Pусский 
Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2025-12-16 Происхождение:Работает
В сложной электрической сети подавляющее большинство неисправностей начинается с ненормального соединения линии с землей — однофазного замыкания на землю . Однако во многих распределительных системах (например, сетях 10 кВ или 35 кВ с обмотками, соединенными треугольником) в системе по своей сути отсутствует определенная «нейтральная точка» для прямого заземления. Здесь в игру вступает, казалось бы, скромное, но жизненно важное оборудование: заземляющий трансформатор . Его основная задача — не передача энергии, а искусственное создание безопасной, контролируемой «виртуальной нейтральной точки» системы, служащей основой для обеспечения безопасности и надежной работы сети.
Чтобы понять ценность заземляющего трансформатора, необходимо сначала понять три основные проблемы, которые он решает:
Обеспечение определенного земного пути
Проблема : В распределительных сетях с незаземленной или изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю приводит к очень небольшому току повреждения (только емкостному току). Хотя система может работать кратковременно, дугу в точке повреждения погасить нелегко, и она может вызвать опасное перенапряжение.
Решение : Заземляющий трансформатор обеспечивает нейтральную точку, которая затем заземляется через резистор или катушку дугогасителя (катушка Петерсена). Это создает путь тока повреждения с низким импедансом, помогая быстро погасить дугу, ограничить перенапряжение и дать четкий сигнал для срабатывания защитных реле.
Установление пути тока нулевой последовательности
Проблема : Системы релейной защиты полагаются на ток нулевой последовательности для чувствительного обнаружения замыканий на землю. Без нейтральной точки ток нулевой последовательности не имеет пути прохождения, что делает защиту «слепой».
Решение : Заземляющий трансформатор обеспечивает путь циркуляции тока нулевой последовательности, позволяя защитным устройствам точно идентифицировать и быстро изолировать неисправную линию.
Обеспечение надежной нейтрали для вспомогательного питания станции
Проблема : Подстанции или электростанции требуют трехфазного четырехпроводного низковольтного источника питания 380/220 В для вспомогательного оборудования (освещение, средства управления и т. д.), которое должно быть получено от основной энергосистемы.
Решение : Заземляющий трансформатор (часто двойного назначения в качестве сервисного трансформатора станции) может не только создать точку заземления, но и напрямую обеспечить стабильный низковольтный вспомогательный источник питания, выполняя две функции в одном устройстве.
Целью разработки заземляющего трансформатора является создание специальной магнитной цепи с низким импедансом нулевой последовательности и высоким импедансом прямой последовательности . Его основные виды и характеристики следующие:
Тип | Принципиальная схема работы | Структурные характеристики | Преимущества | Основные сценарии применения |
Зигзагообразное соединение | ![Зигзагообразная диаграмма] (Может быть описана как: Каждая фазная обмотка разделена на две половины, намотанные в противоположных направлениях и соединенные в звезду) | Обмотка на каждой ножке сердечника разделена на две половины, намотанные на две соседние ножки в противоположных направлениях. Трехфазные обмотки соединены звездой (звезда) с выведенной нейтральной точкой. | Чрезвычайно низкий импеданс нулевой последовательности , высокий импеданс положительной последовательности; низкие потери на холостом ходу ; идеальный выбор для функции чистого заземления. | В первую очередь для обеспечения нейтрали системы для заземления, часто в сочетании со шкафом заземляющего резистора.. |
Соединение звезда-треугольник (Yn-d) | ![Диаграмма Yn-d] (Может быть описана как: Первичная сторона соединена звездой с выведенной нейтралью, вторичная сторона соединена треугольником) | Первичная сторона (высокое напряжение) соединена звездой с выведенной нейтралью; вторичная сторона (низкое напряжение) соединена треугольником, который может быть нагружен или замкнут. | Может обеспечивать нейтральную точку, а также функционировать в качестве сервисного трансформатора станции для подачи низковольтной энергии; интегрированная функциональность. | Подстанции или повышающие станции возобновляемой энергии, которым требуется как заземление, так и вспомогательный источник питания. |
Примечание . Заземляющие трансформаторы обычно работают вместе со шкафом заземляющего резистора или катушкой дугогасления (катушкой Петерсена) . Первый ограничивает ток повреждения до безопасного значения; последний компенсирует емкостной ток, способствуя гашению дуги.
В отличие от силовых трансформаторов, в которых приоритет отдается эффективности передачи энергии, в конструкции заземляющего трансформатора основное внимание уделяется безопасности и надежности :
Высокая устойчивость к короткому замыканию : Должен выдерживать устойчивый кратковременный (обычно 10 или 30 секунд) ток короткого замыкания во время однофазного замыкания на землю в системе без повреждений.
Низкое сопротивление нулевой последовательности : это основной показатель эффективности, обеспечивающий эффективную нейтральную точку и достаточный ток повреждения для срабатывания защиты.
Гибкая совместимость с методами заземления : конструкция должна соответствовать конкретным параметрам последующего заземляющего оборудования (резистор высокого, среднего, низкого сопротивления или дугогасительная катушка).
Низкие потери холостого хода : поскольку он постоянно подключен к системе, потери холостого хода являются важным экономическим фактором.
Городские и промышленные распределительные сети : Обеспечивает нейтральную точку для кабельных сетей с соединением треугольником 10 кВ, 35 кВ или смешанных линейных сетей, стандартная конфигурация для современной автоматизации распределительных сетей.
Сектор возобновляемых источников энергии :
Ветровые/солнечные повышающие станции : Линии сбора энергии часто представляют собой кабели с высоким емкостным током. Заземляющие трансформаторы в сочетании с резисторами/катушками гашения дуги имеют решающее значение для безопасной интеграции в сеть.
Распределенная фотоэлектрическая точка соединения : используется в точке соединения на стороне пользователя для создания безопасной местной системы заземления.
Электростанции и большие подстанции : служит надежным источником питания для станции и точкой заземления вспомогательной системы.
Особые условия (рудники, нефть и газ, морские суда) : действует как критическое защитное устройство в изолированных сетях с чрезвычайно высокими требованиями к безопасности источников питания.
Выбор заземляющего трансформатора требует систематического рассмотрения:
Напряжение и номинальная мощность системы : кратковременная тепловая мощность (кВА) определяется током замыкания на землю и его продолжительностью.
Метод заземления : Уточните значение сопротивления, номинальный ток, номинальное время заземляющего резистора или компенсационную способность катушки гашения дуги..
Условия установки : В помещении или на открытом воздухе, стандартные или специальные условия (большая высота, высокая влажность).
Функциональная интеграция : необходимо ли ему также функционировать в качестве сервисного трансформатора станции (выберите тип Yn-d).
Заземляющий трансформатор никогда не участвует в ежедневной передаче электроэнергии. Он бесшумно подключен к системной шине и всегда готов вмешаться в случае возникновения неисправности. Он не создает ценности, но охраняет саму основу, на которой создается ценность всей энергосистемы: безопасность и стабильность . С быстрым развитием интеллектуальных сетей и возобновляемых источников энергии требования к безопасности заземления сетей и точному устранению неисправностей растут. Таким образом, высокопроизводительные и надежные заземляющие трансформаторы стали незаменимыми «невидимыми стражами» современных энергосистем.
