Трансформатордың құйынды қорғанысы: жер сілкінісі мен қосу құйындылары үшін құйынды бұғаттағыштарды таңдау әдістері

Өткен тамыз айында Оңтүстік Лусондағы электр желісінің ұзындығын бақылайтын ұста бізге фотосурет жіберді. Ол суретте қабылдау күні толығымен қалыпты болып көрінетін орнату көрсетілген: 13,8 кВ-тық жерге орнатылған трансформатор, оның кронштейніне орнатылған жаңа полимерлік кедергісіздендіргіш, жаңа боялған беті. Алғашқы техникалық тапсырмада екі деталь көрсетілмеген: кедергісіздендіргіштің шығысы мен трансформатордың корпусы арасында төрт фут (1,2 м) орамаланған өткізгіш сым; жерге қосылатын өткізгіштің тік төмен, жерге орнатылған тақташаға емес, орнату кронштейні арқылы қайта оралуы. Үш аптадан кейін желіге найзағай түсті. Кедергісіздендіргіш ешқандай зақымданбай қалды. Бірақ біріншілік орама зақымданып кетті.

Кедергісіздендіргіштің қызметі — және оның істей алмайтындары

Кездесетін трансформатордың кедергісіздендіру қорғауы схема негізінде үзіліссіз металл-оксидті варистор қолданылады. Оның сілтеме кернеуінен төменде варистор ашық тізбек сияқты әрекет етеді және микроАмперлерді тартады. Оның жоғарысында кедергі құлауы өтеді, аррестер көтерілген токты жерге шунттайды және келесі жарты циклден бұрын жоғары импедансты күйге қайтады. IEEE C62.11-2020 құрылғының өзін анықтайды: 48–62 Гц жиіліктегі, 1000 В-тан жоғары кернеудегі тізбектер үшін арналған металл-оксидті аррестерлерді қамтиды; олар найзағай мен қосу/ажырату көтерілулерін разрядтық ток өткізу арқылы шектейді, содан кейін жүйелік қуат тогының ағысын автоматты түрде шектейді. Бұл әрекетте болған стандарт, 2020 жылдың қыркүйегінде жарияланған.

Аррестер көтерілуін сіңірмейді. Ол оны шектейді. Шынында да орама әсер ететін — аррестердің разрядтық кернеуі. мынау кернеу — бұл көтерілу аррестердің шығыс терминалынан қорғалатын нүктеге дейінгі өткізгіш сым бойымен қалыптасады. Екі термин де нақты. Бірақ тек екіншісін орнату күні гаечный кілтпен өзгертуге болады.

Жақсы таңдалған арындық қорғағыш әлі де жаман қолданыста болуы мүмкін. Таңдау мен қосу — екі әртүрлі жұмыс, ал сатып алушылар әдетте олардың біреуін ғана тапсырады.

 

 

Трансформатордың кернеу шабуылынан қорғау MCOV-тен басталады, реттелген кВ емес

Біздің инженерлік бюроға түсетін көпшілік сұраныстар арындық қорғағышты реттелген кернеу бойынша көрсетеді — «10 кВ арындық қорғағыш», «18 кВ арындық қорғағыш». Бұл сан — жұмыс циклының реттелген мәні, және өзі бойынша осы құрылғының сіздің жүйеңізге жарамды екенін немесе жарамды еместігін аз ғана көрсетеді. Қолданысқа шешуші әсер ететін сан — MCOV максималды үздіксіз жұмыс істеу кернеуі (MCOV) — бұл арындық қорғағыштың қызбай, өзінің шығыстары арасында шексіз уақыт бойы төтеп беруге қабілетті ең жоғары RMS кернеуі.

MCOV жүйенің топырақтауы арқылы орнатылады, трансформатор арқылы емес. Тиімді топырақталған жүйеде аррестер қалыпты жұмыс істеген кезде сызықтан топыраққа дейінгі кернеуді көреді, сондықтан талап етілетін шама — бұл максималды сызықтан топыраққа дейінгі кернеу өзі: 12,47 кВ көп рет топырақталған жүйеде 7,65 кВ. Топырақталмаған немесе импедансты топырақталған жүйеде фазадан топыраққа дейінгі ақау болғанда ақауы жоқ фазалар толық фазадан фазаға дейінгі кернеуге жақындайды, сондықтан ереже MCOV-тің максималды фазадан фазаға дейінгі кернеудің 90 пайызынан кем болмауын талап етеді. Бірдей трансформатор, бірдей кернеу класы, бірақ екі әртүрлі аррестер.

