Трансформатордың нейтралық жерге қосылуы түсіндірілген: Қатты, кедергілі және зигзагты жерге қосылу салыстырылған

Қосқыш құрылғысының кестесінде 5 А токта жоғары кедергілі жерлендіру, 10 секундтық резистормен белгіленген. Жұмыс орындаушы дәл осындай резисторды орнатты. Ешкім жүйенің зарядталу тогын өлшемеген, ал бұл зақымданбаған 5 кВ кабельде, кернеу шектегіштерде және осы зауыттағы қозғалтқыш кіріс сүзгілерінде шамамен 6,8 А құрады. Бірінші фаза-жер авариясы кезінде резистор толығымен сыйымдылық тогын өткізді, бақылау реле тогының көтерілуін байқамады, және зауыт екі күн бойы жерленген фазамен жұмыс істеді. Екінші авария — басқа фазада — қауіпсіз ақауды фаза-фаза айқын қысқа тұйықталуға айналдырды. Барлығы сызба бойынша салынған еді. Дегенмен, жерлендіру схемасы әлі де дұрыс емес болды.

Трансформатор нейтралының жерлендірілуі бұл изоляцияның бұзылуы кезінде қанша ток өтетінін, қорғаныс әрекетінің жұмыс істеуі немесе тек қана ескерту беруін, сондай-ақ трансформатордың, кабельдердің және қосқыш құрылғыларының осы токты шыдай алуын анықтайтын конструкциялық шешім. Бұл шешім бір рет, жобалау кезеңінде қабылданады және әдетте техникалық талаптардың бір жолын алады.

Төрт әдіс тәжірибелік, электр энергетикасындағы және деректер орталығындағы жүйелердің тәжірибелік түрін қамтиды: қатты жерге қосу, төмен кедергілі жерге қосу, жоғары кедергілі жерге қосу және зигзаг немесе жұлдыз-үшбұрыш жерге қосу трансформаторы арқылы жерге қосу. Әрбір әдіс әртүрлі сұраққа жауап береді, ал дұрыс жауап бірінші жерге түсуі кезінде жүйенің не істеуін қалайтыныңызға байланысты.

 

Трансформатордың нейтралын жерге қосу нені анықтайды

Жерге қосылу ақауы фазалық өткізгіш пен жер арасында тұйықталған тізбекті білдіреді. Осы ақау арқылы өтетін ток қайтару жолының импедансымен анықталады, ал осы қайтару жолы жүйенің нейтралы мен жерлеу электродтары жүйесі арасындағы қосылу арқылы құрылады. Қосылуды өзгерту — бұл ақау тогын, анықтау жылдамдығын және ақау жойылғанша қанша зиян келтіретінін өзгерту дегенді білдіреді.

Спецификацияда атап өтуге тұрарлық екі сілтеме бар. IEEE Std 3003.1-2019 өнеркәсіптік және коммерциялық электр энергиясы жүйелері үшін жерлеу жүйесін қамтиды және «Green Book» отбасының заманауи жалғасы болып табылады; IEEE Std C62.92.1-2016 1 000 В-тан жоғары кернеулерге есептелген қуаттылық жүйелері үшін нейтралды жерлеуді қамтиды. Екеуі де бірдей компромисс негізінде құрылған: жерге қосылу ақауы тогы сенімді түрде анықталуы үшін жеткілікті деңгейде болуы керек және құрылғыларды зақымдамау үшін тым жоғары болмауы керек.

Төмендегі кестеде төрт әдіс қысқартылған.

