Jiangshan SCOTECH Elektromos Co., Kft
A földelő transzformátor áttekintése
Oct 13, 2025
Hagyjon üzenetet
A földelőtranszformátor, más néven földelőtranszformátor, a segédtranszformátorok egyik típusa, amelyet három - fázisú villamosenergia-rendszerben használnak. Jellemzően természetes nullapont nélküli energiaellátó rendszerekben használják, hogy mesterséges nullacsatlakozást biztosítsanak a földeléshez akár közvetlenül, akár impedancián keresztül, például ívelnyomó reaktoron, ellenálláson vagy áramkorlátozó reaktoron. A - - - vonal földzárlatai során alacsony - impedancia utat kínál a nulla - sorrendű hibaáramokhoz (miközben nagy impedanciát biztosít a pozitív és negatív sorrendű áramoknak), korlátozza a hibaáramokat és a tranziens túlfeszültségeket, hogy biztosítsa a földelésvédelmi rendszer megbízható működését; ezen túlmenően általában rövid - áramköri testáramot visz, amíg a megszakító el nem hárítja a hibát, így rövid - időbeosztással rendelkezik. A földelőtranszformátor kVA-értéke a normál vezeték -–- nullafeszültségétől és a hibaáram meghatározott időn belüli értékétől függ, például másodperctől percig. Ezenkívül alkalmazhat egy szekunder (alacsony - feszültségű) tekercset az alállomási állomások folyamatos áramellátásához, és lehetővé teszi a delta - összekapcsolt három - fázisú rendszert a - és a - fázisú semleges terhelések fogadására azáltal, hogy visszatérő utat biztosít az áram számára a nulla felé; egyfázisú - hibák esetén korlátozza a nulla hibaáramot, hogy javítsa a tápvezeték helyreállítását.
I. A földelő transzformátor típusai
1. Yₙ,d-csatlakoztatott földelő transzformátor
Ez egy három{0}}fázisú transzformátor, amelynek awye-csatlakozva (Yₙ, semleges vezetékkel)primer tekercs és adelta{0}}csatlakozva (d)szekunder tekercselés.
A delta{0}}csatlakozott szekunder tekercs képes keringő áramot szállítani, hogy kiegyenlítse az áramerősséget az elsődleges tekercsben.
A delta szekunder tekercs is csatlakoztatható egynyitott delta; ellenállások vagy reaktorok nyitott végére helyezésével a földelő transzformátor nulla-sorrendű impedanciája beállítható.
Ezenkívül a szekunder tekercs kapcsai kivezethetők az alállomás segédenergia-forrásaként.
2. Zₙ-csatlakozott (cikk-cakk-csatlakozott) földelő transzformátor
Ez egy három{0}}fázisú transzformátorcikk{0}}cakk-csatlakozású tekercsek.
A cikk-cakk tekercsek saját csatlakozási módja miatt a hibaáramok kölcsönösen kiegyenlíthetők két sorba kapcsolt-tekercs között.
Ehhez a transzformátorhoz egy kisfeszültségű{0}}tekercs is hozzáadható, amely az alállomás kiegészítő áramforrásaként szolgál.
További megjegyzések a működéshez és a felépítéshez
- Szerkezet: A földelő transzformátorok szerkezetileg hasonlóak a hagyományos három{0}}fázisú magos- típusú teljesítménytranszformátorokhoz.
- Normál működés: Csak gerjesztőáram folyik át a földelő transzformátor primer oldalán; a szekunder oldalon (ha van) nincs áram.
- Egyfázisú{0}}földzárlat: Mind az alállomás főtranszformátorának delta-kapcsolt tekercsei, mind a földelő transzformátor három-fázisú tekercsei zárlati-áramot vezetnek. A Z áram-korlátozó impedancia megfelelő megválasztásával a fázisonkénti rövidzárlati áram-szabályozható úgy, hogy ne haladja meg a fő transzformátor tekercseinek névleges fázisáramát. Az ilyen rövidzárlati áram normál időtartama-10 másodperc.