Жүйенің сызықтан сызыққа дейінгі кернеуі (кВ, номиналды)	Аррестердің MCOV — тиімді топырақталған (кВ)	Аррестердің MCOV — импедансты топырақталған немесе топырақталмаған (кВ)
4.16	2.55	5.10
12.47	7.65	15.30
13.80	8.40	15.30
24.94	15.30	29.00
34.50	22.00	Ұсынылмайды

Бұл мәндер Hubbell Power Systems компаниясының жариялаған аррестердің қолданылу деректерінен алынған және олар Солтүстік Америкадағы тарату жүйелерінде біз бақылайтын мәндермен сәйкес келеді ( Hubbell каталогы 70, Кернеу шабуылынан қорғағыштар практикалық салдарын анық тұжырымдаған жөн. Егер техникалық сипаттамада «жерленбеген жүйе» деп көрсетілсе, бірақ жүйе шын мәнінде төрт сымды көп нүктелі жерленген болса, сіз қажеттінен екі есе көп MCOV сатып аласыз — ал бұл жоғарылаған тұтыну кернеуімен төленеді, ол әлбетте сіздің төмен ұстағыңыз келетін көрсеткіш.

Деректер парағын оқыған кезде тағы бір пайдалы қатынас: аррестордың номиналды кернеуі әдетте оның MCOV-ынан шамамен 1,25 есе жоғары. Сондықтан 10 кВ номиналды тарату арресторының MCOV-ы шамамен 8,4 кВ құрайды, сонымен қатар бір трансформаторда жерлеу жорамалын өзгерткен кезде екі көрсеткіш де бірге өзгереді.

 

Жетек ұзындығы, жерлеу және шынымен маңызды қорғаныс шегі

Бұл бөлімді сатып алушылардың көпшілігі өткізіп жібереді. Аррестор мен оның қорғайтын құрылғысы арасындағы әрбір фут (30,48 см) жетекші сым кернеуді импульс кезінде изоляцияға қосады, себебі ток осы қашықтықты өтіп, одан кейін қайта оралуы керек. IEEE-дің металл-оксидті арресторлар үшін қолдану бағдарламасында 10 кА кезінде әрбір футқа 1,6 кВ кернеу қосылады, ал электр құрылғыларын молния мен импульстік кернеуден қорғауға арналған FM ресми рұқсат стандарты DS 5-11 де осы санды қолданады.

Аррестордың жетекші сымының ұзындығы (фут)	10 кА кезіндегі қосылатын кернеу (кВ)	95 кВ BIL орамының үлесі
1	1.6	1.7%
2	3.2	3.4%
4	6.4	6.7%
10	16.0	16.8%

 

 

The қорғаушы шектеу барлығын біріктіретін арифметикалық есептеу. Орамның BIL мәнін алып, одан аррестордың разряд кернеуі мен жетекші сымның әсерін алып тастаңыз, содан кейін нәтижені BIL-ге бөліңіз. 13,8 кВ тарату трансформаторындағы стандартты бі Birincil izolyatsiya деңгейі — 95 кВ BIL, ал ұсынылатын ең төменгі қорғаушы шектеу 20 пайыз. 10 футтық жетекші сым осы 95 кВ-тың ішінен 16 кВ-ты алады — бұл ұсынылатын шектеудің толығымен жақын мәні, сонымен қатар аррестордың разряд кернеуінің бір кВ-ы да есепке алынбаған.

