Jiangshan Scotech Elektriskais Co., Ltd
Zemējuma transformatora pārskats
Oct 13, 2025
Atstāj ziņu
Zemējuma transformators, kas pazīstams arī kā zemējuma transformators, ir palīgtransformatora veids, ko izmanto trīs - fāžu elektroenerģijas sistēmās. To parasti izmanto energosistēmās bez dabiska neitrāla punkta, lai nodrošinātu mākslīgu neitrālu savienojumu zemēšanai tieši vai ar pretestības palīdzību, piemēram, loka slāpēšanas reaktoru, rezistoru vai strāvu - ierobežojošu reaktoru. Līnijas - līdz - zemējuma defektu laikā tas piedāvā zemu - pretestības ceļu nulles - secības kļūdu strāvām (vienlaikus nodrošinot augstu pretestību pozitīvajām un negatīvajām secības strāvām), ierobežojot bojājumu strāvas un pārejošus pārspriegumus, lai nodrošinātu zemējuma aizsardzības sistēmas drošu darbību; turklāt tas parasti nes īsas - ķēdes zemējuma strāvu, līdz ķēdes pārtraucējs notīra kļūdu, tādējādi tam ir īss - laika novērtējums. Zemējuma transformatora kVA reitings ir atkarīgs no parastā līnijas - līdz - neitrālā sprieguma un bojājuma strāvas vērtības noteiktā laikā, piemēram, no sekundēm līdz minūtēm. Turklāt tas var izmantot sekundāro (zema - sprieguma) tinumu, lai nepārtraukti piegādātu strāvu apakšstaciju stacijām, un ļauj trīsstūrveida - savienotām trīs - fāzu sistēmām pielāgot fāzes - līdz - neitrālas slodzes, nodrošinot strāvas atgriešanās ceļu uz neitrālu; vienas - fāzes bojājumu laikā tas ierobežo bojājuma strāvu neitrālā, lai uzlabotu elektropārvades līnijas atjaunošanu.
I. Zemējuma transformatoru veidi
1. Yₙ,d-pieslēgts zemējuma transformators
Tas ir trīs{0}}fāzu transformators ar awye-pieslēgts (Yₙ, ar neitrālu vadu)primārais tinums un adelta-pieslēgts (d)sekundārais tinums.
Delta{0}}pieslēgtais sekundārais tinums var pārvadāt cirkulējošo strāvu, lai līdzsvarotu strāvu primārajā tinumā.
Trīsstūrveida sekundāro tinumu var pieslēgt arī kā anatvērta delta; ievietojot rezistorus vai reaktorus atvērtajā galā, var noregulēt zemējuma transformatora nulles -secības pretestību.
Turklāt sekundārā tinuma spailes var izvadīt, lai kalpotu par apakšstacijas papildu barošanas avotu.
2. Zₙ-pieslēgts (zig-zag-savienots) zemējuma transformators
Tas ir trīs{0}}fāžu transformators arzig{0}}zag-savienoti tinumi.
Zig{0}}zaga tinumu raksturīgā savienojuma režīma dēļ bojājuma strāvas var tikt savstarpēji līdzsvarotas starp diviem sērijveidā -savienotiem tinumiem.
Šim transformatoram var pievienot zemsprieguma{0}}tinumu, lai tas darbotos kā apakšstacijas papildu barošanas avots.
Papildu piezīmes par darbību un uzbūvi
- Struktūra: Zemējuma transformatori pēc uzbūves ir līdzīgi parastajiem trīs-fāzu serdeņu-tipa strāvas transformatoriem.
- Normāla darbība: Caur zemējuma transformatora primāro pusi plūst tikai ierosmes strāva; sekundārajā pusē (ja tāda ir) nav strāvas.
- Vienas{0}}fāzes zemējuma defekts: gan apakšstacijas galvenā transformatora delta-savienotajos tinumos, gan zemējuma transformatora trīs-fāzu tinumos ir īsslēguma-strāva. Pareizi izvēloties strāvas -ierobežojošo pretestību Z, fāzes īssavienojuma strāvu-var kontrolēt tā, lai tā nepārsniegtu galvenā transformatora tinumu nominālo fāzes strāvu. Šādas īsslēguma strāvas standarta ilgums ir 10 sekundes.
