Жерге қосу трансформаторлары: Зигзагтық құрылғыны қашан көрсету керек және оны дұрыс қалай бағалау керек

Өткен көктемде Огайо штатындағы бір зауыт инженері бізге үш өндірістік ғимаратқа қосылатын 13,8 кВ циклы туралы электрондық хат жіберді. Екі апта бойы фаза-жер арасындағы ақау осы жүйеде ізделіп отырды — қорғаныс релелері ештеңе көрмеді, себебі цикл жерленбеген жүйе болды және ақау тогының қайтуы үшін нөлдік тізбектік жол болмады. Контракторы күйген кабельдің қосылуын тапқанға дейін екі 500 а.қ. қозғалтқыш қозғалтқышы әлі де сақталған фазаларда істен шығып кетті. Ол тапсырған шешім — 15 кВ класы жерге тұйықтауыш трансформатор тістелген ораммен. Оның бізге қойған сұрағы қысқа болды: «Сатып алу тапсырысына қандай токтық бағалауды көрсетемін — 10 секунд немесе үздіксіз?»

Бұл сұрақ керек болғаннан гөрі жиі қойылады, және дәл осы жерде техникалық сипаттамалар қате болады. Біз осындай сұрақ сатып алушының жобасында пайда болған кезде оған не деп айтамыз.

 

 

Жерлендіру трансформаторының нақты қызметі

Бұл әдеттегідей тарату трансформаторы емес. Мұндай жерлендіру құрылғысы қалыпты жұмыс істеген кезде шамамен ешқандай жүктеме өткізбейді. Оның қызметі — жерлендірілмеген жүйеде жасанды нейтрал нүктесін жасау, яғни негізінен дельта-қосылған жүйе немесе нейтралдың шығуы қолжетімді емес немесе қатты жерлендіруге рұқсат етілмеген жұлдызша-қосылған жүйе.

Жерлендірілмеген жүйеде фаза-жер арасында ақаулық пайда болған кезде, ақаулық тогы кабельдер мен орамдардың таралған сыйымдылығы арқылы ғана өте алады, бұл шама аз болады. Сондықтан қорғаныс ақаулықты жоя алмайды және жүйе бір фазасы жер потенциалында қалып, ақаулықсыз фазалар толық сызық-сызық кернеуіне дейін көтерілген күйде жұмыс істей береді — бұл шамамен қалыпты фазалық кернеудің 1,73 есе артуына тең, ал айқын доғалық қосылу кезінде өтпелі кернеу шығуы мүмкін. Ақаулықсыз фазалардағы электр қозғалтқыштар мен кабельдер бұл кернеуге төтеп беруге мәжбүр болады, нәтижесінде жиі қолданыстағы ақаулықтан алыс жерде, кейде апталар өткеннен кейін, оқшаулау сапасы бұзылады.

Зигзагтық бірлікті оның нейтралын жерге қосып қосыңыз, содан кейін сурет өзгереді. Орам нөлдік тізбектегі төмен импеданстық жолды ұсынады, апаттық ток трансформатор арқылы кері қайтады және қорғау құрылғылары оны соңында көріп, ажыратуға болады. Зигзагтық (бір-бірімен байланысқан жұлдыз) орамда әр фаза нөлдік тізбектегі апаттық токтың шамамен үштен бірін өткізеді, сондықтан бұл бірліктер қорғайтын жүктемеге қатысты физикалық тұрғыдан кішкентай болады.

 

Зигзаг пен жұлдыз-үшбұрыш: Қай орам сіздің техникалық тапсырысыңызға сәйкес келеді?

Сатып алушылар бізден екі жиі кездесетін жерге тұйықтауыш трансформатор : зигзаг және жұлдыз-үшбұрыш туралы сұрайды.

Салыстыру	Зигзаг (бір-бірімен байланысқан жұлдыз)	Жұлдыз-үшбұрыш
Қалыпты жүктемелік ток	Нөлге жақын — тек магниттейтін ток	Көрсетілген жағдайда қосымша үшбұрышты жүктемені де қызмет еттуруы мүмкін
Нөлдік тізбектегі импеданс	Төмен, құрылымы бойынша реттеледі	Төмен, орамның геометриясы бойынша орнатылады
Физикалық өлшем	Құрылымы жинақталған, ең төмен бағасы	Үлкен, бағасы жоғары
Типтік пайдалану	480 В – 34,5 кВ жүйелеріндегі таза топырақтау қызметі	Топырақтау плюс қосымша немесе станциялық қызмет жүктемесі
Жиі кездесетін номиналды мәндер	hRG қызметі үшін 10 секундқа 400 А; үздіксіз	Жиі үздіксіз номиналды

Тек нейтралды нүкте қажет болатын жоба үшін зигзаг трансформаторы бұл әдетте дұрыс шешім — ол кішірек, арзандау және ашық алаңдағы қорғағыш қабықшаның ішіне орнатуға оңай. Біз екеуін де өз зауытымызда жасаймыз, бірақ біз жіберетін топырақтау тапсырыстарының оннан тоғызы зигзаг қондырғылары болады. Тек қондырғының қосымша жүктемені, мысалы, дельта жағындағы станциялық қызмет панелін қоректендіруі керек болған кезде ғана «жұлдыз-дельта» нұсқасын көрсетіңіз.