Әдісі	Типтік ақау тогы	Анықтау философиясы	Қолданылатын орын
Қатты жерге қосу	Қысылған үшфазалы мәнге дейін	Лездік артық ток, қосылыс үзіледі	480 В және одан төмен, төмен кернеулі тарату
Төмен кедергілі (LRG)	100 А – 1000 А, әдетте 200 А – 400 А	Артық ток релелері, таңдалған координация	Таңдалған қосылыс үзілуін қажет ететін орташа кернеулі өнеркәсіптік тарату
Жоғары кедергілі (HRG)	5 А – 25 А	Сезімтал реле, алдымен хабарландыру	Қозғалтқыштарға негізделген зауыттар, үздіксіз үдерістер, деректер орталықтары
Зигзагтық жерге қосылатын трансформатор	Резистор немесе трансформатордың конструкциясы бойынша орнатылады	Сезімтал реле	Дельта жүйелері, қолжетімді нейтрал жоқ

 

Қатты жерге қосылу: Ең төменгі құны және ең жоғары ақаулы ток

Қатты жерге қосылған жүйеде нейтрал тікелей жерге қосылу электродтар жүйесіне қосылады. Токты шектейтін ештеңе жоқ, сондықтан фаза-жер арасындағы ақау осы нүктеде қолжетімді болатын болтты үшфазалы мәнге жақындай алады — 480 В кезінде 2 000 кВА қуаты бар қондырғыда ондаған килоампер. Бұл конструкциялық кемшілік емес; бұл әрі қажеттілік. Ақау үлкен, әрбір қорғаныс құрылғысы оны көреді және ол циклдар ішінде жойылады.

Санақ басқа жерге келеді. Автобустың қатайтуы, өшіргіштің тоқтату сыйымдылығы және доғалық-ұшқындық зерттеудегі инциденттік энергия есебі барлығы осы токқа пропорционалды. Көпшілік 480 В жүйелері үшін әлі де тұрақты жерлендіру — тәжірибелік таңдау, себебі фаза-жер арасындағы кернеу 277 В-та қалады да, изоляция мен кернеу шектеушілердің жұмыс көлемі аз болып қалады. Орташа кернеу деңгейінде ол логика қолданысқа ие болмайды, өйткені трансформатор, кабельдер мен қосқыш қондырғылары осындай апаттық токтарды көргісі келмейді.

Бір салдар адамдарды таң қалдырады. Тұрақты жерлендірілген жүйеде көпшілік апаттар бір фазаның жерге қосылуынан басталады және олар кеңейгенге дейін жойылады. Жерлендірілмеген немесе жоғары кедергілі жерлендірілген жүйеде бірінші апат көбінесе мүлдем жойылмайды.

 

Кедергілі жерлендіру: төмен кедергілі және жоғары кедергілі

Нейтрал мен жер арасына резистор орнату — бұл дизайн философиясын санға айналдырады. Төмен кедергілі жерлендіру әдетте токты бірнеше жүздеген амперге дейін шектейді — орташа кернеуде 200 А-ден 400 А-ге дейінгі мәндер кеңінен қолданылады, бұл стандартты ашық ток релелерінің оны анықтап, уақыттауы үшін жеткілікті. Сондықтан LRG-ді апатты желіні негізгі қорғаныс қосқышын іске қоспай, тек таңдалған тәсілмен ажырату қажет болған кезде қолданады.

Жоғары кедергілі жерлендіру одан да әрі барып, жерге құлау тогын 5 А, 10 А немесе 25 А-ге дейін шектейді. Осы деңгейлерде апат әдетте қосқышты іске қоспай, тек ескерту сигналы ретінде беріледі, ал өндіріс жұмысын жалғастырып, техникалық қызмет көрсету қызметі апат орнын анықтайды. Көптеген электр қозғалтқыштары бар өнеркәсіптік жүйелер, тоқтатылмаған үздіксіз өндіріс өсімдіктері мен дерекқор орталықтарының орташа кернеудегі тарату жүйелері бұл тәсілге сүйенеді. Трансформатор мен кабельдер енді бірнеше килоамперлік оқиғаны шыдамдылығын сақтауға мәжбүр емес, сонымен қатар жерге құлау кезіндегі доғалық ұшқындар қаупі токтың төмендеуіне байланысты азаяды.

