EN
پارسال بهار، یک مهندس نیروگاه در اوهایو ایمیلی به ما فرستاد دربارهٔ یک حلقهٔ ۱۳٫۸ کیلوولت که سه ساختمان تولیدی را تغذیه میکرد. خطاى فاز-به-زمین دو هفته در این سیستم جستجو میکرد — رلههای حفاظتی تقریباً هیچ واکنشی نشان ندادند، زیرا حلقه یک سیستم بدون اتصال به زمین بود بدون مسیر صفر-ترتیب برای بازگشت جریان خطا با سیمپیچ زیگزاگ. سؤال او از ما کوتاه بود: «ظرفیت جریانی را که در سفارش خرید وارد میکنم، باید برای ۱۰ ثانیه یا بهصورت پیوسته مشخص کنم؟» ترانسفورماتور ارتینگ ترانسفورماتور اتصال به زمین کلاس ۱۵ کیلوولت
این سؤال بیشتر از آنچه باید باشد رایج است و دقیقاً جایی است که مشخصات فنی اشتباه میشوند. این همان چیزی است که ما به خریداران میگوییم وقتی این سؤال در پروژهشان ظاهر میشود.
عملکرد واقعی یک ترانسفورماتور اتصال به زمین
این ترانسفورماتور توزیع در معنای معمول آن نیست. واحد زمینکنندهای از این نوع در شرایط عادی تقریباً هیچ باری را تحمل نمیکند. وظیفهٔ آن ایجاد یک نقطهٔ خنثی مصنوعی در سیستمی است که چنین نقطهای ندارد — معمولاً سیستمی با اتصال دلتا، یا سیستم ستارهای که دسترسی به بوشینگ خنثی آن وجود ندارد یا اجازهٔ اتصال مستقیم به زمین داده نشده است.
هنگامی که در سیستمی بدون زمینشده، اتصالی بین فاز و زمین رخ میدهد، جریان اتصالی تنها از طریق ظرفیت پراکندهٔ کابلها و سیمپیچها جریان مییابد که مقدار آن بسیار کوچک است. بنابراین، سیستم حفاظتی قادر به قطع اتصالی نیست و سیستم ادامهٔ کار میدهد؛ در این حالت یک فاز در پتانسیل زمین قرار میگیرد و فازهای سالم به ولتاژ خط به خط کامل (تقریباً ۱٫۷۳ برابر ولتاژ فاز عادی) افزایش مییابند — که در صورت قوسزنی متقطع، افزایش گذرا نیز امکانپذیر است. موتورها و کابلهای متصل به فازهای سالم تحت تنش قرار میگیرند و خرابی عایق اتفاق میافتد؛ اغلب هفتهها بعد و در فاصلهای دور از محل دقیق اتصالی.
اتصال یک واحد زیگزاگ با نقطهٔ خنثی زمینشده، تصویر را تغییر میدهد. سیمپیچی مسیری با امپدانس پایین برای مؤلفهٔ صفر-ترتیب فراهم میکند، جریان نقص از طریق ترانسفورماتور بازمیگردد و دستگاههای حفاظتی در نهایت آن را تشخیص داده و قطع میکنند. در سیمپیچی زیگزاگ (ستارهٔ متصلشده)، هر فاز حدود یکسوم جریان نقص صفر-ترتیب را تحمل میکند؛ به همین دلیل این واحدها از نظر فیزیکی در مقایسه با باری که محافظت میکنند، کوچک هستند.
زیگزاگ در مقابل ستاره-مثلث: کدام سیمپیچی باید در مشخصات شما قرار گیرد؟
خریداران از ما دربارهٔ دو روش رایج ساخت یک ترانسفورماتور ارتینگ — زیگزاگ و ستاره-مثلث — سؤال میکنند.