II. A földelő transzformátor működési elve
Normál üzemben a földelő transzformátor primer tekercse az elektromos rendszer fázisvezetőihez csatlakozik, míg szekunder tekercse földelt. Ekkor a transzformátor úgy működik, mint egy hagyományos transzformátor, a feszültséget a követelményeknek megfelelően növeli vagy csökkenti.
A hibaáramok korlátozása érdekében a földelőtranszformátor impedanciája a további földelő ellenállásokkal vagy reaktorokkal együtt korlátozza a rendszeren átfolyó hibaáramok nagyságát. Ezen hibaáramok szabályozásával a földelő transzformátor segít fenntartani a rendszer stabilitását, és megvédi az érzékeny berendezéseket a sérülésektől.
Amikor hiba lép fel (például vezeték{0}}--földzárlat) a rendszerben, a hibaáramok a földelő transzformátor szekunder tekercsén keresztül áramlanak a földre. Ez alacsony-impedanciájú utat hoz létre a hibaáramok biztonságos eloszlásához, megelőzve a berendezés károsodását és csökkentve az elektromos veszélyek kockázatát.
Biztonsági és védelmi szempontból a földelő transzformátor biztosítja az elektromos rendszerben a személyzet és a berendezések biztonságát azáltal, hogy megbízható földelési utat biztosít. Segít megelőzni az áramütéseket, tüzeket és egyéb, a meghibásodásokhoz kapcsolódó veszélyeket, így hozzájárul a biztonságosabb munkakörnyezethez és a rendszer megbízhatóságának javításához.
III. A földelő transzformátor funkciója
A földelő transzformátor egy speciális elektromos berendezés, amelyet arra fejlesztettek ki, hogy megoldja a nullapontok hiányát bizonyos hálózati konfigurációkban, és biztosítsa a rendszer biztonságos működését földelési hibák esetén. Alapvető funkcióit és működési jellemzőit elsősorban a következő szempontok tükrözik:
1. Biztosítson mesterséges semleges pontot a kulcsfontosságú berendezések számára
Kis-áramú földelő rendszerekben az ívelnyomó tekercs döntő fontosságú a földelő kapacitív áram kompenzálásához, ha az elektromos hálózatnak egy-fázisú földelési hibája van. A főtranszformátor delta{3}}csatlakozott oldalán azonban (a 6 kV-os, 11 kV-os és 33 kV-os táphálózatok főtranszformátorainak elosztó feszültségoldalán elterjedt konfiguráció) nincs természetes semleges pontja, ami lehetetlenné teszi az ívelnyomó tekercs közvetlen felszerelését.
A földelő transzformátor ezt a problémát úgy oldja meg, hogy létrehoz egymesterséges semleges pont. Ez a nullapont nemcsak az ívelnyomó tekercs hatékony csatlakoztatását teszi lehetővé, hanem csatlakozási pontot is biztosít a földelő ellenállás számára. Amikor az elektromos hálózat földeletlen semleges üzemmódot vesz át (egyszerűsége és alacsony beruházási költsége miatt ez az elektromos hálózatépítés korai szakaszában általánosan elterjedt mód), a földelő transzformátor által lefektetett mesterséges nullapont a későbbi hibavédelem kulcsfontosságú előfeltétele lesz.