 

Тұрақты және қысқа мерзімді реттеу: Ең маңызды сипаттама шешімі

Бұл шешім Огайо инженерінің телефон қоңырауына себепші болды және оны көпшілік сатып алушылар қате қабылдайды.

А жерге тұйықтауыш трансформатор төмен кедергілі топырақтау жүйесімен жұмыс істейтін қысқа мерзімді жұмыс режиміне жүйенің нейтралды топырақтау резисторы (NGR) жерге қосылу тогын белгіленген мәнге дейін шектейді — әдетте 400 A, кейде 200 A немесе 600 A — және қорғану схемасы ақауды секундтар ішінде жояды. Сондықтан трансформатор IEEE C57.32 сынақ процедуралары бойынша әдетте 10 секунд бойы осы токты төтеп беруге есептелген. Қысқа мерзімді құрылғыны «үздіксіз» деп бағалау мыс пен өзекше үшін артық ақша жұмсау болып табылады; ал үздіксіз жұмыс істейтін құрылғыны «10 секунд» деп бағалау қауіпсіздікке қатер төндіреді.

A жоғары кедергілі жерге қосылу (HRG) жүйесінде ток мақсатты түрде шамамен 5 A немесе 10 A-ге дейін шектеледі және жүйе ақау белгіленгенше жұмыс істейді. Осы құрылғының бағалануы негізгі үздіксіз жұмыс істеуге арналған болуы керек, себебі ол шексіз уақыт бойы токты өткізеді. Екі типті техникалық тапсырыста араластыру — біз RFQ-да көретін ең көп тараған қате: сатып алушы «жерге қосылу трансформаторы, 400 A» деп жазады да жұмыс циклын ұмытады, содан кейін зауыт қате құрылғыны сатып алады.

 

Алдымен жүйені жерге қосыңыз: жерге қосылмаған, қатты, төмен кедергілі немесе HRG

Кез келген жерге қосылған құрылғыны бағалауға болмайтын алдын-ала жерге қосу философиясын анықтау керек, себебі ол токты, жұмыс режимін және қорғану схемасын анықтайды.

• Жерге қосылмаған жүйелер көптеген өнеркәсіптік нормаларда заңды — NEC 250.21 мақаласы оларға әлі де рұқсат береді — бірақ бірінші ақаулықты үнсіз төтеп береді және жақсы жұмыс істейтін жабдықтарды кернеудің артуына ұшыратады. Бұл конфигурация әдетте сатып алушыларды кейінірек жерге қосылған құрылғы қосуға итермелейді.
• Қатты жерге қосылған «У» тәрізді жүйелерде нейтраль бар және рұқсат етілген жағдайда жерге қосылған құрылғы қажет емес. Нейтральға қол жетпейтін немесе қатты жерге қосуға рұқсат берілмеген жағдайда зигзагты құрылғылар пайда болады.
• Төмен кедергілі жерге қосылған жүйелер (әдетте 200–800 А, 10 секундтық жұмыс режимі) орта кернеулі өнеркәсіптік тарату үшін стандартты таңдау болып табылады. Зигзагты құрылғы мен NGR бірге ақаулықты сенімді түрде анықтап, ақаулық нүктесіндегі залалды шектейді.
• Жоғары кедергілі жерге қосылған жүйелер (5–10 А, үздіксіз) өсімдікті жалғыз ақау кезінде де жұмыс істеуге мүмкіндік береді және тревога береді; бұл 480 В процестері үшін тән, оларда жоспарланбаған тоқтатуға рұқсат етілмейді. NEC 250.36 стандарты 480 В-тан 1000 В-қа дейінгі жүйелердегі HRG-ді қамтиды.

Сіздің өсімдігіңізге қайсысы сәйкес келетінін анықтайтын жерлендіру практикасына сілтеме ретінде IEEE 142: өнеркәсіптік және коммерциялық электр энергиясы жүйелерін жерлендіруге арналған ұсынылатын практика , оны біз клиенттің жүйе философиясын қайта қарауын сұраған кезде негіз ретінде қолданамыз.

 

Техникалық сипаттама парағында міндетті түрде болуы керек

RFQ жіберген кезде жерге тұйықтауыш трансформатор , толық техникалық сипаттама осы тармақтарға жауап береді — және цитаталаушы инженер олардың жоқтығын бірден анықтай алады:

1. Жүйенің сызық-сызық арасындағы кернеуі мен жиілігі (мысалы, 13,8 кВ, 60 Гц), сонымен қатар изоляциялық жүйе үшін қажетті BIL класы.
2. Нейтральдың жерлендіруі әдісі: төмен кедергілі, NGR тогы мен уақыты (400 А, 10 с) немесе HRG үздіксіз режимі (5 А немесе 10 А).
3. Үздіксіз немесе қысқа мерзімді жұмыс режимі, нақты көрсетілген — бұны ешқашан шығаруға қалдырмаңыз.
4. Бейтарап токты жерге қосатын резистордың болуы және оның омдық мәні, себебі тек зигзаг орамы токты шектемейді.
5. Қорғағыш қабықша мен орта: ішкі орналасу, сыртқы орналасу, тақтайшаға орнатылатын түр немесе электр станциясының рамасы, сондай-ақ температура класы.
6. Қолданылатын сынақ стандарты — біз оны құрамыз және сынақтан өткіземіз: IEEE C57.32 , ол бейтарап токты жерге қосатын құрылғыларға қойылатын талаптарды, терминологияны және сынақ әдістерін, соның ішінде температураның көтерілуі мен қысқа мерзімді ток сынағын қамтиды.
7. Дельта немесе зигзаг орамының орналасуы және құрылғының қосымша жүктемені тасымалдауы қажет пе.