II. Zemējuma transformatora darbības princips
Normālā darbībā zemējuma transformatora primārais tinums savienojas ar elektriskās sistēmas fāzes vadiem, bet tā sekundārais tinums ir iezemēts. Šajā laikā transformators darbojas kā parasts transformators, palielinot vai samazinot spriegumu atbilstoši prasībām.
Bojājumu strāvu ierobežošanai zemējuma transformatora pretestība kopā ar jebkādiem papildu zemējuma rezistoriem vai reaktoriem ierobežo bojājumu strāvu lielumu, kas plūst cauri sistēmai. Kontrolējot šīs bojājumu strāvas, zemējuma transformators palīdz uzturēt sistēmas stabilitāti un aizsargā jutīgas iekārtas no bojājumiem.
Ja sistēmā rodas kļūme (piemēram, līnijas -līdz-zemes defekts), bojājuma strāvas plūst caur zemējuma transformatora sekundāro tinumu uz zemi. Tādējādi tiek izveidots zemas-pretestības ceļš, lai bojājumu strāvu droši izkliedētu, novēršot aprīkojuma bojājumus un samazinot elektrisko apdraudējumu risku.
Drošības un aizsardzības ziņā zemējuma transformators nodrošina personāla un iekārtu drošību elektriskajā sistēmā, nodrošinot drošu ceļu uz zemi. Tas palīdz novērst elektriskās strāvas triecienus, ugunsgrēkus un citus apdraudējumus, kas saistīti ar bojājuma apstākļiem, tādējādi veicinot drošāku darba vidi un uzlabojot sistēmas uzticamību.
III. Zemējuma transformatora funkcija
Zemējuma transformators ir specializēta elektroiekārta, kas izstrādāta, lai novērstu neitrālu punktu trūkumu noteiktās elektrotīkla konfigurācijās un nodrošinātu sistēmas drošu darbību, kad rodas zemējuma defekti. Tās pamatfunkcijas un darba īpašības galvenokārt atspoguļojas šādos aspektos:
1. Nodrošiniet mākslīgo neitrālu punktu galvenajam aprīkojumam
Mazās-strāvas zemējuma sistēmās loka slāpēšanas spolei ir izšķiroša nozīme, lai kompensētu zemējuma kapacitatīvo strāvu, ja elektrotīklam ir vienas-fāzes zemējuma defekts. Tomēr galvenā transformatora delta-savienotajai pusei (parasta konfigurācija galveno transformatoru sadales sprieguma pusei 6 kV, 11 kV un 33 kV elektrotīklos) nav dabiska neitrāla punkta, tāpēc loka slāpēšanas spoli nav iespējams tieši uzstādīt.
Zemējuma transformators atrisina šo problēmu, izveidojotmākslīgais neitrāls punkts. Šis neitrālais punkts ne tikai nodrošina efektīvu loka slāpēšanas spoles savienojumu, bet arī nodrošina pieslēguma punktu zemējuma rezistoram. Kad elektrotīkls pieņem nezemētu neitrālu darbības režīmu (parasts režīms elektrotīkla būvniecības sākumposmā tā vienkāršības un zemo investīciju dēļ), zemējuma transformatora noteiktais mākslīgais neitrālais punkts kļūst par galveno priekšnoteikumu turpmākai bojājumu aizsardzībai.
