¿Qué es el transformador de conexión a tierra y puesta en tierra?
Un transformador de conexión a tierra también se llama transformador de conexión a tierra. Que es un tipo de transformador auxiliar utilizado para generar una corriente de falla a tierra (cuando se produce la falla) para neutral para el propósito de protección de retransmisión en sistemas de energía eléctrica trifásica. Es un camino de conexión a tierra / puesta en tierra a un Wye sin tierra o un sistema conectado a delta.
Transformador de conexión a tierra / puesta en tierra en zig-zag
El transformador de conexión a tierra / puesta a tierra generalmente incorpora un único transformador de devanado con una configuración de devanado zig -zag. Algunos de ellos es transformador de bobinado Wye-Delta.
Transformador neutral de conexión a tierra / puesta a tierra
Es muy común en los generadores en centrales eléctricas y parques eólicos. Los transformadores de conexión a tierra neutros se aplican en sistemas de alto voltaje (subtransmisión), como el circuito del sistema de 33 kV no tienen una conexión a tierra.
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Principios y función del transformador de conexión a tierra / puesta a tierra
Con la necesidad de la construcción y el desarrollo urbano y el aumento de la carga de la fuente de alimentación, se están construyendo muchas subestaciones terminales de 132 / 11kV en áreas urbanas. La línea entrante de voltaje de 132 kV se adopta en el lado primario. Con la mayoría de los 11 kV salientes en las áreas urbanas son cable aéreo saliente, y la corriente capacitiva de fase monofásica en la red de distribución de 11kV aumentará bruscamente.
Según la "cooperación de protección contra sobretensión y aislamiento de dispositivos eléctricos de CA" del antiguo ministerio de la industria de la energía eléctrica, cuando se debe adoptar la corriente del condensador de falla a tierra de una sola fase del sistema de 3-66 kV excede 10A, el modo de conexión a tierra de la bobina de eliminación de arco. En la subestación general de 132 / 11kV, el lado de bajo voltaje del transformador es △ Cableado, y el lado del sistema de bajo voltaje del sistema no tiene un punto neutral para dirigir el transformador. Por lo tanto, la configuración del transformador de conexión a tierra de 11 kV debe considerarse en el diseño de la subestación.
El principio del transformador de conexión a tierra / puesta a tierra
Para el sistema de distribución triangular conectado, para causar el punto neutral del sistema, debe estar conectado al transformador de tierra. Hay dos tipos de transformador de conexión a tierra: transformadores de conexión a tierra de tipo Z (Zn, Zn, Yn) y Transformador de conexión Star / Triangular (YN, D). Ahora, el transformador de conexión a tierra de tipo Z múltiple, su punto neutral se puede conectar a la bobina de eliminación de arco.
El transformador de conexión a tierra de tipo Z es el mismo que el transformador de potencia del núcleo trifásico ordinario en la estructura, pero el devanado en cada núcleo de hierro de fase se divide en dos partes del número igual de giros superiores e inferiores, que están conectados en giros y turnos. Diferentes modos de cableado se dividen en Zn, YN1 y Zn y Yn11.
La dirección de corriente de orden cero en el devanado de la misma columna del transformador de conexión a tierra de tipo Z es opuesta, por lo que la reactancia del orden cero es muy pequeño, y no hay un efecto de estrangulador en la corriente de orden cero. Cuando el punto neutral del transformador de conexión a tierra de tipo Z está conectado a la bobina de supresión de arco, la corriente de compensación de la bobina de supresión de arco puede fluir libremente, por lo que el transformador de tipo Z se usa ampliamente como transformador de conexión a tierra.
El transformador de conexión a tierra de tipo Z, también se puede equipar con devanado de bajo voltaje, conectado a una conexión a tierra de punto neutral de estrella (YN) y otras formas, utilizadas como el transformador utilizado.
El transformador de conexión a tierra de tipo Z tiene tipo de inmersión en aceite y aislamiento de tipo seco dos tipos, entre los cuales el tipo de vertido de resina es un tipo de aislamiento de tipo seco.
Alcance de la aplicación: Adecuado para transformador de conexión a tierra de tipo Zinmerso de aceite con una capacidad de 220 kVA y un voltaje de 33 kV y menos.
Para la red de distribución de 33kV y 66kV
El devanado del transformador generalmente adopta el método de conexión Y, con un punto neutral que conduce, por lo que no es necesario usar el transformador de conexión a tierra.
Para la red de distribución de 6kV y 11kV
El devanado del transformador generalmente adopta el método de conexión △, sin un punto neutral para salir, lo que requiere que el transformador de conexión a tierra conduzca al punto neutral.
