλέγματα).
• Διευκολύνει τον εντοπισμό και τον εντοπισμό σφαλμάτων: Το διακριτικό μικρό ρεύμα γείωσης βοηθά τις συσκευές προστασίας να εντοπίζουν και να εντοπίζουν σφάλματα.
• Μειώνει τη ζήτηση για τρέχουσες-συσκευές περιορισμού: Το μικρό ρεύμα γείωσης εξαλείφει την ανάγκη για μεγάλο-ρεύμα χωρητικότητας-περιορίζοντας εξοπλισμό, μειώνει το κόστος και απλοποιεί το σχεδιασμό.
• Καλύτερος έλεγχος υπέρτασης σε συγκεκριμένα σενάρια: Πιο εύκολος ο έλεγχος των διακυμάνσεων της τάσης κατά τη διάρκεια κανονικών/παροδικών διεργασιών, μειώνοντας τους κινδύνους ζημιών από υπέρταση.
• Βελτιώνει τη σταθερότητα του μεταβατικού συστήματος: Πιο εύκολο να διατηρηθεί η ισορροπία τάσης τριών φάσεων κατά τη διάρκεια μεταβατικών περιστάσεων, μειώνοντας τις επιπτώσεις στον βασικό εξοπλισμό και αποφεύγοντας διαδοχικά προβλήματα.