Ovo je jedno od onih pitanja na koje je uobičajen odgovor često previše pojednostavljen – a ponekad i samo pogrešan. Imao sam da kupci pretpostave da je transformator za uzemljenje poput gromobrana, nešto što privlači udare i bezbedno ih šalje na zemlju. To ne radi tako. Hajde da razjasnimo šta transformator za uzemljenje zapravo radi kada udari grom, a šta ne radi.
Prvo, šta munja zapravo radi sistemu
Kada grom udari u dalekovod ili blizu trafostanice, ubrizgava ogroman strujni impuls u električni sistem. Ta struja raste u mikrosekundama i može dostići desetine hiljada ampera. Napon u tački udara pokušava da poraste do nivoa koji je potreban da se ta struja negde potisne.
Šteta dolazi od tog napona. Izolacija se raspada. Lukovi se javljaju preko razmaka koji su trebali biti sigurni. Povezana oprema vidi naprezanja za koje nikada nije dizajnirana.
Rješenje nije u zaustavljanju munje - ne možete. To je kontrola gdje energija ide i ograničavanje napona koji rezultira.
Šta je zapravo transformator za uzemljenje
Transformator za uzemljenje- koji se ponekad naziva transformator za uzemljenje - nije uređaj za zaštitu od groma na način na koji je odvodnik. Njegov posao je da stvori neutralnu tačku u sistemu koji ga prirodno nema, tipično delta povezan sistem ili neuzemljeni put.
Ta neutralna tačka se povezuje sa zemljom, direktno ili preko impedancije. Ono što ovo čini je da obezbjeđuje definiranu putanju za struje nulte sekvence - one vrste koje teku kada imate kvar na zemlji.
Bez transformatora za uzemljenje, kvar faza-zemlja na delta sistemu nema povratni put niske impedancije. Struja kvara je ograničena kapacitivnošću sistema, što znači da je mala, ali napon na neiskvarenim fazama raste do nivoa od linije do linije ili više. To je loše za izolaciju i otežava otkrivanje kvarova.
Sa transformatorom za uzemljenje, kvar uzemljenja postaje događaj niske impedancije sa značajnom strujom. Zaštitni releji to vide, prekidači se otvaraju i kvar se uklanja prije nego što se šteta proširi.
Gdje munja ulazi u sliku
Evo gdje dolazi do veze sa munjom i gdje obično počinje nesporazum.
Kada grom udari u fazni provodnik, stvara ogroman strujni udar. Ta struja treba negde da ode. Ako sistem ima efikasnu putanju uzemljenja - kroz transformator za uzemljenje - prenapon može teći do zemlje na kontrolisan način. Transformator obezbeđuje put niske impedancije za komponentu nulte sekvence struje groma.
Ali – a ovo je kritično – transformator za uzemljenje to ne radi sam. Radi zajedno sa odvodnicima prenapona.
Odvodnici stežu napon na bezbednom nivou provodeći kada napon pređe prag. Struja zatim teče kroz odvodnike, u uzemljeni sistem i kroz transformator za uzemljenje do mreže uzemljenja stanice. Impedansa transformatora, u kombinaciji sa otporom mreže uzemljenja, određuje koliko napona ostaje tokom prenapona.
Šta transformator za uzemljenje zapravo doprinosi
Definisani put.Bez neutralne reference, struja groma mora pronaći svoj put do izolacije uzemljenja, kroz omote kablova, kroz bilo koju stazu koja pruža najmanji otpor. Ti putevi nisu dizajnirani za to. Rezultati oštećenja. Transformator za uzemljenje obezbeđuje projektovanu putanju.
Stabilizacija napona.Nakon što početni udar prođe, napon sistema pokušava da se oporavi. Povezivanje transformatora za uzemljenje sa zemljom pomaže u ponovnom uspostavljanju stabilne neutralne reference, smanjujući rizik od naknadnih kvarova ili ponovnih udara.
Koordinacija zaštite.Za rad zaštitnim relejima je potrebna struja kvara. Preskakanje izazvano munjom i koje postaje greška praćenja napajanja bit će brže otklonjeno ako transformator za uzemljenje osigura adekvatnu jačinu struje kvara. Brže čišćenje znači manje energije koja se oslobađa u opremi.