2. Csökkentse a földeletlen semleges rendszerek kockázatait, és biztosítsa a megbízható védelmi intézkedéseket
A földeletlen semleges rendszerekben, bár a vonali feszültség szimmetrikus marad, ha egy-fázisú földzárlat lép fel (ami csekély hatással van a felhasználók folyamatos energiafogyasztására), ez az előny csak akkor érvényes, ha a földelési kapacitív áram kicsi (kevesebb, mint 10 A; a tranziens hibák akár automatikusan is kialudhatnak). Az energiaipar bővülésével és a városi kábeláramkörök számának növekedésével a földelési kapacitív áram gyakran meghaladja a 10 A-t, ami három fő kockázatot jelent:
A földelő ív időszakos kialudása és újragyulladása, ívföldelési túlfeszültséget generál (legfeljebb 4U, ahol U a normál fázisfeszültség csúcsértéke), amely károsítja a berendezés szigetelését;
Folyamatos ívek, amelyek levegő disszociációt okoznak, ami könnyen fázis---zárlatokhoz vezet;
Ferromágneses rezonancia túlfeszültség, amely kiégetheti a feszültségtranszformátorokat vagy levezető robbanást okozhat.
Egy földelőellenállásnak a mesterséges nullaponthoz való csatlakoztatásával a földelőtranszformátor elegendő nulla-szekvenciális áramot és nulla-szekvenciális feszültséget biztosít a rendszer számára. Ez lehetővé teszi a rendkívül érzékeny nulla-sorrendű védelmi eszköz számára, hogy gyorsan azonosítsa az egyfázisú földzárlatokat, és rövid időn belül levágja a hibás vezetéket, alapvetően megakadályozva a fenti kockázatok kiterjedését, valamint a hálózati berendezések szigetelését és az elektromos hálózat általános biztonságos működését.
3. Mutasson különleges elektromágneses jellemzőket a hibaállapotokhoz való alkalmazkodáshoz
A földelő transzformátor egyedi impedancia karakterisztikával rendelkezik a különböző típusú áramokhoz, ami a stabil működésének kulcsa:
Magas impedancia pozitív és negatív sorrendű áramokra: Normál üzemi körülmények között csak kis gerjesztőáram folyik át a földelő transzformátor tekercselésein. Ebben az időben a transzformátor tehermentes állapotban van (sok földelő transzformátornak még nincs szekunder tekercselése, ami tovább egyszerűsíti a felépítését ebben a terheletlen forgatókönyvben).
Alacsony impedancia nulla{0}}sorrendű áramokhoz: A földelő transzformátor általában Z- típusú (cikkcakk) vezetékezést alkalmaz, ahol minden fázistekercs két vasmagos pólusra van feltekerve. Ha nulla-sorrendű áram keletkezik földzárlat miatt, akkor ugyanazon a vasmagos póluson lévő két tekercs fordított polaritású sorba van kötve. Az indukált elektromotoros erők egyenlő nagyságúak és ellentétes irányúak, kioltják egymást, és rendkívül alacsony nulla-szekvenciális impedanciát eredményeznek (körülbelül 10 Ω, sokkal kisebb, mint a hagyományos transzformátoroké). Ez az alacsony impedancia biztosítja, hogy a nulla-sorrendű áram zökkenőmentesen tudjon átfolyni a nullapontos földelőellenálláson és a földelőtranszformátoron, megteremtve a hibavédelem feltételeit.
Ez az impedanciakarakterisztika határozza meg a földelő transzformátor működési módját is:hosszú-terhelés nélküli és rövid-túlterheléses működés. Csak a földzárlat fellépésétől addig a pillanatig működik, amíg a nulla-sorrendű védelem megszakítja a hibás vezetéket, és a hibaáram csak rövid ideig halad át rajta.
4. Javítsa a párosítási hatékonyságot és csökkentse a beruházási költségeket
A hagyományos transzformátorokhoz képest a földelő transzformátor nyilvánvaló előnyökkel rendelkezik az ívelnyomó tekercsekhez való illeszkedésben: az előírások előírják, hogy ha a hagyományos transzformátorokat ívelnyomó tekercsekkel használják, az ívelnyomó tekercs kapacitása nem haladhatja meg a transzformátor kapacitásának 20%-át; míg a Z- típusú földelő transzformátorok az ívelnyomó tekercseket saját kapacitásuk 90%-100%-ával tudják illeszteni, jelentősen javítva a kapacitív áramkompenzáció hatékonyságát.