| مقایسه | زیگزاگ (ستارهٔ متصلشده) | ستاره-مثلث |
| جریان بار عادی | تقریباً صفر — فقط جریان مغناطیسکننده | در صورت مشخصشدن، میتواند بار مثلثی کمکی را نیز تأمین کند |
| امپدانس صفر-ترتیب | پایین، قابل کنترل از طریق طراحی | پایین، توسط هندسه پیچش تعیینشده |
| اندازه فیزیکی | فشرده، کمهزینهترین | بزرگتر، گرانتر |
| استفاده معمولی | وظیفهٔ صرفاً اتصال به زمین در سیستمهای ۴۸۰ ولت تا ۳۴٫۵ کیلوولت | اتصال به زمین بهعلاوه بار کمکی یا بار خدمات ایستگاهی |
| رتبهبندیهای رایج | ۴۰۰ آمپر برای ۱۰ ثانیه؛ پیوسته برای وظیفهٔ HRG | اغلب با رتبهبندی پیوسته |
برای پروژهای که تنها نیاز آن ایجاد نقطهٔ نوترال است، ترانسفورماتور زیگزاگ تقریباً همیشه انتخاب درستی است — کوچکتر، ارزانتر و نصب آن در داخل پوشش بیرونی سادهتر است. ما هر دو نوع را در کارخانهمان تولید میکنیم، اما حدود نه دهمین سفارشهای اتصال به زمینی که ارسال میکنیم، ترانسفورماتورهای زیگزاگ هستند. تنها در صورتی از پیکربندی ستاره-مثلث استفاده کنید که دستگاه باید بار جانبی نیز تأمین کند، مانند تابلوی خدمات ایستگاهی در سمت مثلث.
رتبهبندی پیوسته در مقابل رتبهبندی کوتاهمدت: تصمیم مشخصاتی که اهمیت بیشتری دارد
این تصمیم بود که باعث تماس تلفنی مهندس اوهایو شد و مهمترین تصمیمی است که بیشتر خریداران اشتباه میگیرند.
آمپر ترانسفورماتور ارتینگ که با سیستم اتصال به زمین با مقاومت پایین کار میکند، برای کار در مدت زمان کوتاه . سیستم مقاومت اتصال به زمین نقطه نوترال (انجیآر) جریان نشتی به زمین را به مقدار تعیینشدهای — معمولاً ۴۰۰ آمپر و گاهی اوقات ۲۰۰ آمپر یا ۶۰۰ آمپر — محدود میکند و سیستم حفاظتی عیب را در عرض چند ثانیه از بین میبرد. بنابراین، ترانسفورماتور برای تحمل این جریان در مدتزمان مشخصی — معمولاً ۱۰ ثانیه — طبق رویههای آزمون آیایایئی سی۵۷٫۳۲ — رتبهبندی میشود. رتبهبندی یک واحد کوتاهمدت بهعنوان «پیوسته»، هزینههای غیرضروری برای مس و هسته ایجاد میکند؛ در مقابل، رتبهبندی یک واحد پیوسته بهعنوان «۱۰ ثانیه» خطر ایمنی محسوب میشود.
بر روی یک اتصال زمین با مقاومت بالا در سیستم (اچآرجی)، جریان عمداً به حدود ۵ آمپر یا ۱۰ آمپر محدود میشود و سیستم در حالت وجود عیب نیز ادامه مییابد تا تعمیرات عیب را شناسایی کند. این واحد باید رتبهبندی شود پیوسته زیرا جریان را بهطور نامحدود تحمل میکند. اشتباه رایجترینی که در پرسشنامههای درخواست نقلقول مشاهده میشود، اشتباه در تفکیک این دو نوع است — مثلاً خریدار «ترانسفورماتور اتصال زمین، ۴۰۰ آمپر» را ذکر میکند اما چرخه کار را فراموش میکند و در نتیجه کارخانه دستگاه نادرستی را پیشنهاد میدهد.
ابتدا سیستم را به زمین وصل کنید: بدون اتصال زمین، مستقیم، با مقاومت پایین یا با مقاومت بالا
پیش از اینکه هر کسی بتواند واحد زمینکننده را ارزیابی کند، فلسفه زمینکردن سیستم باید تعیین شود، زیرا این فلسفه جریان، زمانبندی کار و طرح حفاظتی را مشخص میکند.
- سیستمهای بدون زمینکردن در بسیاری از آییننامههای صنعتی قانونی هستند — بند ۲۵۰٫۲۱ کد الکتریسیته ملی (NEC) همچنان اجازه استفاده از آنها را میدهد — اما در صورت اولین خطا بهصورت بیصدا تحمل میشوند و تجهیزات سالم را در معرض ولتاژ بالاتر قرار میدهند. این پیکربندی معمولاً دلیل اصلی تمایل خریداران برای افزودن واحد زمینکننده در مرحله بعدی است.
- سیستمهای ستارهای با زمینکردن محکم در صورتی که نقطه نوترال در دسترس باشد و استفاده از آن مجاز باشد، نیازی به واحد زمینکننده ندارند. واحدهای زیگزاگ زمانی ظاهر میشوند که نقطه نوترال غیرقابلدسترس باشد یا زمینکردن محکم مجاز نباشد.