2. Samaziniet nepamatotu neitrālu sistēmu riskus un nodrošiniet uzticamu aizsardzības darbību
Neiezemētās neitrālās sistēmās, lai gan līnijas spriegums paliek simetrisks, kad rodas vienas -fāzes zemējuma defekts (maza ietekme uz lietotāju nepārtraukto enerģijas patēriņu), šī priekšrocība ir spēkā tikai tad, ja zemējuma kapacitatīvā strāva ir maza (mazāka par 10 A; pārejoši bojājumi var pat automātiski nodzēst). Paplašinoties enerģētikas nozarei un pieaugot pilsētas kabeļu ķēdēm, zemējuma kapacitatīvā strāva bieži pārsniedz 10 A, radot trīs galvenos riskus:
Zemējuma loka periodiska izdzišana un atkārtota aizdegšanās, radot loka zemējuma pārspriegumu (līdz 4U, kur U ir normālās fāzes sprieguma maksimālā vērtība), kas bojā iekārtas izolāciju;
Nepārtraukti loki, kas izraisa gaisa disociāciju, kas viegli noved pie fāzes -līdz-fāzes īssavienojumiem;
Feromagnētiskās rezonanses pārspriegums, kas var izdegt sprieguma transformatorus vai izraisīt ierobežotāju sprādzienus.
Pieslēdzot zemējuma rezistoru mākslīgajam neitrālajam punktam, zemējuma transformators nodrošina sistēmai pietiekamu nulles-secības strāvu un nulles-secības spriegumu. Tas ļauj ļoti jutīgajai nulles-sekvences aizsardzības ierīcei ātri noteikt vienfāzes zemējuma-līmes un īsā laikā nogriezt bojāto līniju, būtiski novēršot iepriekš minēto risku paplašināšanos un nodrošinot elektrotīkla iekārtu izolāciju un vispārēju drošu elektrotīkla darbību.
3. Uzrāda īpašus elektromagnētiskos raksturlielumus, lai pielāgotos bojājumu apstākļiem
Zemējuma transformatoram ir unikāli pretestības raksturlielumi dažāda veida strāvām, kas ir tā stabilas darbības atslēga:
Augsta pretestība pozitīvajām un negatīvajām sekvences strāvām: Normālos darbības apstākļos caur zemējuma transformatora tinumiem plūst tikai neliela ierosmes strāva. Šobrīd transformators ir nenoslogotā stāvoklī (daudziem zemējuma transformatoriem pat nav sekundāro tinumu, kas vēl vairāk vienkāršo to struktūru šim nenoslogotajam scenārijam).
Zema pretestība līdz nulles{0}}secības strāvām: Zemējuma transformators parasti izmanto Z-tipa (zigzaga) vadus, kur katra fāzes spole tiek uztīta attiecīgi uz diviem dzelzs serdeņa poliem. Ja zemējuma defekta dēļ tiek ģenerēta nulles-secības strāva, divi tinumi uz viena dzelzs serdes pola ir savienoti virknē apgrieztā polaritātē. To inducētie elektromotoriskie spēki ir vienādi pēc lieluma un pretēji virzienam, izslēdzot viens otru, izraisot ārkārtīgi zemu nulles-sekvences pretestību (apmēram 10 Ω, daudz mazāka nekā parastajiem transformatoriem). Šī zemā pretestība nodrošina, ka nulles-secības strāva var vienmērīgi plūst caur neitrālā punkta zemējuma rezistoru un zemējuma transformatoru, radot apstākļus bojājumu aizsardzībai.
Šis pretestības raksturlielums nosaka arī zemējuma transformatora darbības režīmu:Ilgstoša-izkraušanas darbība un īslaicīga-pārslodzes darbība. Tas darbojas tikai laika posmā no zemējuma defekta rašanās līdz brīdim, kad nulles-secības aizsardzība pārtrauc bojāto līniju, un bojājuma strāva iet caur to tikai īslaicīgi.
4. Uzlabojiet saskaņošanas efektivitāti un samaziniet ieguldījumu izmaksas
Salīdzinot ar parastajiem transformatoriem, zemējuma transformatoram ir acīmredzamas priekšrocības savienojumā ar loka slāpēšanas spolēm: noteikumi nosaka, ka, izmantojot parastos transformatorus ar loka slāpēšanas spolēm, loka slāpēšanas spoles jauda nedrīkst pārsniegt 20% no transformatora jaudas; savukārt Z-tipa zemējuma transformatori var saskaņot loka slāpēšanas spoles ar 90% ~ 100% no savas jaudas, ievērojami uzlabojot kapacitatīvās strāvas kompensācijas efektivitāti.