Жерлендіру солай да ыңғайлы жолмен сәтсіз аяқталады. Жерлендіру сымы қысқа, түзу және орнату кронштейнінен бөлек болуы керек; ол резервуарға және станцияның жерлендіру торабына бекітілген арнайы пластинаға қосылуы тиіс. Жерлендіру жолын болтты кронштейн құрылғысы арқылы өткізу — бұл ток көтерілуі кезінде дәл осы уақытта коррозияға ұшырайтын, босайтын және кедергіні арттыратын қосылыс құрады. NFPA 780 , «Молниядан қорғау жүйелерін орнату стандарты» — қазіргі 2026 жылғы басылымы, ол Солтүстік Америкадағы көптеген инспекторлардың негіз ететін құжаты. Орналастыруды растамас бұрын, сәтсіздіктен кейін емес, оны оқыңыз.

 

Сатып алатын трансформатор үшін дұрыс аррестер класын таңдау

Аррестерлер өткізуге тиісті импульстық энергия мен авариялық токқа қатысты классификацияланады; олардың класы аррестерден кейін орналасқан құрылғының маңыздылығына сәйкес болуы керек — сатып алу тапсырысының көлеміне емес.

Аррестер класы	Типтік қолдану	Таңдауға арналған нұсқаулар
Тарату	12,47–34,5 кВ тарату трансформаторлары, жерге орнатылған құрылғылар, көтергіш бағандар	10 кА номиналдық токтың босатылуы. Қалыпты жұмыс режимі ауылдық желілердің жеңіл жүктемелі тармақтары үшін, ал ауыр жұмыс режимі — құрылғы сыртқы әсерге ұшырайтын немесе желі ұзын болған жағдайда қолданылады.
Орта деңгей	Кіші қосалқы станциялар, орташа кернеудегі қосқыш қондырғылары, 5 МВА-дан жоғары трансформаторлар	Тарату класына қарағанда жоғары энергиялық қабілеті бар. Қорғалатын қондырғы қымбат тұратын және әсерге ұшырау ықтималдығы жоғары болған жағдайларда қолданылады.
Станция	Жеткізу класындағы трансформаторлар мен маңызды қосалқы станциялар	Ең жоғары энергиялық деңгей мен апаттық токқа төзімділік. Қысымды босату сипаттамасы мен градациялау талаптары IEEE C62.11 стандартында нақты көрсетілген.

Солтүстік Америкада тақтайша тұрғызылған трансформаторларда аррестор әдетте арнайы кронштейн мен қаптама арқылы резервуарға бекітіледі, ал жерге қосу сымы резервуар қабырғасына дәнекерленген тақтайшаға қосылады. Бұл — декоративті элемент емес. Бұл аррестордың табанынан жерленген болатқа дейінгі ең қысқа практикалық жол, сонымен қатар бұл жол ғана сымның қосқан үлесін біздің инженерлердің бағалау кезеңінде есептеген шекте ұстайды.

 

Сараптамада біз қайталанып отыратын үш аррестор мәселесі

Біз алмастыру үшін жаңа құрылғының бағасын анықтау алдында қазіргі орнатылған құрылғының суреттерін сұраймыз, және осы үш нұсқа қайтадан-қайтадан келеді.

• Орамалған немесе шеңбер тәрізді өткізгіш сым. 6 фут (1,83 м) өткізгіш сым ұстайтын бригада оның 18 дюйм (45,7 см) бөлігін ғана қажет етеді, сондықтан қалған бөлігін резервуар бойымен таза орамалайды. Әрбір орам индуктивтілік пен кернеуді арттырады. Өткізгішті қысқартыңыз; оны тазалауға тырысқан жөн емес.
• Орнату кронштейні арқылы жерге қосылу жолы. Бұл тез, бірақ қате. Орнату күні кронштейн болттары жерге қосылу өткізгіші болмайды, сонымен қатар екі қыс бойы теңіз жағалауындағы алаңда олар осындай қызмет атқармайды.
• Трансформатордың кВА мәні бойынша, жүйенің жерге қосылуы бойынша емес, аррестордың өлшемі анықталған. Құрылғының кВА рейтингі MCOV мәніне ешқандай әсер етпейді. Жерге қосылу конфигурациясы әсер етеді, және ол сызбада бір қатарлы жауап ретінде көрсетіледі.

