Jiangshan Scotech Električno Co., LTD
Pregled transformatora za uzemljenje
Oct 13, 2025
Ostavite poruku
Transformator za uzemljenje, poznat i kao transformator za uzemljenje, vrsta je pomoćnog transformatora koji se koristi u trofaznim elektroenergetskim sustavima -. Obično se koristi u elektroenergetskim sustavima bez prirodne neutralne točke kako bi se osigurala umjetna neutralna veza za uzemljenje, bilo izravno ili preko impedancije poput reaktora za potiskivanje luka, otpornika ili reaktora za ograničavanje struje -. Tijekom zemljospoja na liniji od - do -, nudi put niske - impedancije za nulte - sekvencijske struje kvara (dok predstavlja visoku impedanciju strujama pozitivne i negativne sekvence), ograničavajući struje kvara i prijelazne prenapone kako bi se osigurao pouzdan rad sustava zaštite od uzemljenja; štoviše, normalno nosi struju uzemljenja kratkog - kruga sve dok prekidač ne otkloni kvar, tako da ima kratke - vremenske ocjene. Oznaka kVA transformatora za uzemljenje ovisi o normalnom linijskom - do - neutralnom naponu i vrijednosti struje kvara unutar određenog vremena, kao što su sekunde do minute. Dodatno, može usvojiti sekundarni (niski - napon) namot za neprekidno napajanje trafostanica i omogućuje trokutasto - spojene tri - fazne sustave za prilagođavanje faznih - do - neutralnih opterećenja osiguravajući povratni put za struju do neutralne; tijekom jednofaznih kvarova -, ograničava struju kvara u neutralnom položaju kako bi se poboljšala obnova napojnog voda.
I. Vrste transformatora za uzemljenje
1. Yₙ,d-spojeni transformator za uzemljenje
To je tro{0}}fazni transformator s azvjezdica-spojena (Yₙ, s neutralnim vodom)primarni namot i adelta-povezano (d)sekundarni namot.
Trokut{0}}spojeni sekundarni namot može prenositi cirkulirajuću struju kako bi uravnotežio struju u primarnom namotu.
Trokut sekundarni namot također se može spojiti kao anotvorena delta; umetanjem otpornika ili prigušnica na otvoreni kraj, može se podesiti impedancija nulte-sekvence transformatora za uzemljenje.
Štoviše, stezaljke sekundarnog namota mogu se izvesti van kako bi služile kao pomoćni izvor energije za trafostanicu.
2. Zₙ-spojeni (cik-zag-spojeni) transformator za uzemljenje
To je tro{0}}fazni transformator sacik-zag-povezani namoti.
Zbog inherentnog načina povezivanja cik-zag namota, struje kvara mogu se međusobno uravnotežiti između dva serijski-povezana namota.
Nisko{0}}naponski namot može se dodati ovom transformatoru da djeluje kao pomoćni izvor napajanja za trafostanicu.
Dodatne napomene o radu i strukturi
- Struktura: Transformatori za uzemljenje strukturno su slični običnim transformatorima s trofaznom jezgrom-.
- Normalan rad: Samo uzbudna struja teče kroz primarnu stranu transformatora za uzemljenje; sekundarna strana (ako postoji) nema struje.
- Jednofazni{0}}zemni kvar: I trokut-spojeni namoti glavnog transformatora podstanice i tro-fazni namoti transformatora za uzemljenje nose struju kratkog-spoja. Ispravnim odabirom strujne-ograničavajuće impedancije Z, po-struja kratkog-spoja po fazi može se kontrolirati tako da ne premaši nazivnu faznu struju namota glavnog transformatora. Standardno trajanje takve struje kratkog -spoja je 10 sekundi.
II. Princip rada transformatora za uzemljenje
U normalnom radu, primarni namot transformatora za uzemljenje spaja se na fazne vodiče električnog sustava, dok je njegov sekundarni namot uzemljen. U ovom trenutku, transformator radi kao konvencionalni transformator, povećavajući ili snižavajući napon prema zahtjevima.
Za ograničavanje struja kvara, impedancija transformatora za uzemljenje, zajedno sa svim dodatnim otpornicima za uzemljenje ili reaktorima, ograničava veličinu struja kvara koje teku kroz sustav. Kontrolom ovih struja kvara, transformator za uzemljenje pomaže u održavanju stabilnosti sustava i štiti osjetljivu opremu od oštećenja.