Turklāt dažus zemējuma transformatorus var pieslēgt sekundārajām slodzēm, vienlaikus realizējot zemējuma aizsardzības funkcijas. Tas nozīmē, ka tie var aizstāt parastos sadales transformatorus īpašos scenārijos, integrējot divas funkcijas vienā ierīcē un efektīvi samazinot kopējās elektrotīkla būvniecības investīciju izmaksas.
Rezumējot, zemējuma transformators ir ne tikai "neitrālu punktu veidotājs" elektrotīkliem, kuriem nav dabisku neitrālu punktu, bet arī "bojājumu aizsargs", kas optimizē strāvas pretestības raksturlielumus un nodrošina drošu aizsardzības darbību. Tā īpašā struktūra un darbības režīms padara to par neaizstājamu galveno aprīkojumu mūsdienu elektrotīklos, īpaši pilsētu elektrotīklos ar lielu kapacitatīvo strāvu.
IV. Zemējuma transformatora pielietojums
Zemējuma transformatora pamatfunkcija ir nodrošināt aneitrāls zemējuma punktsnezemētām vai zemas{0}}strāvas strāvas sistēmām. To galvenokārt izmanto scenārijos, kur ir nepieciešams zemējums, lai panāktu bojājumu aizsardzību un sprieguma stabilitāti, aptverot sadales tīklus, rūpniecības laukus, jaunas energosistēmas utt.
1. Vidēja un zema sprieguma{1}}sadales tīkli
Šī ir visizplatītākā zemējuma transformatoru pielietojuma joma, kas ir īpaši piemērota vidēja sprieguma sadales sistēmām, piemēram, 10 kV un 20 kV.
- Lielākajai daļai vidējā sprieguma{0}}sadales tīklu tiek izmantots režīms "bez zemējuma neitrāls" vai "neitrāls iezemēts, izmantojot loka slāpēšanas spoli", un tiem pēc būtības trūkst dabiskā neitrāla zemējuma punkta.
- Zemējuma transformatori nodrošina neitrālu spaili, izmantojot zvaigznes (Y) savienojumu, kas pēc tam tiek savienots ar zemi ar zemējuma rezistoru vai loka slāpēšanas spoli, lai sasniegtuvienas{0}}fāzes zemējuma defektu apstrāde.
- Funkcija: ja līnijā rodas vienfāzes zemējuma defekts, tas var ierobežot bojājuma strāvu, novērst aprīkojuma bojājumus pārsprieguma dēļ un palīdzēt releja aizsardzības ierīcēm ātri noteikt bojājuma vietu.
2. Rūpnieciskās augstsprieguma{1}}iekārtu sistēmas
Augstsprieguma-motoriem, transformatoriem un citam aprīkojumam lielās rūpnīcās un industriālajos parkos bieži ir nepieciešami zemējuma transformatori, lai nodrošinātu darbības drošību.
- Rūpnieciskajās sistēmās augstsprieguma motori (6kV, 10kV), taisngriežu iekārtas utt., ja tie ir konstruēti ar neiezemētu neitrāli, ir pakļauti fāzes -līdz{5}}fāzu īssavienojumiem izolācijas bojājumu dēļ.
- Zemējuma transformatori nodrošina neitrālu zemējuma punktu šādu iekārtu barošanas sistēmai un sadarbojas ar zemējuma aizsardzības ierīcēm, lai realizētubojājuma strāvas noteikšana un ātra izslēgšana.
- Tipiski scenāriji: augstsprieguma{0}}elektroapgādes sistēmas naftas ķīmijas, metalurģijas un kalnrūpniecības nozarēs, kurām ir jānodrošina nepārtraukta ražošana un jānovērš defektu paplašināšanās.
3. Jaunas enerģijas elektroenerģijas ražošanas sistēmas
Zemējuma transformatori ir galvenais atbalsta aprīkojums fotoelektrisko elektrostaciju un vēja parku pastiprinātāju stacijās un savākšanas līnijās.
- Invertori un kastes{0}}transformatori jaunajās energosistēmās parasti izmanto "nezemētu neitrālu" dizainu, lai samazinātu zemējuma defektu ietekmi uz elektroenerģijas ražošanas efektivitāti.