Šta ne radi
Transformator za uzemljenje ne privlači munje. Ne apsorbuje energiju munje na bilo koji značajan način. Ne zamjenjuje odvodnike prenapona.
Vidio sam specifikacije koje zahtijevaju transformator za uzemljenje za "zaštitu od groma" kao da je to samostalno rješenje. To ne radi tako. Odvodnici vrše ograničavanje napona. Transformator za uzemljenje daje referencu i putanju. Oba su neophodna.
Vrste transformatora za uzemljenje i njihova uloga u performansama prenapona
Cik-cak transformatorisu najčešći za aplikacije uzemljenja. Nude nisku impedanciju strujama nulte sekvence - upravo ono što želite za struju kvara i drenažu udara groma - dok predstavljaju visoku impedanciju strujama pozitivne i negativne sekvence.
Wye-delta transformatorimože poslužiti i kaotransformatori za uzemljenje. Delta namotaj obezbeđuje put strujama nulte sekvence da cirkulišu, efektivno stvarajući neutralnu referencu. U slučajevima munje, delta namotaj može pomoći u distribuciji energije prenapona kroz faze, smanjujući stres na bilo kojoj pojedinoj tački.
Izbor između njih zavisi od napona sistema, raspoložive struje kvara i filozofije zaštite. Za performanse munje, oba mogu raditi ako su pravilno koordinirani sa odvodnicima.
Instalacija je bitna-Priključak na mrežu uzemljenja
Transformator za uzemljenje je dobar onoliko koliko je dobar onoliko koliko je dobra njegova veza sa zemljom. Neutralna tačka se mora spojiti na mrežu za uzemljenje niskog otpora. Ako je otpor mreže uzemljenja visok, struja groma koja teče kroz nju stvara porast napona koji narušava svrhu.
Tu vidim probleme na terenu. Kupac postavlja transformator za uzemljenje, uzemljuje ga na jednu šipku i očekuje zaštitu od groma. Tada dolazi do udara, napon na neutralnom transformatoru naraste na kilovolte, a oprema pokvari. Transformator je uradio svoj posao; sistem uzemljenja nije.
Neutralni priključak transformatora za uzemljenje mora ići na mrežu uzemljenja stanice, sa više šipki, ukopanim provodnicima i niskim ukupnim otporom. O tome se ne može pregovarati.
Razmatranja o održavanju
Transformator za uzemljenje koji većinu vremena miruje noseći samo neuravnoteženu struju i povremene struje kvara - lako je zanemariti. Da bi gromobranska zaštita radila kada je to potrebno, transformator mora biti u dobrom stanju.
Testovi otpora izolacije potvrđuju da se namotaji nisu degradirali. Testovi otpornosti mreže uzemljenja potvrđuju da se veza sa zemljom nije pogoršala. Inspekcije povezivanja hvataju labave terminale prije nego što postanu točke visoke impedancije.
Pružamo smjernice za održavanje sa svakim transformatorom za uzemljenje, prilagođene očekivanom radu i okruženju. Za područja sklona munjama, češće su provjere zajamčene.
Šta govorim kupcima o zaštiti od groma
Ako ste zabrinuti za munje, evo šta vam treba:
Prvo, odvodnici prenapona na svakoj ulaznoj tački linije, odgovarajuće veličine i koordinirani.
Drugo, sistem uzemljenja niske impedancije-mreža, šipke i konekcije dizajnirani za dostupnu struju kvara i uslove tla.
Treće, transformator za uzemljenje ako je vašem sistemu potrebna neutralna referenca da bi prva dva radila efikasno.
Transformator za uzemljenjeje pokretač. Omogućava odvodnicima da rade svoj posao i daje struji groma put koji ne uništava opremu. Ali to je dio sistema, a ne samostalno rješenje.
Ako dizajnirate sistem za zaštitu od groma i pitate se da li transformator za uzemljenje odgovara, drago mi je da pričam o detaljima. Pravi odgovor zavisi od konfiguracije vašeg sistema, uslova tla i prihvatljivog nivoa rizika.
Reference
- IEEE Std 80, IEEE vodič za sigurnost uzemljenja AC trafostanice.
- IEEE Std C62.22, IEEE vodič za primenu metal-oksidnih odvodnika prenapona za sisteme naizmenične struje.
- IEC 60076-6, Energetski transformatori – Dio 6: Reaktori (uključuje transformatore za uzemljenje).