Kada se u sustavu pojavi kvar (kao što je kvar-na-zemlju), struje kvara teku kroz sekundarni namot transformatora za uzemljenje u zemlju. To stvara put niske-impedancije za sigurno rasipanje struja kvara, sprječavajući oštećenje opreme i smanjujući rizik od električnih opasnosti.
Što se tiče sigurnosti i zaštite, transformator za uzemljenje osigurava sigurnost osoblja i opreme u električnom sustavu osiguravajući pouzdan put do zemlje. Pomaže u sprječavanju strujnih udara, požara i drugih opasnosti povezanih s kvarovima, pridonoseći tako sigurnijem radnom okruženju i poboljšanoj pouzdanosti sustava.
III. Funkcija transformatora za uzemljenje
Transformator za uzemljenje je specijalizirana električna oprema razvijena za rješavanje nedostatka neutralnih točaka u specifičnim konfiguracijama električne mreže i osiguravanje sigurnog rada sustava kada dođe do kvara na zemlji. Njegove osnovne funkcije i radne karakteristike uglavnom se odražavaju u sljedećim aspektima:
1. Osigurajte umjetnu neutralnu točku za ključnu opremu
U sustavima uzemljenja male-struje, zavojnica za potiskivanje luka ključna je za kompenzaciju kapacitivne struje uzemljenja kada električna mreža ima jednofazni-fazni kvar na zemlji. Međutim, delta-spojena strana glavnog transformatora (uobičajena konfiguracija za distribucijsku naponsku stranu glavnih transformatora u 6kV, 11kV i 33kV elektroenergetskim mrežama) nema prirodnu neutralnu točku, što onemogućuje izravnu ugradnju zavojnice za suzbijanje luka.
Transformator za uzemljenje rješava ovaj problem stvaranjemumjetna neutralna točka. Ova neutralna točka ne samo da omogućuje učinkovito spajanje svitka za suzbijanje luka, već također osigurava spojnu točku za otpornik uzemljenja. Kada elektroenergetska mreža usvoji neuzemljeni neutralni način rada (uobičajeni način rada u ranoj fazi izgradnje elektroenergetske mreže zbog svoje jednostavnosti i niske investicije), umjetna neutralna točka koju postavlja transformator za uzemljenje postaje ključni preduvjet za naknadnu zaštitu od kvara.
2. Umanjite rizike neuzemljenih neutralnih sustava i osigurajte pouzdanu zaštitnu radnju
U neuzemljenim neutralnim sustavima, iako linijski napon ostaje simetričan kada se dogodi jedno-fazni kvar na zemlji (što ima mali utjecaj na kontinuiranu potrošnju energije korisnika), ova prednost postoji samo kada je kapacitivna struja uzemljenja mala (manja od 10 A; prolazni kvarovi mogu se čak i automatski ugasiti). S ekspanzijom elektroprivrede i porastom urbanih kabelskih strujnih krugova, kapacitivna struja uzemljenja često prelazi 10 A, što dovodi do tri glavna rizika:
Povremeno gašenje i ponovno paljenje luka uzemljenja, stvarajući prenapon uzemljenja luka (do 4U, gdje je U vršna vrijednost normalnog faznog napona) koji oštećuje izolaciju opreme;
Neprekidni lukovi koji uzrokuju disocijaciju zraka, što lako dovodi do kratkog spoja-na-fazu;
Prenapon feromagnetske rezonancije, koji može pregorjeti naponske transformatore ili izazvati eksploziju odvodnika.
Spajanjem otpornika za uzemljenje na umjetnu neutralnu točku, transformator za uzemljenje osigurava dovoljnu struju nulte-sekvence i napon nulte-sekvence za sustav. To omogućuje visokoosjetljivom zaštitnom uređaju nulte-sekvence da brzo identificira jedno-fazne kvarove uzemljenja i prekine neispravnu liniju u kratkom vremenu, u osnovi sprječava gore navedene rizike od širenja i štiti izolaciju mrežne opreme i cjelokupni siguran rad električne mreže.
3. Pokažite posebne elektromagnetske karakteristike za prilagodbu uvjetima kvara
Transformator za uzemljenje ima jedinstvene karakteristike impedancije za različite vrste struja, što je ključ njegovog stabilnog rada:
Visoka impedancija na struje pozitivnog i negativnog slijeda: U normalnim radnim uvjetima, samo mala uzbudna struja teče kroz namote transformatora za uzemljenje. U ovom trenutku transformator je u neopterećenom stanju (mnogi transformatori za uzemljenje čak nemaju sekundarne namotaje, što dodatno pojednostavljuje njihovu strukturu za ovaj neopterećeni scenarij).