Ezenkívül egyes földelőtranszformátorok másodlagos terhelésekre is csatlakoztathatók, miközben a földelésvédelmi funkciókat megvalósítják. Ez azt jelenti, hogy bizonyos forgatókönyvek esetén helyettesíthetik a hagyományos elosztó transzformátorokat, két funkciót integrálva egy eszközbe, és hatékonyan csökkentve az elektromos hálózat építésének teljes beruházási költségét.
Összefoglalva, a földelő transzformátor nem csak a természetes nullapontokat nem tartalmazó elektromos hálózatok "semleges pontja", hanem egy "hibavédő" is, amely optimalizálja az áramimpedancia jellemzőit és megbízható védelmi műveletet biztosít. Speciális felépítése és működési módja nélkülözhetetlen kulcsfontosságú eszközzé teszi a modern elektromos hálózatokban, különösen a nagy kapacitív áramú városi hálózatokban.
IV. Földelő transzformátor alkalmazása
A földelő transzformátor alapvető funkciója, hogy asemleges földelési pontföldeletlen vagy alacsony{0}}áramú földelt táprendszerekhez. Főleg olyan forgatókönyvekben használják, ahol földelésre van szükség a hibavédelem és a feszültségstabilitás eléréséhez, beleértve az elosztóhálózatokat, ipari területeket, új energiarendszereket stb.
1. Közép- és alacsony{1}}feszültségű elosztó hálózatok
Ez a földelőtranszformátorok legelső alkalmazási területe, különösen alkalmas középfeszültségű{0}}elosztórendszerekhez, például 10 kV és 20 kV.
- A legtöbb középfeszültségű-elosztó hálózat „földeletlen nulla” vagy „ívelnyomó tekercsen keresztül földelt nulla” módot alkalmaz, és eleve hiányzik a természetes semleges földelési pontból.
- A földelő transzformátorok nulla kivezetést biztosítanak csillag (Y) csatlakozáson keresztül, amelyet azután egy földelő ellenállással vagy ívelnyomó tekercs segítségével a földhöz csatlakoztatnak.egyfázisú-földzárlat-kezelés.
- Funkció: Ha egy{0}}fázisú földzárlat lép fel a vezetékben, ez korlátozhatja a hibaáramot, megakadályozhatja a berendezés túlfeszültség által okozott károsodását, és segíthet a relévédő eszközöknek gyorsan megtalálni a hibapontot.
2. Ipari nagyfeszültségű{1}}berendezési rendszerek
A nagy feszültségű
- Az ipari rendszerekben a nagyfeszültségű motorok (6 kV, 10 kV), egyenirányító berendezések stb., ha földeletlen nullával vannak kialakítva, hajlamosak a szigetelés meghibásodása miatti fázis---fáziszárlatokra.
- A földelő transzformátorok semleges földelési pontot biztosítanak az ilyen berendezések áramellátó rendszeréhez, és együttműködnek a földelő védelmi eszközökkel, hogy megvalósítsák.hibaáram érzékelés és gyors kioldás.
- Tipikus forgatókönyvek:{0}}Nagyfeszültségű áramellátó rendszerek a petrolkémiai, kohászati és bányászati iparágakban, amelyeknek biztosítaniuk kell a folyamatos termelést és meg kell akadályozni a hibák kiterjedését.
3. Új energiatermelő rendszerek
A földelő transzformátorok kulcsfontosságú támogató berendezések a fotovoltaikus erőművek és szélerőművek nyomásfokozó állomásaiban és gyűjtővonalaiban.
- Az új energiarendszerek inverterei és dobozos{0}}transzformátorai általában a „földeletlen semleges” kialakítást alkalmazzák, hogy csökkentsék a földzárlatok hatását az energiatermelés hatékonyságára.