- سیستمهای زمینکننده با مقاومت کم — معمولاً با جریان ۲۰۰ تا ۸۰۰ آمپر و زمانبندی کار ۱۰ ثانیهای — انتخاب استاندارد برای توزیع متوسطولتاژ در صنایع هستند. ترکیب واحد زیگزاگ و مقاومت زمینکننده (NGR) تشخیص قابلاطمینان خطا را فراهم میکند و آسیب در نقطه خطا را محدود میسازد.
- زمینکردن با مقاومت بالا سیستمها (۵ تا ۱۰ آمپر، پیوسته) با ایجاد هشدار، کارکرد گیاه را در صورت بروز یک نقص تنها ادامه میدهند و معمولاً در فرآیندهای ۴۸۰ ولتی که نمیتوانند قطعی غیر برنامهریزیشده را تحمل کنند، به کار میروند. بخش ۲۵۰٫۳۶ کد الکتریسیتهٔ ملی (NEC) به زمینکردن با مقاومت بالا (HRG) در سیستمهای ۴۸۰ تا ۱۰۰۰ ولت میپردازد.
برای اطلاعات بیشتر، روش زمینکردنی که مشخص میکند کدام یک از این گزینهها برای گیاه شما مناسب است، در روش توصیهشدهٔ انجمن مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) شمارهٔ ۱۴۲ برای زمینکردن سیستمهای برقی صنعتی و تجاری توضیح داده شده است که ما همواره آن را به عنوان مبنای ارزیابی فلسفهٔ سیستم مشتریان در نظر میگیریم.
مواردی که باید در برگهٔ مشخصات فنی ذکر شوند
هنگام ارسال درخواست پیشفاکتور (RFQ) برای یک ترانسفورماتور ارتینگ ، برگهٔ مشخصات کامل باید به این موارد پاسخ دهد — و مهندس قیمتگذاری بلافاصله متوجه میشود اگر هر یک از آنها وجود نداشته باشد:
- ولتاژ خط به خط و فرکانس سیستم (برای مثال، ۱۳٫۸ کیلوولت و ۶۰ هرتز) و ردهٔ BIL مورد نیاز برای سیستم عایقی.
- زمینکردن نقطهٔ خنثی روش: زمینکردن با مقاومت پایین با جریان و زمان NGR (۴۰۰ آمپر، ۱۰ ثانیه) یا زمینکردن با مقاومت بالا (HRG) در حالت کار پیوسته (۵ یا ۱۰ آمپر).
- ردهبندی پیوسته یا کوتاهمدت، بهصورت صریح بیان شده — هرگز این مورد را به استنباط واگذار نکنید.
- شامل بودن مقاومت زمینکننده خنثی و مقدار اهمی آن، زیرا تنها سیمپیچ زیگزاگ جریان را محدود نمیکند.
- پوشش و محیط: درونسالن، بیرونسالن، نصبشده روی پد یا قاب ایستگاه تبدیل، همراه با رده دمایی.
- استاندارد آزمون قابل اعمال — ما ساخت و آزمون را بر اساس IEEE C57.32 انجام میدهیم، که الزامات، اصطلاحات و رویههای آزمون دستگاههای زمینکننده خنثی از جمله آزمونهای افزایش دما و جریان کوتاهمدت را پوشش میدهد.
- آرایش سیمپیچ دلتا یا زیگزاگ، و اینکه آیا این واحد باید بار کمکی را نیز تحمل کند.
آمپر ترانسفورماتور زیگزاگ برای یک سیستم با رده ولتاژ ۱۵ کیلوولت و جریان ۴۰۰ آمپر به مدت ۱۰ ثانیه، این دستگاه نسبت به ترانسفورماتورهای توزیع اطرافش کوچک و سبک است. اما «کوچک» به معنای ساده نیست — امپدانس ترتیب صفر، هماهنگی عایق در نقطه خنثی و تحمل حرارتی کوتاهمدت همگی باید مهندسی شوند، نه اینکه بهصورت غیررسمی اجرا شوند.