Niska impedancija na struje nulte-sekvence: Transformator za uzemljenje obično ima ožičenje tipa Z- (cik-cak), gdje je svaka fazna zavojnica namotana na dva stupa sa željeznom jezgrom. Kada se struja nulte-sekvence generira zbog zemljospoja, dva namota na istom polu željezne jezgre spojena su serijski u obrnutom polaritetu. Njihove inducirane elektromotorne sile jednake su veličine i suprotnog smjera, međusobno se poništavajući-što rezultira iznimno niskom impedancijom nulte-sekvence (oko 10Ω, daleko manja od one kod običnih transformatora). Ova niska impedancija osigurava da struja nulte-sekvence može glatko teći kroz otpornik za uzemljenje neutralne točke i transformator za uzemljenje, stvarajući uvjete za zaštitu od greške.
Ova karakteristika impedancije također određuje način rada transformatora za uzemljenje:dugotrajni-neopterećeni rad i kratkoročni-preopterećeni rad. Djeluje samo u razdoblju od pojave zemljospoja do trenutka kada zaštita nulte-sekvence prekine vod s kvarom, a struja kvara prolazi kroz njega samo kratko.
4. Poboljšajte učinkovitost usklađivanja i smanjite troškove ulaganja
U usporedbi s običnim transformatorima, transformator za uzemljenje ima očite prednosti u usklađivanju sa zavojnicama za suzbijanje luka: propisi propisuju da kada se obični transformatori koriste sa zavojnicama za suzbijanje luka, kapacitet zavojnice za suzbijanje luka ne smije premašiti 20% kapaciteta transformatora; dok transformatori za uzemljenje tipa Z- mogu uskladiti zavojnice za potiskivanje luka s 90%~100% vlastitog kapaciteta, značajno poboljšavajući učinkovitost kompenzacije kapacitivne struje.
Dodatno, neki transformatori za uzemljenje mogu se spojiti na sekundarna opterećenja dok se ostvaruju funkcije zaštite od uzemljenja. To znači da mogu zamijeniti obične distribucijske transformatore u određenim scenarijima, integrirajući dvije funkcije u jedan uređaj i učinkovito smanjujući ukupne investicijske troškove izgradnje električne mreže.
Ukratko, transformator za uzemljenje nije samo "graditelj neutralne točke" za električne mreže kojima nedostaju prirodne neutralne točke, već i "zaštitnik kvara" koji optimizira karakteristike strujne impedancije i osigurava pouzdano djelovanje zaštite. Njegova posebna struktura i način rada čine ga nezamjenjivom ključnom opremom u modernim elektroenergetskim mrežama, posebno u gradskim elektroenergetskim mrežama s velikim kapacitivnim strujama.
IV. Primjena transformatora za uzemljenje
Osnovna funkcija transformatora za uzemljenje je osigurati aneutralna točka uzemljenjaza neuzemljene ili niske{0}}strujne uzemljene sustave napajanja. Uglavnom se koristi u scenarijima gdje je potrebno uzemljenje kako bi se postigla zaštita od greške i stabilnost napona, pokrivajući distribucijske mreže, industrijska polja, nove energetske sustave itd.
1. Distribucijske mreže srednjeg i niskog-napona
Ovo je najprimarnije područje primjene transformatora za uzemljenje, posebno pogodno za distribucijske sustave srednjeg{0}}napona kao što su 10 kV i 20 kV.
- Većina distribucijskih mreža srednjeg{0}}napona prihvaća način rada "neuzemljena neutralna" ili "neutralna uzemljena zavojnicom za suzbijanje luka" i inherentno nema prirodnu neutralnu točku uzemljenja.
- Transformatori za uzemljenje osiguravaju neutralni terminal preko spoja u zvijezdu (Y), koji se zatim povezuje s uzemljenjem pomoću otpornika za uzemljenje ili zavojnice za potiskivanje luka kako bi se postiglorukovanje jedno-faznim kvarom na zemlji.
- Funkcija: kada se u liniji pojavi jednofazni{0}}fazni kvar, može ograničiti struju kvara, spriječiti oštećenje opreme od prenapona i pomoći relejnim zaštitnim uređajima da brzo lociraju točku kvara.
