Zemēšanas transformatori: kad jānorāda zigzaga vienība un kā pareizi noteikt tās jaudu

Pagājušā pavasara laikā rūpnīcas inženieris no Ohajo štata mums nosūtīja e-pastu par 13,8 kV kontūru, kas baro trīs ražošanas ēkas. Divas nedēļas ilga fāzes pret zemi avārija, kas „medīja“ šajā sistēmā — aizsardzības releji gandrīz neko neredzēja, jo kontūra bija neuzzemēta sistēma bez nulles secības ceļa, pa kuru avārijas strāva varētu atgriezties. Līdz viņa uzņēmuma partneris atrada sadedzināto kabeļa savienojumu, jau divi 500 ZS lieli elektromotoru vadības ierīču bloki bija izgājuši no darba veselajās fāzēs. Viņš pasūtīja 15 kV klases zemējuma transformators ar cikcaka veida tinumu. Viņa jautājums mums bija īss: „Kādu strāvas vērtību norādīt pasūtījumā — 10 sekunžu vai nepārtrauktu?“

Šis jautājums rodas biežāk, nekā tam vajadzētu būt, un tieši šeit specifikācijas kļūst nepareizas. Šo mēs pateicam iegādātājiem, kad šāds jautājums parādās viņu projektā.

 

 

Ko patiesībā dara zemēšanas transformators

Tas nav sadalības transformators parastajā nozīmē. Šāda veida zemēšanas ierīce normālā darbības režīmā gandrīz neuzņem slodzi. Tās uzdevums ir izveidot mākslīgu neitrālo punktu sistēmā, kuram tāds nepastāv — parasti delta savienotā sistēmā vai zvaigznes (wye) sistēmā, kuras neitrālais izvads nav pieejams vai nav atļauts stingri zemēt.

Ja neatzemētā sistēmā notiek fāzes un zemes starpība, avārijas strāva nespēj plūst nekur citur kā caur kabeļu un tinumu izkliedēto kapacitāti, kas ir maza. Tādēļ aizsardzības sistēma nevar novērst avāriju, un sistēma turpina darboties ar vienu fāzi zemes potenciālā, kamēr veselās fāzes paaugstinās līdz pilnai līnijas sprieguma vērtībai — aptuveni 1,73 reizes lielākai par parasto fāzes spriegumu, un pārejošas pārsprieguma virsotnes var rasties periodiski dzirkstošā loka laikā. Veselās fāzes ietekmē motorus un kabeļus, kas izjūt slodzi, un izolācijas bojājumi rodas vēlāk — bieži pēc nedēļām un tālu no patiesās avārijas vietas.

Pieslēdziet zizagvienību, kuras neitrālais punkts ir uz zemes, un attēls mainās. Tinums nodrošina zemu nulles secības pretestību, bojājuma strāva atgriežas caur transformatoru, un aizsardzības ierīces beidzot to var novērot un izslēgties. Zizag (savstarpēji savienotā zvaigznes) tinumā katrā fāzē plūst aptuveni viena trešdaļa no nulles secības bojājuma strāvas, tāpēc šīs vienības ir fiziski mazas salīdzinājumā ar slodzi, ko tās aizsargā.

 

Zizags pret zvaigzni-trīsstūri: kurš tinums jāiekļauj jūsu specifikācijā

Iepircēji mūs jautā par diviem bieži lietotiem veidiem, kā izveidot zemējuma transformators : zizagu un zvaigzni-trīsstūri.

Salīdzinājums	Zizags (savstarpēji savienotā zvaigzne)	Zvaigzne-trīsstūris
Parastā slodzes strāva	Gandrīz nulle — tikai magnetizējošā strāva	Var arī nodrošināt palīgtrīsstūra slodzi, ja tas ir norādīts
Nulles secības pretestība	Zems, regulējams pēc konstrukcijas	Zems, noteikts ar tinuma ģeometriju
Fiziskais izmērs	Kompakts, zemākā cena	Lielāks, augstāka cena
Tipisks izmantošanas veids	Tīra zemēšanas funkcija 480 V līdz 34,5 kV sistēmās	Zemēšana plus palīgdienests vai stacijas pieslēguma slodze
Parastās nominālvērtības	400 A 10 sekundēm; nepārtraukti HRG režīmā	Bieži vien nepārtraukti ekspluatācijai paredzēts

Projektam, kura vienīgā vajadzība ir neitrālais punkts, zigzag transformators ir gandrīz vienmēr pareizais risinājums — tas ir mazāks, lētāks un vieglāk uzstādāms ārējā korpusā. Mūsu rūpnīcā mēs ražojam abus veidus, taču aptuveni deviņos no desmit zemēšanas pasūtījumiem, ko nosūtām, ir zigzag vienības. Norādiet „zvaigzne-delta” tikai tad, ja vienībai jābaro arī palīgslodze, piemēram, stacijas pakalpojumu paneļa slodze delta puses pusē.