Бұл бөлімді көпшілік сатып алушылар ұмытады. Жоғары кедергілі жерлендірілген жүйе тек резистордың өткізетін тогы жүйенің зарядтау тогынан жоғары болғанда ғана жұмыс істейді. Экрандалған кабельдердің, кернеу шектегіштердің және қозғалтқыштың кіріс сүзгілерінің зарядтау тогы — нақты ток, ал жерге түсу ақауы кезінде ол резистор мен ақау арқылы өтеді. Егер резистордан өтетін ток осы мәннен кем болса, реле ақауды қалыпты сыйымдылық тогынан ажыратамайды — дәл осы жағдай бұл мақаланың басында келтірілген мысалда болды. Дұрыс реттілік: нақты орнатылған жүйенің сыйымдылық тогын өлшеу, оның жоғарысында, қосымша қормен резистор тогын таңдау, содан кейін ғана уақыттық рейтингті орнату.

 

 

Зигзаг жерлендіру трансформаторлары: Жоқ нейтральдың орнына

Бәрі жоғарыда айтылған нәрселер сізге кедергі қосуға болатын бейтарап нүктенің бар екендігін ұсынады. Дельта-қосылған көз немесе екіншілік бейтарапы шығарылмаған трансформатор сізге осындай нүкте бермейді. Осы мәселені шешуге зигзагтық құрылғы көмектеседі. Оның орамдары нөлдік тізбектегі токқа төмен кедергі көрсетеді, сондықтан ол жерге қосылу ақауы тогы үшін мақсатты қайтару жолын жасайды; бірақ оң және теріс тізбектегі токқа жоғары кедергі көрсетеді, сондықтан қалыпты жұмыс кезінде құрылғы шамамен ешқандай жұмыс тогын өткізбейді. Уақытша-дельта құрылғысы осы жұмысты басқа орам орналасуымен орындайды.

Осы әрекет тәсілі сондықтан жерге тұйықтауыш трансформатор жүктемелі трансформатордан толығымен басқа деректер парағынан көрсетіледі. Келісілуі керек сандар — қысқа мерзімді нейтралды ток пен оның ұзақтығы: 10 секунд және 1 минут — жиі кездесетін рейтингтер. Сонымен қатар, қалыпты жұмыс кезінде пайда болатын асимметрия үшін үздіксіз нейтралды ток қабілеті де көрсетілуі керек; бұл көрсеткіш зигзагтық құрылғы үшін қысқа мерзімді мәннің бірнеше пайызын құрайды. Оны тек қысқа мерзімді көрсеткіш бойынша көрсетсеңіз, тұрақты асимметрия оны қыздырады. Оны жүктемелі трансформатор сияқты көрсетсеңіз, сіз ешқашан қолданбайтын мыс сатып аласыз.

Қозғалтқыштарға негізделген жүйелерде зигзагтық құрылғы әдетте резистормен жұптасады. Резистор өтетін токты орнатады; трансформатор резисторға қажетті нейтралды қамтамасыз етеді.

 

Резистордың өлшемі: Оның жұмыс істеуін шешетін төрт сан

Нейтралды жерге қосу резисторы — қысқа мерзімді құрылғы, оның маңызды рейтингтері саны аз. Бұл төрт көрсеткіш құрылғының қызмет көрсету кезінде жұмыс істеуін шешеді:

• Өлшенген сыйымдылықтық ток. Оны нақты орнатылған жағдайда, нақты кернеуде өлшеңіз. Кестедегі мәндер — бастапқы нүкте, жауап емес.
• Өтетін ток. жоғары кедергілі жерлендіру үшін — 5 А, 10 А немесе 25 А; төмен кедергілі жерлендіру үшін — 200 А–400 А. Екі жағдайда да ол өлшенген сыйымдылықтық токтан жоғары болуы керек, қорымен.
• Уақытқа шыдамдылық. Он секунд пен бір минут — типтік уақыттар. 13,8 кВ жүйесіндегі 400 А, 10 секундтық резистор авария кезінде шамамен 3,2 МВт қуат шығарады — он секунд ішінде шамамен 32 МДж энергия. Жүйеде ұзақ уақыт бойы қалған авария оны жояды.
• Кернеу мен изоляциялық шыдамдылық. Жерге түсу авариясы кезінде резистор аварияның барлық уақыты бойы тұрақты түрде жүйенің сызық-нейтраль арасындағы толық кернеуін ұстайды.