2. Industrijski visokonaponski-sustavi opreme
Visok{0}}naponski motori, transformatori i druga oprema u velikim tvornicama i industrijskim parkovima često zahtijevaju transformatore za uzemljenje kako bi se osigurala radna sigurnost.
- U industrijskim sustavima, visokonaponski-motori (6kV, 10kV), ispravljačka oprema itd., ako su dizajnirani s neuzemljenom neutralnom spojnicom, skloni su kratkim spojevima-na-fazu zbog kvara izolacije.
- Transformatori za uzemljenje osiguravaju neutralnu točku uzemljenja za sustav napajanja takve opreme i surađuju s uređajima za zaštitu od uzemljenja kako bi ostvariliotkrivanje struje kvara i brzo okidanje.
- Tipični scenariji: visokonaponski-sustavi napajanja u petrokemijskoj, metalurškoj i rudarskoj industriji, koji trebaju osigurati kontinuiranu proizvodnju i spriječiti širenje kvara.
3. Novi sustavi za proizvodnju električne energije
Transformatori za uzemljenje ključna su prateća oprema u stanicama za povišenje tlaka i sabirnim vodovima fotonaponskih elektrana i vjetroelektrana.
- Izmjenjivači i transformatori tipa -kutija u novim energetskim sustavima obično usvajaju "neuzemljeni neutralni" dizajn kako bi se smanjio utjecaj uzemljenja na učinkovitost proizvodnje električne energije.
- Transformatori za uzemljenje osiguravaju neutralne točke uzemljenja za sustave od 110 kV i 35 kV u stanicama za povišenje tlaka i surađuju s otpornicima za uzemljenje kako bi se ograničila struja kvara, štiteći preciznu opremu kao što su pretvarači i transformatori.
- Funkcija: Sprječava gašenje cijele jedinice za proizvodnju električne energije uzrokovano jedno-faznim kvarom na zemlji i poboljšava pouzdanost napajanja novih energetskih sustava.
4. Posebni-Sustavi napajanja za scenarije
Neki posebni scenariji s visokim sigurnosnim zahtjevima također zahtijevaju transformatore za uzemljenje za postizanje precizne zaštite od uzemljenja.
- Napajanje za vuču željeznice: U vučnim podstanicama brzih željeznica i podzemnih željeznica, vučna mreža od 27,5 kV koristi jednofazno-fazno napajanje. Transformatori za uzemljenje potrebni su za uravnoteženje napona i potiskivanje struje nulte-sekvence.
- Pučinske vjetroelektrane/naftne platforme: Izolacija opreme u morskom okruženju sklona je koroziji. Transformatori za uzemljenje, zajedno s-uređajima za uzemljenje otpornim na koroziju, osiguravaju sigurno pražnjenje struje u slučaju kvarova, sprječavajući oštećenje opreme ili osobni strujni udar.
V. Ključni čimbenici za odabir transformatora za uzemljenje
1. Napon sustava i način uzemljenja
Uskladite nazivni napon transformatora s mrežom (6kV/11kV/33kV) radi kompatibilnosti izolacije. Odaberite na temelju tipa uzemljenja: sustavi zavojnica za gašenje luka trebaju modele koji podržavaju usklađivanje zavojnica visokog{4}}kapaciteta; Uzemljenje s malim-otporom zahtijeva nisku impedanciju nulte{6}}sekvence kako bi se osiguralo aktiviranje zaštite.
2. Dizajn namota i impedancija nulte-sekvence
Dajte prioritet namotajima tipa Z- (cik-cak), koji pružaju ultra-nisku impedanciju nulte{2}}sekvence (~10Ω) i omogućuju 90%–100% iskorištenje kapaciteta zavojnice za potiskivanje luka. Pobrinite se da impedancija bude usklađena sa zahtjevima struje kvara sustava kako bi se omogućio učinkovit prijenos struje nulte-sekvence.
3. Određivanje kapacitivne struje i kapaciteta uzemljenja
Calculate the grid's total grounding capacitive current (critical for systems >10A). Dimenzionirajte transformator da podnese kompenzacijsku struju zavojnice za potiskivanje luka ili kratkotrajnu{2}}struju kvara otpornika uzemljenja, sprječavajući preopterećenje tijekom kvarova.