- Zemējuma transformatori nodrošina neitrālus zemējuma punktus 110kV un 35kV sistēmām pastiprinātāju stacijās un sadarbojas ar zemējuma rezistoriem, lai ierobežotu bojājuma strāvu, aizsargājot precīzas iekārtas, piemēram, invertorus un transformatorus.
- Funkcija: novērsiet visas elektroenerģijas ražošanas iekārtas izslēgšanu, ko izraisa vienas{0}}fāzes zemējuma defekti, un uzlabojiet jaunu energosistēmu elektroenerģijas padeves uzticamību.
4. Īpašas-scenārija barošanas sistēmas
Dažos īpašos scenārijos ar augstām drošības prasībām ir nepieciešami arī zemējuma transformatori, lai panāktu precīzu zemējuma aizsardzību.
- Dzelzceļa vilces barošanas avots: ātrgaitas dzelzceļu{0}} un metro vilces apakšstacijās 27,5 kV vilces tīkls izmanto vienfāzes{2}}barošanas avotu. Zemējuma transformatori ir nepieciešami, lai līdzsvarotu spriegumu un slāpētu nulles-secības strāvu.
- Jūras vēja enerģijas/naftas platformas: Iekārtu izolācija jūras vidē ir pakļauta korozijai. Zemējuma transformatori kopā ar korozijizturīgām zemējuma ierīcēm nodrošina drošu strāvas izlādi bojājumu gadījumā, novēršot aprīkojuma bojājumus vai personas elektrošoku.
V. Galvenie faktori zemējuma transformatora izvēlei
1. Sistēmas sprieguma un zemējuma režīms
Saskaņojiet transformatora nominālo spriegumu ar tīklu (6kV/11kV/33kV), lai nodrošinātu izolācijas savietojamību. Izvēlieties, pamatojoties uz zemējuma veidu: loka slāpēšanas spoļu sistēmām ir nepieciešami modeļi, kas atbalsta augstas -jaudas spoļu saskaņošanu; mazas-pretestības zemēšanai nepieciešama zema nulles-secības pretestība, lai nodrošinātu aizsardzības aktivizēšanu.
2. Tinumu dizains un nulles{1}}secības pretestība
Dodiet priekšroku Z- tipa (zigzaga) tinumiem, kas nodrošina īpaši-zemu nulles-secības pretestību (~10 Ω) un nodrošina loka slāpēšanas spoles jaudas izmantošanu par 90–100%. Nodrošiniet pretestības atbilstību sistēmas defektstrāvas prasībām, lai veicinātu efektīvu nulles{7}secības strāvas pārraidi.
3. Zemējuma kapacitatīvā strāva un jaudas izmēra noteikšana
Calculate the grid's total grounding capacitive current (critical for systems >10A). Noregulējiet transformatora izmēru tā, lai tas apstrādātu vai nu loka slāpēšanas spoles kompensācijas strāvu, vai īstermiņa bojājuma strāvu no zemējuma rezistoriem, novēršot pārslodzi bojājumu laikā.
4. Darbības iezīmes un izturība
Pielāgojiet tās darbībai "ilgtermiņa-bezslodzes, īstermiņa-pārslodzes": pārbaudiet īstermiņa-laika izturīgu strāvu (lai sekunžu laikā izturētu bojājumu strāvu) un dodiet priekšroku zemiem tukšgaitas-zaudējumiem, lai samazinātu enerģijas izšķērdēšanu normālas darbības laikā.
5. Vides un uzstādīšanas prasības
Skarbām vidēm (putekļi, mitrums, augsta temperatūra) izvēlieties modeļus ar atbilstošu aizsardzības līmeni (piem., IP54) un koroziju/karstumizturību. Vietās, kurās ir ierobežota telpa (-pilsētas stacijas, iekštelpu sadales iekārtas), izvēlieties kompaktu dizainu.
6. Atbilstība standartiem un sertifikāti
Nodrošiniet atbilstību starptautiskajiem (IEC 60076) vai valsts (piemēram, GB/T 6451) standartiem. Pārbaudiet derīgus sertifikātus (CE, CCC), lai garantētu tīkla darbības drošību, savietojamību un uzticamību.
