Zakaj se NGR uporabljajo v transformatorjih?

Glavni namen uporabe nevtralnega ozemljitvenega upora (NGR) v transformatorjih je zagotoviti zaščito z opremo za izravnavo upornosti ozemljitve, zahtevami glede varnosti sistema in neprekinjenosti napajanja, hkrati pa obravnavati omejitve tradicionalnih metod ozemljitve, kot je neposredno ozemljitev, odzemljitev ali izničenje obloka. Oglejte si, zakaj:
1. Omejite tok ozemljitvene napake in zaščitite varnost opreme.
Pomanjkljivosti neposredne ozemljitve:
Če je nevtralna točka transformatorja neposredno ozemljena, lahko enofazna ozemljitvena napaka (kot je enofazni vodnik, ki se dotika tal) povzroči močno povečanje toka kratkega stika, kar lahko zažge navitje transformatorja, železna jedra ali nevtralne izolatorje ali celo povzroči požar. V neposredno ozemljenem 10kV sistemu lahko na primer okvarni tok doseže na tisoče amperov, kar je veliko več, kot lahko naprava prenese.
Rešitev NGR:
Z vstavitvijo niza uporov med nevtralno točko in ozemljitvijo je okvarjeni tok omejen na varno območje (npr. od deset do sto do sto amperov). Na primer:
Za sistem 10 kV je upor NGR običajno v desetinah ohmov, kar omejuje tok napake na 100–400 A, da se prepreči poškodba opreme. 35kV sistemi: visoka vrednost upora (npr. stotine ohmov), omejevanje toka na nizke ravni (npr. 50–100 A).
2. Zatiranje prenapetosti, prenapetostna izolacija in zaščitni sistem
Prenapetostna tveganja neozemljenih sistemov:
Ko je nevtralna točka neozemljena, lahko enofazna ozemljitvena napaka povzroči, da se fazna napetost brez napake dvigne na omrežno napetost (μ3-kratna fazna napetost), kar povzroči razpad izolacije. Poleg tega se lahko oblok zaradi napake večkrat ugasne in ponovno prižge, pri čemer se ustvarijo utripi obloka, ki so večkratni od fazne napetosti (npr. . 6-8-kratna fazna napetost), da ozemljijo prenapetost, ki ogroža izolacijo opreme.
Omejitve tuljava za dušenje obloka Ozemljitev:
Disipacijska zanka obloka kompenzira kapacitivni tok in ugasne oblok z induktivnim tokom. Vendar pa ne morejo omejiti amplitude prenapetosti in lahko povzročijo feroresonančne prenapetosti.
Učinki zatiranja NGR:
Odvajanje preostalega naboja: Po ugasnitvi obloka zaradi napake NGR zagotovi pot odvajanja za preostali naboj v ozemljitveni kapacitivnosti sistema, kar zmanjša verjetnost ponovnega vžiga obloka. Dušilna resonanca: upor kot dušilni element je v stanju interferenčne resonance amplituda prenapetosti omejena na 2,5-kratno fazno napetost, kar podaljša življenjsko dobo opreme.
3. Povečanje kontinuitete neprekinjenosti napajanja in zmanjšanje obsega izpadov električne energije
Bližnjice do močne ozemljitve:
V polprevodniških ozemljitvenih sistemih bo enofazna ozemljitvena napaka takoj sprožila sprožitev zaščitne naprave, kar bo povzročilo velike izpade električne energije.
Združljivost z NGR:
NGR omogoča kratkotrajno delovanje sistema (recimo 1-2 uri) v primeru okvare enofazne ozemljitve, kar kupi čas vzdrževanja. Na primer:
Mestno distribucijsko omrežje: Uvedba NGR v kabelska omrežja 10 kV poveča natančnost zaznavanja vodov napake na več kot 95 % s preprostim rezanjem vodov napak, hkrati pa zagotavlja oskrbo z električno energijo na območjih brez napak.
Industrijski uporabniki: petrokemična industrija, rudniki in druge industrije zahtevajo visoko kontinuiteto neprekinjenega napajanja. NGR lahko prepreči, da bi električni loki povzročili požare ali eksplozije, in lahko prepreči izpade električne energije v obratu.
4. Izpolnjevanje zahtev za relejno zaščito
Zahteve za delovanje zaščitne naprave:
Relejne zaščitne naprave morajo zaznati ozemljitvene tokove, da prepoznajo in odpravijo napake. Če je tok prenizek (npr. brez ozemljitvenega sistema), zaščita morda ne bo delovala, če pa je tok previsok (npr. neposredni ozemljitveni sistem), lahko zaščita odpove.
Funkcija uravnoteženja NGR:
S prilagajanjem vrednosti upora se tok napake nadzoruje v območju občutljivosti relejne zaščitne naprave (npr. 10-100 A), da se zagotovi hitro in natančno delovanje. Na primer:
Tokovna zaščita ničelnega zaporedja: NGR zagotavlja stabilen tokovni signal ničelnega zaporedja za zaščitno napravo za prepoznavanje vodov napake.
Diferencialna zaščita: NGR ne vpliva na normalno delovanje diferencialne zaščite v primeru okvare notranjega transformatorja.
Prilagodite se različnim sistemom zahtev glede kapacitivnega toka.
Vpliv kapacitivnega toka:
Sistemski kapacitivni tok (IC) narašča z dolžino kabla. Ko IC preseže določeno vrednost (npr. več kot 30 A v sistemu 10 kV), je oblok težko ugasniti in za omejitev toka je potreben NGR.
Fleksibilnost NGR:
vrednost upora je mogoče prilagoditi glede na kapacitivni tok sistema, da ustreza potrebam različnih situacij. Na primer:
sistem nizkega kapacitivnega toka: izberite nizko vrednost upora, da dosežete omejitev toka in zatiranje prenapetosti. Tokovni sistemi z visoko kapacitivnostjo: izberite visoko upornost, pregrevanje zaradi prelivanja.
6. Skladnost z mednarodnimi standardi in varnostnimi predpisi
Standardne zahteve:
Standardi IEEE, IEC in drugi standardi opredeljujejo zahteve za načrtovanje, testiranje in namestitev za NGR.
Temperaturna ocena: upor mora biti sposoben prenesti toploto, ki jo povzročajo okvarjeni tokovi (npr. 760 stopinj za 10 sekund).
Varnostni certifikati:
Izdelke NGR morajo certificirati CSA, UL in druge organizacije, da zagotovijo zanesljivost v ekstremnih pogojih delovanja.
7. Preverjanje primera praktične uporabe
Študije primerov elektrarne:
Generator z močjo 50 MW uporablja NGR na nevtralnih točkah, kar omejuje napakne tokove na 5–25 A, ščiti navitja pred izolacijo in preprečuje zasičenost jedra.
Študije primerov mestnih distribucijskih omrežij:
Kabelsko omrežje 10 kV uporablja tehnologijo NGR za nadzor prenapetosti ozemljitve zaradi obločne napake na manj kot 2,5-kratno nazivno vrednost, kar zmanjša stopnjo napak za 60 % in močno izboljša zanesljivost zanesljivosti napajanja.