Ez egyike azoknak a kérdéseknek, amelyekre a közös válasz gyakran túlságosan leegyszerűsített – és néha egyszerűen rossz. Az ügyfelek azt feltételezték, hogy a földelő transzformátor olyan, mint egy villámhárító, ami vonzza a csapásokat, és biztonságosan a földre küldi. Ez nem így működik. Tisztázzuk, mit csinál a földelő transzformátor, amikor villámcsap, és mit nem.
Először is, mit tesz a villám valójában a rendszerrel
Amikor villám csap egy elektromos vezetékbe vagy egy alállomás közelében, hatalmas áramimpulzust fecskendez be az elektromos rendszerbe. Ez az áram mikroszekundum alatt emelkedik, és elérheti a több tízezer ampert. A feszültség az ütközési ponton megpróbál olyan szintre emelkedni, amelyre szükség van ahhoz, hogy az áramot valahol eltolja.
A kár ebből a feszültségből származik. A szigetelés tönkremegy. Ívek keletkeznek azokon a távolságokon, amelyeknek biztonságosnak kellett volna lenniük. A csatlakoztatott berendezés olyan igénybevételeket észlel, amelyek kezelésére soha nem tervezték.
A megoldás nem az, hogy megállítod a villámlást – nem tudod. Célja, hogy szabályozza, hová kerüljön az energia, és korlátozza a keletkező feszültséget.
Mi is valójában a földelő transzformátor
Földelő transzformátor- Néha földelő transzformátornak hívják - nem olyan villámvédelmi eszköz, mint a levezető. Feladata egy semleges pont létrehozása egy olyan rendszerben, amelynek természetesen nincs ilyenje, jellemzően egy delta-csatlakozású rendszer vagy egy földeletlen wye.
Ez a semleges pont közvetlenül vagy impedancián keresztül kapcsolódik a földhöz. Ez azt jelenti, hogy meghatározott útvonalat biztosít a nulla sorrendű áramok számára – olyanok, amelyek földzárlat esetén áramlanak.
Földelő transzformátor nélkül a delta rendszer fázis-föld hibájának nincs alacsony impedanciájú visszatérési útja. A hibaáramot a rendszer kapacitása korlátozza, ami azt jelenti, hogy kicsi, de a hibás fázisokon a feszültség vonal-vonal szintre vagy magasabbra emelkedik. Ez rossz a szigetelésnek, és megnehezíti a hibakeresést.
Földelő transzformátor esetén a földzárlat alacsony impedanciájú esemény lesz, jelentős áramerősséggel. A védőrelék látják, a megszakítók kinyílnak, és a hiba megszűnik, mielőtt a kár továbbterjedne.
Ahol a villám belép a képbe
Most itt jön be a villámlás kapcsolata, és általában itt kezdődnek a félreértések.
Amikor a villám becsap egy fázisvezetőt, hatalmas áramlökést hoz létre. Ennek az áramnak el kell mennie valahova. Ha a rendszernek hatékony földelési útvonala van egy földelő transzformátoron keresztül, a túlfeszültség szabályozott módon áramolhat a földre. A transzformátor alacsony impedanciájú utat biztosít a villámáram nulla sorrendű komponense számára.
De – és ez kritikus – a földelő transzformátor ezt nem egyedül teszi meg. Túlfeszültség-levezetőkkel együtt működik.
A levezetők biztonságos szinten rögzítik a feszültséget azáltal, hogy vezetnek, amikor a feszültség túllép egy küszöbértéket. Az áram ezután a levezetőkön keresztül a földelt rendszerbe, majd a földelő transzformátoron keresztül az állomás földelőhálózatába folyik. A transzformátor impedanciája és a földelőháló ellenállása határozza meg, hogy mekkora feszültség marad a túlfeszültség alatt.
Amihez a Földelő Transzformátor valójában hozzájárul
Egy meghatározott út.Semleges referencia nélkül a villámáramnak meg kell találnia a maga útját a földelési szigeteléshez, kábelköpenyen keresztül, bármilyen úton, amely a legkisebb ellenállást nyújtja. Ezeket az utakat nem erre tervezték. Sérülések eredménye. A földelő transzformátor egy tervezett utat biztosít.
Feszültségstabilizálás.A kezdeti túlfeszültség elmúltával a rendszer feszültsége megpróbálja helyreállítani. A földelőtranszformátor földeléssel történő kapcsolata segít a stabil nulla referencia visszaállításában, csökkentve az utólagos hibák vagy megszakítások kockázatát.
Védelmi koordináció.A védőrelék működéséhez hibaáramra van szükség. A teljesítménykövetési hibává váló villámcsapás gyorsabban megszűnik, ha a földelő transzformátor megfelelő nagyságú hibaáramot biztosít. A gyorsabb tisztítás azt jelenti, hogy kevesebb energia szabadul fel a berendezésben.