Тағы екі тармақ бірдей талқылауға жатады, бірақ резистордың техникалық сипаттамасында көрсетілмейді: детекция схемасы — реле қабылдаған токпен не істейді, ол қандай сигнал береді (қауіптілік белгісі немесе ажырату), сонымен қатар төмен кедергілі жерлендіру кезінде ток шектелген кезде координациялық зерттеу әлі де әділ қалады ма?

 

Райан Электрик қалай тапсырыс бойынша жерлендіру дизайнын қолдайды

Жерлендіру дизайны трансформатордан басталады, себебі орамдардың конфигурациясы нейтральдың болуын немесе болмауын шешеді. тапсырыс бойынша үш фазалы трансформатор жұлдызша (wye) екіншілік орамы бар трансформаторда біз нейтральды жер-ақауының жүктемесіне сәйкес изоляцияланған бушинг арқылы шығарамыз, оның мәні зерттеулерде көрсетілген, сонымен қатар жерлендіру мен координациялау зерттеулері үшін орамдардың конфигурациясы мен векторлық топ деректерін береміз. Егер клиенттің схемасы кедергілі немесе зигзагты жерлендіруді қажет етсе, біз оны зауытта қабылдау сынағында емес, сауалнама кезеңінде растаймыз. Бұл алдын ала он бес минуттық сұхбат және егер оны ұмытып кетсеңіз — қайта жасау тапсырысы.

Біз 120 000 шаршы метр аумақтағы өндірістік ғимаратта, 180-нен астам өндіріс және сынау жабдықтарымен және 37 патентпен жұмыс істейміз; сондай-ақ UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS және CE сертификаттарына иеміз. 2023 жылдан бастап Ryan Electric Eaton компаниясының ресми қосымша кәсіпорны болып табылады. Әрбір құрылғыға қосымша тапсырылған рутинды сынау есебінде орнату командасының объектіде нейтралды және жерге қосу қосылыстарын растауы үшін қажетті орам кедергісі мен коэффициент мәндері келтірілген.

 

Трансформаторға сұраныс берген кезде жерге қосу схемасын жіберіңіз

Бізге бір сызықтық схема, жерге қосу әдісі, сіздің жобалаған нейтралды ток пен уақыт мерзімі, сонымен қатар трансформатордың номиналын жіберіңіз. Біздің инженерлік тобыңыз зерттеуге сәйкес келетін трансформатордың нейтралды жерге қосу орналасуын ұсынады — нейтралды изолятор да кіреді. Сондықтан іске қосу инженері жобаны ашып табу орнына, оны растайды. Техникалық ұсыныста дұрыс негіз қалыптастыру ештеңеге тұрмайды. Алайда бірінші жерге қосу ақауынан кейін оны ашу өндірісті тоқтатуды қажет етеді.

 

Автор туралы: Bul maqala Ryan Electric (Jiangsu Ryan Transformers) zavodynyń inzhenerlik tобы taraftyndan jazylgan. Bul zavod 2007-jyldan beri elektr energetikasy, mamlakattyq ortalyqtar, jańa energiya kozderi zhaıne ońday sallada isleytyn tұtynyshylyqqa qyzmet korsetatyn qurlys, mayly qapyrlgan zhaıne pad-ornalasqan transformatorlardy shygarady. Topy IEEE C57 zhaıne IEC 60076 talaptaryna saylysyp isleydi zhaıne spetsifikatsiya, zavodtyq synaq zhaıne sahada iśke qosu ishterinde dasturlyq ishler menen EPC podryadshylaryna qoldau korsatady.