La función del transformador de conexión a tierra es extraer el punto neutral para conectar la bobina de eliminación de arco cuando el sistema es △ No se dibuja el cableado o el punto neutral de cableado y.
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El transformador de conexión a tierra adopta el cableado de tipo Z (o el cableado de devanado),
Es decir, cada bobina de fase se enrolla alrededor de dos columnas magnéticas, y el flujo magnético de orden cero generado por el devanado de dos fases se contrarresta entre sí, por lo que la impedancia de orden cero del transformador de conexión a tierra de tipo Z es muy pequeña (generalmente menos de 10 Ω), la pérdida de carga sin carga es baja y la capacidad del transformador puede usarse en más del 90%.
La impedancia de orden cero del transformador ordinario es mucho mayor, la capacidad de la bobina de eliminación de arco generalmente no debe exceder el 20% de la capacidad del transformador, por lo que se puede ver que el transformador de cableado de tipo Z como transformador de conexión a tierra es una mejor opción.
En general, cuando el voltaje del desequilibrio del sistema es grande, el devanado trifásico del transformador Z hecho en el tipo de equilibrio puede satisfacer las necesidades de medición. Cuando el sistema de voltaje desequilibrado es pequeño (e. G
El transformador de conexión a tierra puede tomar la bobina de eliminación de arco, el transformador de conexión a tierra también puede tomar la carga secundaria, en lugar del transformador de la estación. Con la carga secundaria, la capacidad primaria del transformador de conexión a tierra será la suma de la capacidad de la bobina reductora de ARC y la capacidad de carga secundaria.
Fase 3-fase 3 fase sin devanado secundario 3-fase con devanado secundario
Función del transformador de conexión a tierra / puesta en tierra
El transformador de conexión a tierra está especialmente diseñado para la bobina de supresión de arco. En general, la bobina de supresión de arco se instala en el lado del triángulo del transformador en el pequeño sistema de conexión a tierra para compensar la corriente capacitiva de conexión a tierra cuando la cuadrícula está conectada a tierra. Sin embargo, no hay un punto neutral en el lado del triángulo del transformador, y el transformador de conexión a tierra proporciona un punto neutral artificial para la instalación de la bobina de supresión de arco.
En el sistema de energía, las cuadrículas de energía de 6kV, 11kV y 33kV generalmente adoptan el modo de operación del punto neutral sin tierra. En la red eléctrica, el lado del voltaje de distribución del transformador principal generalmente está conectado delta, y no hay un punto neutral para la resistencia a la conexión a tierra.
Cuando se produce una falla de conexión a tierra de fase en un sistema neutral sin tierra, el triángulo de voltaje de línea permanece simétrico, lo que tiene poco impacto en el trabajo continuo de los usuarios, y cuando la corriente capacitiva es relativamente pequeña (menos de 10A), algunas fallas de conexión a tierra transitorios pueden desaparecer automáticamente, lo cual es muy efectivo para mejorar la confiabilidad del suministro de energía y reducir los accidentes de apagón. Debido a su simple modo de operación y baja inversión, este modo de operación se ha adoptado en la etapa inicial de la red eléctrica de China y ha jugado un buen papel.
Sin embargo, con el creciente crecimiento y desarrollo de la industria de la energía eléctrica, esta manera simple ya no puede satisfacer la demanda actual. Con el aumento de los circuitos de cable en las redes de energía urbana, la corriente capacitiva está aumentando (más de 10A). En este momento, el arco de la conexión a tierra no se puede extinguir de manera confiable, lo que conducirá a las siguientes consecuencias.
1. La extinción intermitente y la reabsificación del arco de conexión a tierra de una sola fase producirán sobrevoltaje de conexión a tierra de arco con amplitud de hasta 4U (u es el valor máximo del voltaje de fase normal) o una mayor y larga duración, lo que causará un gran daño al aislamiento de equipo eléctrico y causar descomposición en un aislamiento débil; Causar grandes pérdidas.
2. Debido a la disociación del aire causada por el arco continuo, el aislamiento del aire circundante está dañado y el cortocircuito interfase es fácil de ocurrir;
3. Se genera el sobrevoltaje de resonancia ferromagnética, lo cual es fácil de quemar el transformador de voltaje y causar daños al arrestado, e incluso puede hacer que el arrest sea explotando;
Estas consecuencias amenazarán seriamente el aislamiento de los equipos de la red eléctrica y pondrán en peligro el funcionamiento seguro de la red eléctrica. Para evitar la aparición de los accidentes anteriores, proporcionar suficiente corriente de secuencia cero y voltaje de secuencia cero para el sistema, y realizar la actuación de protección contra la base de manera confiable, es necesario establecer manualmente un punto neutral, para conectar la resistencia a la conexión a tierra. el punto neutral. Para resolver este problema. El transformador de conexión a tierra (denominado transformador de conexión a tierra para abreviar) se produce en tales circunstancias. El transformador de conexión a tierra es una resistencia a tierra neutra hecha por el hombre, que generalmente es muy pequeña (generalmente menos de 5 Ω).