- A földelő transzformátorok semleges földelési pontokat biztosítanak a 110 kV-os és 35 kV-os rendszerek számára a nyomásfokozó állomásokon, és együttműködnek a földelő ellenállásokkal a hibaáram korlátozása érdekében, védve a precíziós berendezéseket, például invertereket és transzformátorokat.
- Funkció: Megakadályozza a teljes áramtermelő egység egyfázisú-földhibák miatti leállását, és javítja az új energiarendszerek áramellátási megbízhatóságát.
4. Speciális-forgatókönyvű tápegységrendszerek
Néhány speciális forgatókönyv, amely magas biztonsági követelményeket támaszt, földelő transzformátorokat is igényel a pontos földelésvédelem eléréséhez.
- Vasúti vontatási tápegység: A nagysebességű vasutak és metrók vontatási alállomásain a 27,5 kV-os vontatási hálózat egy-fázisú tápellátást alkalmaz. Földelő transzformátorok szükségesek a feszültség kiegyenlítéséhez és a nulla-sorrendű áram elnyomásához.
- Tengeri szélenergia/olaj platformok: A berendezések szigetelése tengeri környezetben hajlamos a korrózióra. A földelő transzformátorok a korrózióálló -földelőeszközökkel együtt biztosítják az áram biztonságos levezetését meghibásodások esetén, megelőzve a berendezés károsodását vagy a személyi áramütést.
V. Főbb tényezők a földelő transzformátor kiválasztásához
1. Rendszerfeszültség és földelési mód
A transzformátor névleges feszültségét illessze a hálózathoz (6kV/11kV/33kV) a szigetelési kompatibilitás érdekében. Válassza ki a földelés típusa alapján: az ívelnyomó tekercsrendszerekhez olyan modellekre van szükség, amelyek támogatják a nagy-kapacitású tekercsillesztést; a kis-ellenállású földelés alacsony nulla-szekvenciális impedanciát igényel a védelem aktiválása érdekében.
2. Tekercselés és nulla{1}}szekvenciaimpedancia
Részesítse előnyben a Z- típusú (cikk-cakk) tekercseket, amelyek ultra-alacsony nulla-szekvenciális impedanciát (~10Ω) biztosítanak, és lehetővé teszik az ívelnyomó tekercs kapacitásának 90–100%-os kihasználását. Győződjön meg arról, hogy az impedancia igazodik a rendszer hibaáram-követelményeihez, hogy megkönnyítse a hatékony nulla{7}soros áramátvitelt.
3. Földelési kapacitív áram és kapacitás méretezése
Calculate the grid's total grounding capacitive current (critical for systems >10A). A transzformátort úgy méretezze meg, hogy kezelje az ívelnyomó tekercs kompenzációs áramát vagy a földelő ellenállásokból származó rövid távú{2}}hibaáramot, megelőzve a túlterhelést a hibák során.
4. Működési jellemzők és ellenálló képesség
Alkalmazkodjon a "hosszú-üzem-üzemidőhöz, rövid-túlterheléshez": ellenőrizze a rövid-idejű áramtűrést (hogy elviselje a hibaáramokat másodpercig), és helyezze előnyben az alacsony-terhelési veszteséget, hogy csökkentse az energiapazarlást normál működés közben.
5. Környezetvédelmi és telepítési követelmények
Kíméletlen környezethez (por, páratartalom, magas hőmérséklet) válasszon megfelelő védelmi szinttel (pl. IP54) és korrózió-/hőállósággal rendelkező modelleket. A korlátozott térben-(városi állomások, beltéri kapcsolóberendezések) válassza a kompakt kialakítást.
6. Szabványoknak való megfelelés és tanúsítványok
Biztosítsa a nemzetközi (IEC 60076) vagy a nemzeti (pl. GB/T 6451) szabványok betartását. Ellenőrizze az érvényes tanúsítványokat (CE, CCC), hogy garantálja a hálózat működésének biztonságát, kompatibilitását és megbízhatóságát.