4. Radna svojstva i nosivost
Prilagodite se radu "dugo-bez-opterećenja, kratkoročno-preopterećenja": provjerite kratko-vrijeme otporne struje (kako biste tolerirali struje kvara na sekunde) i dajte prednost niskim-gubicima bez opterećenja kako biste smanjili gubitak energije tijekom normalnog rada.
5. Zahtjevi za okoliš i instalaciju
Za teške uvjete (prašina, vlaga, visoke temperature) odaberite modele s odgovarajućim razinama zaštite (npr. IP54) i otpornošću na koroziju/toplinu. U prostorno-ograničenim područjima (gradske stanice, unutarnja sklopna oprema), odlučite se za kompaktne dizajne.
6. Usklađenost sa standardima i certifikati
Osigurajte poštivanje međunarodnih (IEC 60076) ili nacionalnih (npr. GB/T 6451) standarda. Provjerite važeće certifikate (CE, CCC) kako biste jamčili sigurnost, kompatibilnost i pouzdanost u radu mreže.
VI. Nedostaci neuzemljenog rada neutralne točke transformatora
Neuzemljeni rad neutralne točke transformatora ima sljedećih pet nedostataka:
- Visoki zahtjevi za razinu izolacije i troškovi: Kada se dogodi jedno-fazni kvar uzemljenja, napon ne-faze kvara povećava se √3 puta. Kao rezultat toga, električna oprema u elektroenergetskom sustavu mora imati viši stupanj izolacije, što značajno povećava i troškove proizvodnje i kasnije troškove održavanja opreme.
- Opasnost od prenapona uzemljenja luka: Ako je jedno{0}}fazna struja uzemljenja mala, luk će se ugasiti kada struja prođe kroz nulu, a kvar će nestati. Međutim, kada struja prijeđe 30 ampera, stvorit će se stabilan luk, stvarajući kontinuirano uzemljenje luka. Ovo ne samo da oštećuje opremu, već također može uzrokovati dvo-fazni ili čak tro-fazni kratki spoj.
- Poteškoće pri odabiru relejne zaštite uzemljenja: Teško je ostvariti osjetljivu i selektivnu zaštitu. Osobito za električne mreže sa zavojnicama za gašenje luka, konfiguracija i točan rad takve zaštite postaju teži, što lako utječe na pravovremeno otkrivanje i izolaciju kvarova.
- Isključivanje može uzrokovati rezonantni prenapon: Radnje kao što su lomljenje žice, prebacivanje prekidača u različitim vremenima i stapanje osigurača u različitim razdobljima mogu dovesti do ferorezonantnog prenapona. Ovaj prenapon može uzrokovati eksploziju odvodnika munje, obrnuti redoslijed faza transformatora opterećenja i izolaciju električne opreme.
- Rezonantni prenapon elektromagnetskog naponskog transformatora: Zbog asimetrije parametara električne mreže, pomak neutralne točke često uzrokuje ferorezonantni prenapon, koji često pregori visoko{0}}naponski osigurač elektromagnetskog naponskog transformatora. U teškim slučajevima može čak i izgorjeti sam transformator.
VII. Prednosti neuzemljenog rada neutralne točke transformatora
- Visoka pouzdanost napajanja: male promjene u tro-faznim naponima/strujama tijekom jedno-faznih kvarova uzemljenja; nema trenutnog okidanja, s kvarovima koji se uklanjaju u roku od ~2 sata, osiguravajući kontinuirano napajanje.
- Niske smetnje komunikacijskim/signalnim sustavima: slabe elektromagnetske smetnje pri simetričnom trofaznom-radu; mala struja uzemljenja uzrokuje minimalan utjecaj; lukovi se sami-gase u malim sustavima (npr. ruralne mreže).
- Olakšava otkrivanje i lociranje greške: Prepoznatljiva mala struja uzemljenja pomaže zaštitnim uređajima da identificiraju i lociraju greške.
- Smanjuje potražnju za-ograničivačima struje: mala struja uzemljenja eliminira potrebu za-opremom za-ograničavanje struje velikog{1}}kapaciteta, smanjujući troškove i pojednostavljujući dizajn.
- Bolja kontrola prenapona u određenim scenarijima: lakše je kontrolirati fluktuacije napona tijekom normalnih/prolaznih procesa, smanjujući rizike oštećenja od prenapona.
- Poboljšava prijelaznu stabilnost sustava: Lakše je održavati ravnotežu tro{0}}faznog napona tijekom prijelaza, smanjujući utjecaje na ključnu opremu i izbjegavajući kaskadne probleme.
Pošaljite upit