Además, el transformador de conexión a tierra tiene características electromagnéticas y alta impedancia a corrientes de secuencia positiva y negativa. Solo una pequeña corriente de excitación fluye a través del devanado. Dado que las direcciones de devanado de los dos devanados en cada columna de núcleo de hierro son opuestas, la corriente de secuencia cero que fluye a través de los dos devanados en la columna concéntrica es de baja impedancia, y la caída de voltaje de la corriente de secuencia cero en el devanado es muy pequeña.
Cuando el sistema tiene falla a tierra, secuencia positiva, secuencia negativa y corrientes de secuencia cero fluirán a través de los devanados. El devanado presenta una alta impedancia para las corrientes de secuencia positiva y negativa, mientras que para las corrientes de secuencia cero, debido a que dos devanados en la misma fase están conectados en la polaridad inversa en serie, la fuerza electromotriz inducida es igual en tamaño y opuesta en dirección, solo se compensan entre sí , entonces presenta baja impedancia.
En el estado de trabajo del transformador de conexión a tierra, muchos transformadores de conexión a tierra solo proporcionan una pequeña resistencia de conexión a tierra neutral sin carga. Por lo tanto, muchos transformadores de conexión a tierra no son secundarios. Cuando el transformador de conexión a tierra funciona normalmente en la red eléctrica, el transformador de conexión a tierra es equivalente al estado sin carga.
Sin embargo, en el caso de la falla de la red eléctrica, cuando se produce una falla de conexión a tierra de fase monofásica en la red eléctrica a través de la corriente de falla solo en poco tiempo, y el punto neutral se basa en una pequeña resistencia, la protección de secuencia cero altamente sensible jueces y elimina La línea de falla por un corto tiempo, y el transformador de conexión a tierra solo funciona durante el período desde la falla de conexión a tierra hasta el momento en que la línea de falla se elimina mediante la acción de protección de secuencia cero de la línea de falla, solo el punto neutral resistencia a tierra y transformador de conexión a tierra puede pasar el circuito de secuencia cero con IR = (U es el voltaje de fase del sistema, R1 es la resistencia al puente de la conexión a tierra, R2 es la resistencia adicional para el soborno de la falla de conexión a tierra). Según el análisis anterior, las características operativas del transformador de conexión a tierra son:; Sin carga durante mucho tiempo, sobrecarga por un corto tiempo.
En resumen, el transformador de conexión a tierra se hace artificialmente un punto neutral para conectar la resistencia a la conexión a tierra. Cuando se produce una falla a tierra en el sistema, la corriente de secuencia negativa de secuencia positiva muestra una alta impedancia, y la corriente de secuencia cero muestra baja impedancia, lo que hace que la protección del suelo actúe de manera confiable.
La función del transformador de conexión a tierra es liderar el punto neutral para agregar la bobina de supresión de arco cuando el sistema es el cableado tipo delta o el punto neutral de cableado de tipo Y no se puede lanzar. El transformador utiliza cableado de tipo Z (o cableado en zigzag). La diferencia entre el transformador y el transformador ordinario es que cada bobina de fase se enrolla en dos polos magnéticos respectivamente. La ventaja de esta conexión es que el flujo magnético de la secuencia cero puede fluir a lo largo del polo magnético, mientras que el flujo magnético de secuencia cero del transformador ordinario fluye a lo largo del circuito de fuga magnética, por lo tanto, la impedancia de secuencia cero del transformador de tierra de tipo Z es muy pequeño (aproximadamente 10 Ω), mientras que el del transformador ordinario es mucho más grande.
Por lo tanto, las regulaciones estipulan que cuando los transformadores ordinarios se usan con bobinas de supresión de arco, su capacidad no excederá el 20% de la capacidad del transformador, mientras que los transformadores de tipo Z pueden usarse con bobinas de supresión de arco de 90% ~ 100% de capacidad. Además de las bobinas de supresión de ARC, los transformadores de conexión a tierra también se pueden usar con cargas secundarias, lo que puede reemplazar los transformadores utilizados, ahorrando así los costos de inversión.
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