VI. A transzformátor nullapontos földeletlen működésének hátrányai
A transzformátor nullapontos földeletlen működésének a következő öt hátránya van:
- Magas szigetelési követelmények és költség: Ha egy-fázisú földelési hiba történik, a nem-hibafázis feszültsége √3-szorosára nő. Ennek eredményeként az elektromos rendszer elektromos berendezéseinek magasabb szigetelési fokozattal kell rendelkezniük, ami jelentősen megnöveli a berendezés gyártási és későbbi karbantartási költségeit.
- Ívföldelési túlfeszültség veszélye: Ha az egyfázisú földelőáram kicsi, az ív kialszik, amikor az áram átmegy a nullán, és a hiba megszűnik. Ha azonban az áram meghaladja a 30 ampert, akkor stabil ív keletkezik, amely folyamatos ívföldelést hoz létre. Ez nemcsak a berendezést károsítja, hanem két-fázisú, vagy akár három{5}}fázisú rövidzárlatot is okozhat.
- Nehézségek a földelő relé védelmének kiválasztásában: Nehéz megvalósítani az érzékeny és szelektív védelmet. Különösen az ívelnyomó tekercsekkel ellátott elektromos hálózatok esetében nehezebbé válik az ilyen védelem konfigurálása és pontos működése, ami könnyen befolyásolja a hibák időben történő észlelését és elkülönítését.
- A leválasztás rezonancia túlfeszültséget okozhat: Az olyan műveletek, mint a vezetékszakadás, a kapcsolók különböző időpontokban történő kapcsolási műveletei és a biztosítékok különböző időszakokban történő beolvadása, mind ferrorezonancia túlfeszültséghez vezethetnek. Ez a túlfeszültség villámhárító robbanását, a terhelési transzformátorok fordított fázissorrendjét és az elektromos berendezések szigetelésének áttörését okozhatja.
- Az elektromágneses feszültségtranszformátor rezonancia túlfeszültsége: Az elektromos hálózat paramétereinek aszimmetriája miatt a nullapont elmozdulása gyakran okoz ferrorezonancia túlfeszültséget, ami gyakran kiégeti az elektromágneses feszültségtranszformátor nagyfeszültségű{0}}biztosítékát. Súlyos esetben akár magát a transzformátort is kiégetheti.
VII A transzformátor nullapontos földeletlen működésének előnyei
- Magas tápellátás-megbízhatóság: Kis változás a három-fázisú feszültségben/áramban egy-fázisú földelési hibák esetén; nincs azonnali kioldás, a hibák ~2 órán belül elhárulnak, biztosítva a folyamatos áramellátást.
- Alacsony interferencia a kommunikációs/jelrendszerekben: Gyenge elektromágneses interferencia szimmetrikus háromfázisú{0}} működés mellett; kis földelőáram minimális hatást okoz; az ívek ön-kialszanak kis rendszerekben (pl. vidéki rácsokban).
- Megkönnyíti a hibaészlelést és a helymeghatározást: A jellegzetes kis földelőáram segít a védelmi eszközöknek a hibák azonosításában és helyének meghatározásában.
- Csökkenti az áramkorlátozó eszközök iránti keresletet: A kis földelőáram miatt nincs szükség nagy-kapacitású áramkorlátozó berendezésekre, csökkenti a költségeket és leegyszerűsíti a tervezést.
- Jobb túlfeszültség-szabályozás bizonyos forgatókönyvekben: Könnyebben szabályozható a feszültségingadozás normál/tranziens folyamatok során, csökkentve a túlfeszültség okozta károk kockázatát.
- Növeli a tranziens rendszer stabilitását: Könnyebb a három-fázisú feszültségegyensúly fenntartása tranziensek alatt, csökkentve a kulcsfontosságú berendezésekre gyakorolt hatásokat, és elkerülhető a lépcsőzetes problémák.
A szálláslekérdezés elküldése