VI. Transformatora neitrālā punkta nepamatotās darbības trūkumi
Transformatora neitrālā punkta bezzemes darbībai ir šādi pieci trūkumi:
- Augstas izolācijas līmeņa prasības un izmaksas: ja notiek vienas-fāzes zemējuma kļūme, ne-fāzes spriegums palielinās √3 reizes. Rezultātā elektroiekārtām energosistēmā ir jābūt ar augstāku izolācijas pakāpi, kas būtiski paaugstina gan iekārtu ražošanas izmaksas, gan turpmākās apkopes izmaksas.
- Loka zemējuma pārsprieguma risks: ja vienfāzes zemējuma strāva ir maza, loks nodzisīs, kad strāva šķērsos nulli, un kļūme pazudīs. Tomēr, ja strāva pārsniedz 30 ampērus, tiks ģenerēts stabils loks, kas veido nepārtrauktu loka zemējumu. Tas ne tikai sabojā aprīkojumu, bet arī var izraisīt divu-fāžu vai pat trīs{5}}fāžu īssavienojumus.
- Grūtības izvēlēties zemējuma releja aizsardzību: Ir grūti īstenot jutīgu un selektīvu aizsardzību. Īpaši elektrotīkliem ar loka slāpēšanas spolēm šādas aizsardzības konfigurēšana un precīza darbība kļūst grūtāka, kas viegli ietekmē savlaicīgu bojājumu noteikšanu un izolēšanu.
- Atvienošana var izraisīt rezonanses pārspriegumu: Tādas darbības kā vadu pārrāvums, slēdžu pārslēgšana dažādos laikos un drošinātāju drošināšana dažādos periodos var izraisīt ferorezonanses pārspriegumu. Šis pārspriegums var izraisīt zibens novadītāja sprādzienu, slodzes transformatoru apgrieztās fāzes secību un elektroiekārtu izolācijas uzliesmojumu.
- Elektromagnētiskā sprieguma transformatora rezonanses pārspriegums: Elektrības tīkla parametru asimetrijas dēļ neitrālā punkta nobīde bieži izraisa ferorezonanses pārspriegumu, kas bieži izpūš elektromagnētiskā sprieguma transformatora augstsprieguma -drošinātāju. Smagos gadījumos tas var pat izdegt pašu transformatoru.
VII. Transformatora neitrālā punkta bezzemes darbības priekšrocības
- Augsta strāvas padeves uzticamība: nelielas izmaiņas trīs{0}fāzu spriegumos/strāvās vienas-fāzes zemējuma bojājumu gadījumā; bez tūlītējas atslēgšanās, ar defektu novēršanu ~2 stundu laikā, nodrošinot nepārtrauktu jaudu.
- Zemi traucējumi sakaru/signālu sistēmām: vāji elektromagnētiskie traucējumi simetriskā trīs{0} fāžu darbībā; maza zemējuma strāva rada minimālu ietekmi; loki paši-nodziest mazās sistēmās (piem., lauku režģos).
- Atvieglo bojājumu noteikšanu un atrašanās vietu: Atšķirīga maza zemējuma strāva palīdz aizsardzības ierīcēm identificēt un atrast bojājumus.
- Samazina pieprasījumu pēc strāvas-ierobežošanas ierīcēm: maza zemējuma strāva novērš vajadzību pēc lielas-jaudas strāvas-ierobežošanas aprīkojuma, samazinot izmaksas un vienkāršojot dizainu.
- Labāka pārsprieguma kontrole konkrētos scenārijos: vieglāk kontrolēt sprieguma svārstības normālu/pārejošu procesu laikā, samazinot pārsprieguma bojājumu risku.
- Uzlabo pārejas sistēmas stabilitāti: vieglāk uzturēt trīs{0}fāzu sprieguma līdzsvaru pāreju laikā, samazinot ietekmi uz galveno aprīkojumu un izvairoties no kaskādes problēmām.
Nosūtīt pieprasījumu