نمای کلی ترانسفورماتور ارتینگ

1. Yₙ,d-ترانسفورماتور اتصال به زمین

این یک ترانسفورماتور سه-فاز استwye-متصل (Yₙ، با سرب خنثی)سیم پیچ اولیه و الفدلتا-متصل (d)سیم پیچ ثانویه

سیم پیچ ثانویه متصل{0}}می تواند جریان گردشی را برای متعادل کردن جریان در سیم پیچ اولیه حمل کند.

سیم پیچ ثانویه دلتا نیز می تواند به عنوان یک متصل شوددلتا باز; با قرار دادن مقاومت ها یا راکتورها در انتهای باز، امپدانس ترتیب {0}صفر ترانسفورماتور زمین را می توان تنظیم کرد.

علاوه بر این، پایانه های سیم پیچ ثانویه را می توان به بیرون هدایت کرد تا به عنوان منبع برق کمکی برای پست استفاده شود.

2. ترانسفورماتور زمینی Zₙ{{1}متصل (زیگ-متصل-متصل)

این یک ترانسفورماتور سه فاز-با استسیم‌پیچ‌های متصل-زگ-.

با توجه به حالت اتصال ذاتی سیم‌پیچ‌های زیگ-زیگ زاگ، جریان‌های خطا را می‌توان بین دو سری-سیم‌پیچ‌های متصل به هم متعادل کرد.

می‌توان یک سیم‌پیچ ولتاژ پایین-به این ترانسفورماتور اضافه کرد تا به عنوان منبع برق کمکی برای پست عمل کند.

1. یک نقطه خنثی مصنوعی برای تجهیزات کلیدی ارائه دهید

در سیستم‌های زمین کوچک-جریان، سیم‌پیچ سرکوب قوس برای جبران جریان خازنی زمین در زمانی که شبکه برق دارای یک خطای زمین تک فاز است، بسیار مهم است. با این حال، سمت دلتا{3}}ترانسفورماتور اصلی (پیکربندی متداول برای سمت ولتاژ توزیع ترانسفورماتورهای اصلی در شبکه های برق 6 کیلو ولت، 11 کیلو ولت و 33 کیلوولت) نقطه خنثی طبیعی ندارد و نصب سیم پیچ سرکوب قوس را به طور مستقیم غیرممکن می کند.

ترانسفورماتور ارت با ایجاد یک این مشکل را حل می کندنقطه خنثی مصنوعی. این نقطه خنثی نه تنها اتصال موثر سیم پیچ سرکوب قوس را امکان پذیر می کند، بلکه یک نقطه اتصال برای مقاومت زمین فراهم می کند. هنگامی که شبکه برق یک حالت عملیات خنثی غیرزمینی را اتخاذ می کند (یک حالت رایج در مراحل اولیه ساخت شبکه قدرت به دلیل سادگی و سرمایه گذاری کم آن)، نقطه خنثی مصنوعی که توسط ترانسفورماتور ارتینگ گذاشته شده است به یک پیش نیاز کلیدی برای حفاظت از خطای بعدی تبدیل می شود.

2. کاهش خطرات سیستم های خنثی غیر پایه و اطمینان از اقدامات حفاظتی قابل اعتماد

در سیستم‌های خنثی زمین‌نشده، اگرچه ولتاژ خط در هنگام وقوع یک خطای زمین تک فاز متقارن باقی می‌ماند (تأثیر کمی بر مصرف برق مداوم کاربران دارد)، این مزیت تنها زمانی وجود دارد که جریان خازنی زمین کوچک باشد (کمتر از 10A؛ خطاهای گذرا حتی می‌توانند به طور خودکار خاموش شوند). با گسترش صنعت برق و افزایش مدارهای کابل شهری، جریان خازنی زمین اغلب از 10 آمپر تجاوز می کند که منجر به سه خطر عمده می شود:

خاموش شدن متناوب و احتراق مجدد قوس اتصال به زمین، ایجاد اضافه ولتاژ زمینی قوس الکتریکی (تا 4U، که در آن U مقدار اوج ولتاژ فاز معمولی است) که به عایق تجهیزات آسیب می رساند.

قوس‌های پیوسته باعث تفکیک هوا می‌شوند که به راحتی منجر به اتصال کوتاه فاز به-فاز می‌شود.

اضافه ولتاژ رزونانس فرومغناطیسی، که ممکن است ترانسفورماتورهای ولتاژ را بسوزاند یا باعث انفجار برقگیر شود.