Bir neshelik qosymsha aqauyltyq birinshiliktin išinde jasyryp turady. Syrtqy ajyrqyşy bar tarqatuw arresteri qysqartyp ketken kozde oziñ otkizgišin tüşiredi, bul sizdiñ qalegeniñiz — biraq ajyrqyşyñ awa sañyğy tazalyqta boluyý kerek. Biz bir nešenše sim tali, ya da bir mösimlikte qurilğan šašqyn uyi arqyly ol sañyq ötken kabinaettardy ashqanbyz. Arrester hám osynda turdy. Ol tek niyete qorğaýda emes.

 

Biz qanday etip ärbir transformator tapyrysyna körsetkishterdi kiritemiz

Ryen Elektrik kompaniyasy 2007-jyldan beri transformatorlar ishlep šyğarady, al 2023-jyldan beri Eaton kompaniyasynyñ ortaq ishlestiriw sherigi bolyp isleydi. Danyang zavodynda — 120 000 kvadrat metr jer, 180-dan artyp ishlep šyğaruw jäne syñaq qurğyzylary, 37 patent — dielektrik syñaq zaly proyektke qoyylğan tiykarğı syñaqтарdy jäne qajet bolğanda impulstıq syñaqтарdy ötkizedi, jäne nameplate-ke basylyp qoyylğan BIL deñgeyі proyektdiñ sınaqqa tüsgen deñgeyі bolady.

Тапсырыс аррестерлерді қамтиды болса, біз MCOV-ті сіздің берген жүйе жерленуіңіз бойынша есептейміз, материалдар тізіміне орнату кронштейні мен қаптаманы енгіземіз және орнатушыға тікелей қону нүктесі ретінде қолайлы болт емес, жерлену пластинасын дәнекерлейміз. UL және CSA бағдарламаларында кронштейн, жерлену пластинасы және резервуардың жерленуі жинақтау бөлігі ретінде қарастырылады, өрістегі қосымша құрылғылар ретінде емес.

 

Трансформатордың көтерілу қорғанысы үшін RFQ-ға не енгізу керек

RFQ-ға төрт жол енгізу кейіннен түзету жасауды болдырмақшы, олардың әрқайсысы сызбалардан табуға бір минуттан көп уақыт алмайды.

• Жүйе жерленуі: тиімді жерленген, импедансты жерленген, жерленбеген немесе дельта — сонымен қатар номиналды емес, максималды жүйе кернеуі.
• Қажетті MCOV егер сізде ол бар болса және сіз анықтайтын аррестер класы.
• Бекіту әдісі: резервуар кронштейні, көлденең арқа, шкаф іші немесе қосқыш қорабы.
• Қолжетімді өткізгіш ұзындығы нақты орналасу бойынша және жерлену пластинасы қайда орналасатыны.

Осы төрт жауаппен бір қатарлы схеманы және алаңның жоспарын жіберіңіз, содан кейін біз сақтандырғышты таңдауды, оның разряд кернеуін, өткізгіш үлесін және нәтижелі қорғаушы шектеу сметада — яғни талқылау құйыннан кейін қосқыш қондырғысында емес, қағаз бетінде, сіздің үстеліңізде өтеді. Қолданбалы инженерлік топқа [email protected] электрондық поштасы арқылы хабарласыңыз немесе масаға топырған трансформаторлар және платформалық трансформаторлар нақты жоба үшін өлшемдік қолдау сұрау үшін өнім беттерін ашыңыз.

 

Автор туралы

Бұл мақала Ryan Electric (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.) компаниясының қолданбалы инженерлік тобы құрған. Бұл компания әлемдегі коммуналдық, деректер орталығы, өнеркәсіптік және инфрақұрылымдық тұтынушылар үшін тарату, қуат және қайта қалпына келтірілетін энергия жобаларында жұмыс істейтін трансформатор шығаратын зауыт. Біздің инженерлер Danyang сынақ залында өтетін осы дизайндарда сақтандырғыштарды таңдауды, изоляциялық координацияны және жерлендірудің егжей-тегжейлерін көрсетеді. MCOV таңдауы немесе нақты жоба бойынша қорғау шегі туралы сұрақтар болса, [email protected] электрондық поштасына жазыңыз.