Mit nem tesz
A földelő transzformátor nem vonzza a villámot. Nem nyeli el jelentős mértékben a villámenergiát. Nem helyettesíti a túlfeszültség-levezetőket.
Láttam olyan specifikációkat, amelyek földelő transzformátort írnak elő a "villámlás elleni védelem érdekében", mintha ez egy önálló megoldás lenne. Ez nem így működik. A feszültségkorlátozást a levezetők végzik. A földelő transzformátor biztosítja a referenciát és az utat. Mindkettő szükséges.
A földelő transzformátorok típusai és szerepük a túlfeszültség-teljesítményben
Cikcakk transzformátorokföldelési alkalmazásoknál a leggyakoribbak. Alacsony impedanciát kínálnak a nulla szekvenciájú áramokhoz – pontosan azt, amit a hibaáram és a villámlökések elvezetésére szeretne –, miközben nagy impedanciát biztosítanak a pozitív és negatív sorrendű áramoknak.
Wye-delta transzformátorokis szolgálhatföldelő transzformátorok. A delta tekercs utat biztosít a nulla sorrendű áramok keringéséhez, hatékonyan létrehozva a semleges referenciát. Villámcsapás esetén a delta tekercs segíthet elosztani a túlfeszültséget a fázisok között, csökkentve a feszültséget bármely ponton.
A választás a rendszer feszültségétől, a rendelkezésre álló hibaáramtól és a védelmi filozófiától függ. Villámteljesítmény esetén bármelyik működhet, ha megfelelően összehangolják a levezetőkkel.
A telepítés számít – a földi hálózati csatlakozás
A földelő transzformátor csak annyira jó, amennyire a földdel csatlakozik. A nullapontnak kis ellenállású földelő hálózathoz kell csatlakoznia. Ha a földrács ellenállása nagy, a rajta átfolyó villámáram olyan feszültségemelkedést hoz létre, amely meghiúsítja a célt.
Itt látok problémákat a területen. Az ügyfél földelő transzformátort szerel fel, egyetlen rúdra földeli, és villámvédelmet vár. Ekkor sztrájk történik, a transzformátor nullapontjának feszültsége kilovoltra emelkedik, és a berendezés meghibásodik. A transzformátor tette a dolgát; a földelési rendszer nem.
A földelő transzformátor nullacsatlakozásának az állomás földelő hálózatához kell mennie, több rúddal, földbe fektetett vezetékekkel és alacsony általános ellenállással. Ez nem alku tárgya.
Karbantartási szempontok
Könnyen elhanyagolható egy olyan földelő transzformátor, amely az idő nagy részében üresjáratban áll, és csak aszimmetrikus áramot és esetenként hibaáramot visz. Ahhoz, hogy a villámvédelem szükség esetén működjön, a transzformátornak jó állapotban kell lennie.
A szigetelési ellenállási tesztek igazolják, hogy a tekercsek nem romlottak-e el. A földhálózat ellenállási tesztjei megerősítik, hogy a földdel való kapcsolat nem romlott. A csatlakozási ellenőrzések a meglazult kapcsokat még azelőtt felderítik, hogy nagy impedanciájú pontokká válnának.
Minden földelő transzformátorhoz karbantartási útmutatót adunk, az elvárt feladathoz és környezethez szabva. A villámlásnak kitett területeken gyakoribb ellenőrzések indokoltak.
Amit az ügyfeleknek mondok a villámvédelemről
Ha aggódik a villámlás miatt, a következőkre van szüksége:
Először is, megfelelő méretű és koordinált túlfeszültség-levezetőket minden vonal belépési pontján.
Másodszor, egy alacsony impedanciájú földelési rendszer - rács, rudak és csatlakozások, amelyeket az elérhető hibaáram- és talajviszonyokhoz terveztek.
Harmadszor, egy földelő transzformátor, ha a rendszernek semleges referenciára van szüksége ahhoz, hogy az első kettő hatékonyan működjön.
A földelő transzformátora lehetővé tevő. Lehetővé teszi, hogy a levezetők végezzék munkájukat, és olyan utat biztosít a villámáramnak, amely nem teszi tönkre a berendezést. De ez egy rendszer része, nem önálló megoldás.
Ha villámvédelmi rendszert tervez, és arra kíváncsi, hogy a földelő transzformátor megfelelő-e, szívesen beszélek a részletekről. A helyes válasz a rendszer konfigurációjától, a talajviszonyoktól és az elfogadható kockázati szinttől függ.
Hivatkozások
- IEEE Std 80, IEEE útmutató a váltakozó áramú alállomás földelésének biztonságához.
- IEEE Std C62.22, IEEE útmutató fém-oxid túlfeszültség-levezetők alkalmazásához váltakozó áramú rendszerekben.
- IEC 60076-6, Erőátviteli transzformátorok – 6. rész: Reaktorok (beleértve a földelő transzformátorokat).