با اتصال یک مقاومت زمین به نقطه خنثی مصنوعی، ترانسفورماتور ارتینگ-جریان ترتیبی{0} و ولتاژ توالی صفر{1}} کافی را برای سیستم فراهم می کند. این امر به دستگاه بسیار حساس حفاظتی بدون ترتیب{3}}این امکان را می‌دهد تا به سرعت خطاهای زمین تک فاز را شناسایی کند و خط معیوب را در مدت زمان کوتاهی قطع کند و اساساً از گسترش خطرات فوق جلوگیری کند و از عایق‌بندی تجهیزات شبکه و عملکرد ایمن کلی شبکه برق محافظت کند.

3. نشان دادن ویژگی های الکترومغناطیسی ویژه برای انطباق با شرایط خطا

ترانسفورماتور ارت دارای ویژگی های امپدانس منحصر به فردی برای انواع مختلف جریان است که کلید عملکرد پایدار آن است:

امپدانس بالا در برابر جریان های توالی مثبت و منفی: در شرایط عملیاتی معمولی، تنها جریان تحریک اندکی از سیم پیچ های ترانسفورماتور ارتینگ عبور می کند. در این زمان، ترانسفورماتور در حالت بدون بار قرار دارد (بسیاری از ترانسفورماتورهای زمین حتی سیم پیچ ثانویه ندارند، که ساختار آنها را برای این سناریوی بدون بار ساده تر می کند).

امپدانس کم تا -جریان های توالی صفر: ترانسفورماتور زمین معمولاً از سیم‌کشی از نوع Z (زیگزاگ) استفاده می‌کند که در آن هر سیم‌پیچ فاز به ترتیب روی دو قطب هسته آهنی پیچیده می‌شود. هنگامی که به دلیل خطای زمین، جریان بدون ترتیب-تولید می‌شود، دو سیم‌پیچ روی یک قطب هسته آهنی به صورت متوالی با قطبیت معکوس به هم متصل می‌شوند. نیروهای الکتروموتور القایی آنها از نظر بزرگی مساوی و در جهت مخالف هستند، و یکدیگر را خنثی می‌کنند{4}}که منجر به امپدانس توالی صفر{5} بسیار پایین می‌شود (حدود 10Ω، بسیار کوچکتر از ترانسفورماتورهای معمولی). این امپدانس کم تضمین می‌کند که جریان توالی صفر به آرامی از طریق مقاومت زمینی نقطه خنثی و ترانسفورماتور ارتینگ جریان داشته باشد و شرایطی را برای محافظت از خطا ایجاد کند.

این مشخصه امپدانس همچنین حالت کار ترانسفورماتور ارتینگ را تعیین می کند:عملیات تخلیه طولانی مدت-و{1}}عملیات اضافه بار کوتاه مدت. این فقط در طول دوره از وقوع یک خطای زمین تا لحظه ای که حفاظت از توالی صفر خط معیوب را قطع می کند، کار می کند و جریان خطا فقط برای مدت کوتاهی از آن عبور می کند.

4. بهبود کارایی تطبیق و کاهش هزینه های سرمایه گذاری

در مقایسه با ترانسفورماتورهای معمولی، ترانسفورماتور ارتینگ مزایای آشکاری در تطبیق با سیم پیچ های مهار قوس دارد: مقررات تصریح می کند که وقتی ترانسفورماتورهای معمولی با سیم پیچ های خاموش کننده قوس استفاده می شوند، ظرفیت سیم پیچ مهار قوس نمی تواند از 20٪ ظرفیت ترانسفورماتور تجاوز کند. در حالی که ترانسفورماتورهای ارتینگ نوع Z می توانند سیم پیچ های مهار قوس را با 90٪ تا 100٪ ظرفیت خود مطابقت دهند، که به طور قابل توجهی کارایی جبران جریان خازنی را بهبود می بخشد.

علاوه بر این، برخی از ترانسفورماتورهای ارت را می توان به بارهای ثانویه متصل کرد و در عین حال عملکردهای حفاظت از زمین را تحقق بخشید. این بدان معنی است که آنها می توانند ترانسفورماتورهای توزیع معمولی را در سناریوهای خاص جایگزین کنند، دو عملکرد را در یک دستگاه ادغام کنند و به طور موثر هزینه سرمایه گذاری کلی ساخت شبکه برق را کاهش دهند.

به طور خلاصه، ترانسفورماتور ارت نه تنها یک "سازنده نقطه خنثی" برای شبکه های برق فاقد نقاط خنثی طبیعی است، بلکه یک "محافظ عیب" است که ویژگی های امپدانس فعلی را بهینه می کند و عملکرد حفاظتی قابل اعتماد را تضمین می کند. ساختار خاص و حالت عملکرد آن، آن را به یک تجهیزات کلیدی ضروری در شبکه های برق مدرن، به ویژه در شبکه های برق شهری با جریان های خازنی بزرگ تبدیل می کند.

IV. کاربرد ترانسفورماتور ارتینگ

V. عوامل کلیدی برای انتخاب ترانسفورماتور ارتینگ