А зигзаг трансформаторы 15 кВ класындағы жүйе үшін 10 секунд ішінде 400 А — бұл оны қоршаған тарату трансформаторларымен салыстырғанда кішкентай, жеңіл машина. Бірақ «кішкентай» дегенің өзі қарапайым дегенді білдірмейді — нөлдік тізбектік толқын кедергісі, бейтарап нүктедегі изоляциялық үйлестіру және қысқа мерзімді жылулық төзімділік барлығы да есептеліп, жобалануы тиіс, қалау бойынша жасалмауы керек.

 

Ryan компаниясында жерге қосу құрылғыларын қалай жасаймыз және сынақтан өткіземіз

 

 

2023 жылдан бастап біз Eaton компаниясының ресми қосымша кәсіпорны болып жұмыс істейміз, осы ынтымақтастық біздің осындай арнайы құрылғыларды қалай қабылдауымызды анықтайды — олар негізгі тарату сызығымыздың сол деңгейіндегі талаптарға сай тексеріледі, яғни қосымша жұмыс емес. Біздің 120 000 м² аумағы бар зауытымызда 180-нан астам жабдық жиынтығы жұмыс істейді, ал топырақтау трансформаторлары тек келесі сынақтарды қамтитын зауыттық сынақ есебінен кейін ғана шығарылады: орамдар қатынасы, изоляциялық кедергі, қолданылған және индукцияланған кернеу сынақтары; сондай-ақ, қуат көрсеткіші талап еткен жағдайда — сапа бақылау (QA) тобымыздың қатысуымен өткізілетін қысқа мерзімді ток сынағы.

Сынақ алаңынан қалған бір дәстүр: егер тұтынушының сұранысында «топырақтау трансформаторы» деп жазылса және басқа ақпарат болмаса, біз баға бермедік перед біз телефон арқылы хабарласамыз. Өткен жылы біз 10 секундтық жұмыс режиміне арналған құрылғыны үздіксіз жұмыс істейтін құрылғы ретінде жіберуге қаупі бар техникалық сипаттамаларды анықтадық, сонымен қатар нақты қажеттілігі — көмекші жүктемеге арналған жұлдыз-үшбұрыш схемасы болған жағдайда, зигзаг схемасымен тапсырыс берілгенін анықтадық. Бұл сұрақтарға телефон арқылы бес минут уақыт кетеді, бірақ кейіннен айлар бойығы қиындықтардың алдын алады.

 

Сатып алушылар үшін негізгі қорытынды

Егер сіздің құрылғыңызда жерленбеген орта кернеу жүйесі немесе бекітілген нейтралдың болмаған дельта жүйесі іске қосылса, онда жерге тұйықтауыш трансформатор зигзаг орамды трансформатор — тәжірибелік шешім. Ол нөлдік тізбектің өту жолын қамтамасыз етеді, ақылды құрылғыларға әсер ететін кернеу артығын шектейді және реле құрылғыларына жерге қосылу ақауларын анықтауға мүмкіндік береді. Орамды сізге қосымша жүктеме қабілеті қажет пе, соған қарай таңдаңыз; ал жұмыс циклын жерлендіру әдісіңізге қарай таңдаңыз: NGR шектелген төмен кедергілі жүйелер үшін — 10 секундтық рейтинг, HRG үшін — үздіксіз рейтинг.

Жүйе кернеуіңізді, жерлендіру философияңызды және ақау тогының мақсатты мәніңізді бізге жіберіңіз — сіз таңдаудың алдында рейтингті растаймыз. Хат жазыңыз: [email protected]немесе байланыс беті арқылы баға сұрауын тапсырыңыз — техникалық сипаттаманы тексеру тегін, және осы қадам сіздің жерленбеген жүйесіңізді жоспарланбаған өшіруге айналдырмайды.

 

Автор туралы

Ryan Electric — 2007 жылы Қытайдың трансформаторларды шығаратын зауыты, Солтүстік Америка, Оңтүстік-Шығыс Азия және Орта Шығыста электр желілерінің қызметкерлеріне, деректердің орталықтарына және өнеркәсіптік тұтынушыларға қызмет көрсетеді. Бұл мақала біздің инженерлік және мазмұндық тобымыз құрған, ол әлем бойынша жіберілген трансформаторлардың зауыттық сынақ тәжірибесі мен нақты жағдайлардан алынған пікірлерге сүйенеді.