 

Pastāvīgā darbības režīma pret īslaicīgā darbības režīma norādījumu: specifikācijas izvēle, kas ir svarīgākā

Šī ir izvēle, kas izraisīja Ohaio inženiera zvanu, un tā ir tā izvēle, kuru visbiežāk pieņem nepareizi iegādātāji.

A zemējuma transformators kas darbojas ar zemas pretestības zemētu sistēmu, ir projektēts īslaicīgai darbībai sistēmas neitrālās zemēšanas pretestība (NGR) ierobežo zemes kļūdas strāvu līdz noteiktai vērtībai — parasti 400 A, dažreiz 200 A vai 600 A — un aizsardzības shēma novērš kļūdu sekundēs. Tāpēc transformators ir vērtēts, lai izturētu šo strāvu noteiktā laikā, parasti 10 sekundēs, saskaņā ar IEEE C57.32 testu procedūrām. Īslaicīga vienība, kas ir norādīta kā "pastāvīga", iztērē liekas naudas resursus uz vara un serdes; pastāvīgas darbības vienība, kas ir norādīta kā "10 sekundes", rada drošības risku.

Uz augstas pretestības zemēšana (HRG) sistēmā strāva apzināti tiek ierobežota līdz aptuveni 5 A vai 10 A, un sistēma turpina darboties ar aktīvu kļūdu, kamēr tehniskā apkope to lokalizē. Šai vienībai jābūt vērtētai nepārtraukts , jo tā nepārtraukti pārvadā strāvu. Abu veidu sajaukšana specifikācijā ir visbiežākais kļūdas veids, ko mēs redzam RFQ — pircējs raksta "zemēšanas transformators, 400 A" un aizmirst norādīt darbības ciklu, pēc tam ražotne piedāvā nepareizo iekārtu.

 

Vispirms zemēt sistēmu: bez zemējuma, cietā zemēšanā, zemas pretestības zemēšanā vai HRG

Pirms kāds var novērtēt zemēšanas ierīci, jānosaka sistēmas zemēšanas filozofija, jo tā nosaka strāvu, ekspluatācijas režīmu un aizsardzības shēmu.

• Nezemētas sistēmas ir atļautas daudzās rūpnieciskajās normās — NEC 250.21. pants joprojām tos atļauj —, bet tās klusējoši pieļauj pirmo avāriju un izvieto veselīgu aprīkojumu pārsprieguma ietekmē. Šī ir konfigurācija, kas parasti piespiež iegādātājus vēlāk pievienot zemēšanas ierīci.
• Cieši zemētas zvaigznveida sistēmas nepieprasa zemēšanas ierīci, ja neitrālais vads ir pieejams un atļauts. Zigzaga ierīces tiek izmantotas, kad neitrālais vads nav pieejams vai cieša zemēšana nav atļauta.
• Zemu pretestību zemētas sistēmas (parasti 200–800 A, 10 sekunžu ekspluatācijas režīms) ir standarta izvēle vidējā sprieguma rūpnieciskajai sadalei. Zigzaga ierīce kopā ar NGR nodrošina uzticamu avārijas noteikšanu ar ierobežotu bojājumu avārijas vietā.
• Augstu pretestību zemētas sistēmas (5–10 A, nepārtraukti) nodrošina rūpnīcas darbību viena bojājuma gadījumā ar brīdinājuma signālu; tās ir izplatītas 480 V procesos, kuros nav pieļaujama negaidīta apturēšana. NEC 250.36 reglamentē HRG sistēmās no 480 V līdz 1000 V.

Pielīdzināšanas nolūkā zemēšanas prakse, kas nosaka, kura no šīm iespējām piemērota jūsu rūpnīcai, ir aprakstīta IEEE 142 ieteicamajā praksē par rūpniecisko un komerciālo enerģijas sistēmu zemēšanu , kuru mēs uzskatām par pamatpraksi katrreiz, kad klients lūdz mūs pārskatīt viņu sistēmas filozofiju.

 

Kas jānorāda specifikāciju lapā

Kad jūs nosūtat RFQ priekš zemējuma transformators , pilnīga specifikācija atbild uz šiem jautājumiem — un piedāvājumu sagatavojošais inženieris nekavējoties var noteikt, ja kāds no tiem trūkst:

