Назначение трансформатора заземления
Трансформаторы заземления иногда используются в системах распределения. Трансформатор заземления обеспечивает источник тока нулевой последовательности. Иногда они используются для преобразования 3-проводной незаземленной схемы в 4-проводную заземленную цепь.
Почему мы используем заземляющие трансформаторы - зигзагообразные и заземленные соединения с треугольником (фото кредит: swedishneutral.se)
Рисунок 1 (см. Ниже) показывает два наиболее распространенных трансформатора заземления. Zig-zag-соединение является наиболее широко используемым заземляющим трансформатором.
Рисунок 1 - Соединения трансформатора заземления (зигзагообразный и заземленный треугольник)
На рисунке 2 показано, как банк заземления подает ток на замыкание на землю. Трансформаторы заземления, используемые в качестве единственного источника заземления в распределительной цепи, должны обслуживаться всякий раз, когда используется трехфазный источник питания.
Если заземляющий трансформатор потерян, линия-земля приводит к высоким фазовым напряжениям на фазах, которые не подвергаются воздействию, а дисбаланс нагрузки также может вызвать нейтральные сдвиги и перенапряжения.
Рисунок 2 - Трансформатор заземления, подающий ошибку замыкания на землю
Трансформатор заземления должен обрабатывать несимметричную нагрузку на контур, а также нагрузку во время сбоев между землей.
Если схема имеет минимальный дисбаланс, то мы можем резко снизить рейтинг трансформатора. Он должен быть рассчитан только на то, чтобы нести кратковременные (но большие) ошибки, обычно используется 10 секунд или 1 минута. Мы также можем выбрать импеданс заземляющего трансформатора для ограничения токов замыкания на землю.
Каждая нога заземляющего трансформатора несет треть нейтрального тока и имеет напряжение от линии к нейтрали. Таким образом, в заземленном трансформаторе «звезда-треугольник» общая номинальная мощность, включая все три фазы, представляет собой нейтральный ток, умноженный на напряжение между линиями:
S = V LG × I N
Трансформатор зигзага более эффективен, чем заземленный трансформатор с треугольником. В зигзагообразном состоянии каждая обмотка имеет меньше напряжения от линии к земле, в 3 раза, поэтому банк может быть оценен ниже:
S = V LG × I N / √3
ANSI / IEEE Std. 32-1972 требуется постоянный рейтинг 3% для номинальной единицы 10 с (что означает, что кратковременный рейтинг в 33 раза превышает рейтинг).
1-минутный номинальный банк имеет рейтинг постоянного тока 7%. В системе с напряжением 12, 47 кВ, обеспечивающей ток замыкания на землю 6000 А, зигзагоц должен иметь номинал 24, 9 МВА. Мы будем оценивать банк для обработки 24, 9 МВА на 10 секунд, что эквивалентно непрерывному рейтингу 0, 75 МВА, поэтому этот банк может непрерывно обрабатывать 180 А нейтрального тока.
Как для зигзага, так и для заземленного треугольника с волнами импеданс нулевой последовательности равен импедансу между первичным трансформатором и его вторичным.
Другое применение трансформаторов заземления - в случаях помех в телефоне из-за протекания тока в нейтральном / заземленном состоянии. Помещая банк заземления ближе к источнику нейтрального тока, банк заземления смещает часть тока от нейтрального к фазовому проводу, чтобы снизить нейтральный ток, который мешает телекоммуникационным проводам.
Трансформаторы заземления также используются там, где коммунальные предприятия нуждаются в источнике заземления во время ненормальных условий.
Одно из таких приложений предназначено для комбинированного фидера, который питает вторичные сетевые нагрузки и другие не связанные сетевые нагрузки на землю. Если сетевые трансформаторы соединены треугольником с треугольником, сеть будет возвращать цепь во время сбоя от линии к земле.
Если это происходит, когда главный подающий выключатель разомкнут, однофазная нагрузка на фазах с неисправностью будет видеть перенапряжение, потому что цепь возвращается через сетевые нагрузки в качестве незаземленной системы. Банк заземления, установленный на фидере, предотвращает перенапряжение во время условий обратной подачи. Другое подобное приложение обнаружено при применении распределенных генераторов.
В качестве трансформатора межсоединения часто используется заземленный трансформатор с треугольным треугольником, чтобы предотвратить перенапряжения, если генератор управляет островом, который отделен от источника полезности.
Даже если банк заземления не является единственным источником заземления, он должен быть рассчитан таким образом, чтобы нести дисбаланс напряжения. Ток нулевой последовательности, набранный банком, представляет собой напряжение нулевой последовательности, деленное на полное сопротивление нулевой последовательности:
I 0 = V 0 / Z 0
Тяжелый дисбаланс напряжения может возникнуть, когда однофазное напряжение открывается вверх по потоку (обычно из перегоревшего предохранителя или однофазного АПВ). В этом случае напряжение нулевой последовательности равно напряжению от линии к нейтрали. Банк заземления будет пытаться удерживать напряжение на открытой фазе и подавать всю нагрузку на эту фазу, что может серьезно перегрузить трансформатор.
Ссылка // Оборудование и системы для распределения электрической энергии. TA Short (Получить печатную версию от Amazon)