روش ساخت و آزمون واحدهای زمینکننده در رایان
از سال ۲۰۲۳ ما بهعنوان شریک رسمی از نوع اتحاد مشترک با اتون همکاری میکنیم و این همکاری نحوهی برخورد ما با واحدهای تخصصی مانند این واحد را تعیین میکند — این واحدها نیز تحت همان انضباط خط اصلی توزیع ما قرار میگیرند، نه اینکه کاری جانبی محسوب شوند. کارخانهی ۱۲۰۰۰۰ مترمربعی ما از بیش از ۱۸۰ دستگاه تجهیزات استفاده میکند و ترانسفورماتورهای زمینشده تنها پس از صدور گزارش آزمون کارخانهای که شامل آزمون نسبت دور، مقاومت عایقی، آزمون ولتاژ اعمالشده و القایی، و در مواردی که ظرفیت اسمی این کار را الزامی میکند، آزمون جریان کوتاهمدت (تحت نظارت تیم تضمین کیفیت ما) میتوانند از خط تولید خارج شوند.
یک عادت از سطح آزمون: هنگامی که در پیشنهاد خرید مشتری (RFQ) فقط عبارت «ترانسفورماتور زمینشده» ذکر شده و هیچ اطلاعات دیگری ارائه نشده باشد، پیش از ارائه پیشفاکتور، حتماً با مشتری تماس میگیریم. در طول سال گذشته، مواردی را شناسایی کردهایم که در غیر این صورت منجر به ارسال یک واحد با رتبهبندی پیوسته به سیستمی میشد که تنها برای بارگذاری ۱۰ ثانیهای طراحی شده بود، یا سفارش ترانسفورماتور زیگزاگ برای سیستمی که در واقع نیازمند ترانسفورماتور وای-دلتا با بار کمکی بود. این پرسشها تنها پنج دقیقه زمان میبرند اما ماهها مشکل را در آینده جلوگیری میکنند.
نتیجهی نهایی برای خریداران
اگر تاسیسات شما یک سیستم ولتاژ متوسط بدون زمین یا یک سیستم دلتا را اجرا می کند که یک خنثی جامد در دسترس نیست، یک ترانسفورماتور ارتینگ با یک پیچ و تاب زیگ زگ راه حل عملی است این محافظت یک مسیر صفر دنباله ای را فراهم می کند، فشار بیش از حد را بر روی تجهیزات سالم محدود می کند و به رله ها اجازه می دهد در نهایت نقص های زمین را ببینند. بسته به اینکه آیا به ظرفیت بار کمکی نیاز دارید، پیچ را انتخاب کنید و چرخه کار را بر اساس روش زمین بندی خود انتخاب کنید: رتبه های 10 ثانیه ای برای سیستم های مقاومت پایین محدود NGR، رتبه های مداوم برای HRG.
ولتاژ سيستم، فلسفه پايه ي شما و هدف خطاي جريان رو به ما بفرستيد و قبل از اينکه شما به اين موضوع اعتراف کنيد، ما تصنيفش رو تاييد ميکنيم ایمیل [email protected]یا از طریق صفحه تماس درخواست قیمت گذاری کنید بررسی مشخصات رایگان است و این مرحله ای است که از یک سیستم غیر زمینی جلوگیری می کند تا از یک قطع برنامه ریزی نشده شود.
درباره نویسنده
رایان الکتریک تولیدکنندهٔ ترانسفورماتور در چین است که در سال ۲۰۰۷ تأسیس شد و به شرکتهای برق، مراکز داده و مشتریان صنعتی در آمریکای شمالی، جنوب شرق آسیا و خاورمیانه خدمات ارائه میدهد. این مقاله توسط تیم مهندسی و محتوای ما تهیه شده است و بر اساس تجربهٔ آزمونهای کارخانهای و بازخورد میدانی از پروژههای ترانسفورماتورهای ارسالشده در سراسر جهان تنظیم گردیده است.
فهرست مطالب
- عملکرد واقعی یک ترانسفورماتور اتصال به زمین
- زیگزاگ در مقابل ستاره-مثلث: کدام سیمپیچی باید در مشخصات شما قرار گیرد؟
- رتبهبندی پیوسته در مقابل رتبهبندی کوتاهمدت: تصمیم مشخصاتی که اهمیت بیشتری دارد
- ابتدا سیستم را به زمین وصل کنید: بدون اتصال زمین، مستقیم، با مقاومت پایین یا با مقاومت بالا
- مواردی که باید در برگهٔ مشخصات فنی ذکر شوند
- روش ساخت و آزمون واحدهای زمینکننده در رایان
- نتیجهی نهایی برای خریداران