1. Sistēmas līnijas starp līniju spriegums un frekvence (piemēram, 13,8 kV, 60 Hz), kā arī izolācijas sistēmai nepieciešamais BIL klase.
2. Neitrālās zemēšanas metode: zemā pretestība ar NGR strāvu un laiku (400 A, 10 s) vai HRG nepārtraukta darbība (5 A vai 10 A).
3. Pastāvīgais vai īslaicīgais slodzes režīms, kas jānorāda skaidri — nekad nedrīkst to atstāt izvērtēšanai.
4. Vai ir iekļauts neitrālās zemēšanas pretestības elements un tā pretestības vērtība ohmos, jo vienīgi zigzaga veida tinums pašam par sevi nepierobežo strāvu.
5. Korpuss un vide: iekštelpu, ārtelpu, uz pamatnes montējams vai elektrostacijas rāmis, kā arī temperatūras klase.
6. Piemērojamais testēšanas standarts — mēs ražojam un testējam saskaņā ar IEEE C57.32 , kurā noteikti prasības, terminoloģija un testēšanas procedūras neitrālās zemēšanas ierīcēm, tostarp temperatūras paaugstināšanās un īslaicīgas strāvas testi.
7. Delta vai zigzaga veida tinumu izkārtojums un vai ierīcei jāuzņem kāda palīgslodze.

A zigzag transformators 15 kV klases sistēmai 400 A 10 sekundēm ir neliela un viegla ierīce salīdzinājumā ar apkārt esošajiem sadalīšanas transformatoriem. Tomēr „mazs“ nenozīmē „vienkāršs“ — nulles secības impedance, izolācijas koordinācija neitrālajā punktā un īslaicīgā termiskā izturība visi ir jāprojektē, nevis jāizdomā uz vietas.

 

Kā Ryan ražo un testē zemēšanas ierīces

 

 

Kopš 2023. gada mēs darbojamies kā Eaton oficiālais kopuzņēmuma partneris, un šī sadarbība nosaka mūsu attieksmi pret specializētajām ierīcēm, piemēram, šo — tās tiek apstrādātas ar tādu pašu stingrību kā mūsu galvenajā izplatīšanas līnijā, nevis kā blakusuzdevums. Mūsu 120 000 m² lielajā rūpnīcā darbojas vairāk nekā 180 aprīkojuma komplekti, un zemēšanas transformatori tiek izlaisti no ražotnes tikai pēc ražotnes testa ziņojuma, kurā iekļauti sprieguma attiecības, izolācijas pretestības, pielietotā un inducētā sprieguma testi, kā arī, ja nominālā jauda to prasa, īslaicīgā strāvas tests, ko novēro mūsu kvalitātes nodrošināšanas komanda.

Viens ieradums no testēšanas telpas: kad klienta RFQ norāda tikai „zemēšanas transformators“ un vairāk nekas nav, mēs zvanām pirms piedāvājuma sagatavošanas. Pagājušajā gadā mēs esam identificējuši specifikācijas, kas būtu rezultējušas ar nepārtrauktas ekspluatācijas režīmā projektētas ierīces piegādi 10 sekunžu darbības režīmā, kā arī zigzaga transformatora pasūtījumu sistēmai, kurai patiesībā vajadzīgs zvaigzne-delta transformators ar palīgslodzi. Jautājumi telefonā aizņem piecas minūtes un vēlāk saglabā mēnešus ilgstošas problēmas.

 

Pircejiem galvenais rezultāts

Ja jūsu iekārtā darbojas nezemeota vidsprieguma sistēma vai delta sistēma, kurā nav pieejams cietais neitrālais punkts, tad zemējuma transformators transformators ar zizagveida tinumu ir praktisks risinājums — tas nodrošina nulles secības ceļu aizsardzībai, ierobežo pārsprieguma slodzi uz veselīgām iekārtām un ļauj relejiem beidzot atpazīt zemes avārijas. Izvēlieties tinumu atkarībā no tā, vai nepieciešama palīgslodzes spēja, un izvēlieties ekspluatācijas režīmu atkarībā no jūsu zemēšanas metodes: 10 sekunžu reitings NGR ierobežotām zemas pretestības sistēmām, nepārtraukts reitings HRG sistēmām.

Nosūtiet mums savas sistēmas spriegumu, savu zemēšanas filozofiju un vēlamo avārijas strāvas vērtību, un mēs apstiprināsim reitingu pirms jūsu saistības. E-pasts [email protected]vai pieprasiet piedāvājumu caur kontaktu lapu — specifikāciju pārskatīšana ir bezmaksas un tā ir solis, kas novērš nezemeotas sistēmas pārvēršanos neplānotā izslēgšanās gadījumā.

 

Par autoru

Ryan Electric ir transformatoru ražotājs Ķīnā, kas nodibināts 2007. gadā un kalpo komunālo pakalpojumu uzņēmumiem, datu centriem un rūpnieciskajiem klientiem Ziemeļamerikā, Dienvidaustrumāzijā un Vidusrietumu reģionā. Šo rakstu sagatavojuši mūsu inženieru un saturu komanda, izmantojot ražotnes testēšanas pieredzi un lauka atsauksmes par visā pasaulē nosūktajiem transformatoru projektiem.