sistem Pembumian Neutral Transformer Rendam Minyak 110 kV

Atransformer kuasa rendam minyak 110 kV memainkan peranan kritikal dalam penukaran voltan dan penghantaran kuasa pukal. Namun, transformer tidak boleh dipertimbangkan secara berasingan daripada susunan pembumian rangkaian elektrik.

Sistem pembumian neutral transformer mempengaruhi:

• Arus kebocoran tanah
• Lebihan voltan sementara dan lalai
• Kepekaan dan ketepatan perlindungan
• Keperluan penebatan transformer
• Sistem
• Keselamatan personel dan peralatan

Oleh sebab itu, pembumian neutral bukan sekadar pilihan aksesori. Ia mesti diselaraskan dengan sambungan gegelung transformer, falsafah pembumian sistem, tahap penebatan, skema perlindungan dan grid pembumian substesen.

Artikel ini menerangkan fungsi utama, komponen dan pertimbangan kejuruteraan sistem pentanahan neutral bagi transformer berminyak 110 kV.

Penting: Kaedah pentanahan neutral yang sesuai mesti ditentukan oleh pengendali sistem dan jurutera sistem kuasa yang berkelayakan. Ia tidak boleh dipilih semata-mata berdasarkan kadar voltan transformer.

Apakah Titik Neutral bagi Transformer 110 kV?

Apabila gegelung transformer tiga fasa disambung dalam susunan bintang, atau wye, hujung ketiga-tiga gegelung tersebut disambungkan pada satu titik sepunya. Sambungan ini dipanggil titik neutral dan biasanya dikenal pasti dengan huruf TIDAK .

Titik neutral menyediakan titik rujukan bagi voltan fasa-ke-bumi. Namun, jangan menganggap bahawa potensinya sentiasa sifar.

Semasa operasi normal yang seimbang, voltannya relatif terhadap bumi mungkin hampir sifar. Semasa kegagalan bumi, peristiwa pensuisan, ferroresonans atau keadaan tidak seimbang lain, voltan neutral boleh berubah secara ketara.

Terminal neutral dan penebatannya oleh itu mesti direkabentuk mengikut:

• Sambungan gegelung
• Kaedah pembumian yang dipilih
• Rekabentuk penebatan transformer
• Lebih voltan sementara yang dijangka
• Lebih voltan petir dan lebih voltan pensuisan
• Masa operasi perlindungan
• Kajian koordinasi penebatan sistem

IEC 60076-3 menetapkan keperluan penebatan transformer, ujian dielektrik dan jarak legap luaran bagi setiap gegelung dan terminal.

Apakah Transformer Pembumian Neutral?

Penghumbungan neutral transformer ke bumi ialah sengaja menyambungkan titik neutral lilitan yang bersusun bintang ke bumi.

Bergantung kepada rekabentuk rangkaian, titik neutral boleh:

• Sistem bintang bersambung terus ke bumi
• Dihumbungkan ke bumi melalui perintang
• Dihumbungkan ke bumi melalui reaktor
• Dihumbungkan ke bumi melalui impedans lain
• Dihumbungkan melalui transformer penghumbungan
• Dijalankan tanpa humbungan ke bumi di bawah syarat-syarat tertentu
• Ditukar antara keadaan berhumbungan dan tidak berhumbungan ke bumi di bawah skema operasi yang diluluskan

Kaedah penghumbungan menentukan magnitud dan kelakuan arus siri sifar semasa kegagalan fasa-ke-bumi. Ia juga mempengaruhi voltan lebih sementara, operasi relai, dan tekanan penebatan yang dikenakan ke atas transformer dan peralatan yang disambungkan.

IEEE C62.92 menerangkan pertimbangan asas yang digunakan untuk memilih parameter penghumbungan neutral bagi mengawal arus kegagalan ke bumi dan voltan lebih dalam sistem utiliti. Panduan sistem penghantaran dalam dokumen ini juga membincangkan penghumbungan neutral transformer dan spesifikasi peralatan penghumbungan.

Mengapa Transformer 110 kV Memerlukan Susunan Pentanahan Neutral yang Sesuai?

1. Mengawal Arus Kegagalan Tanah

Apabila berlaku kegagalan fasa-ke-bumi, susunan pentanahan menentukan laluan balik dan magnitud arus kegagalan siri sifar.

Neutral yang ditanahkan secara pepejal membolehkan arus kegagalan tanah yang tinggi, membolehkan peranti perlindungan mengesan dan menghilangkan kegagalan dengan cepat. Pentanahan impedans menghadkan arus kepada nilai yang dikira sambil tetap memberikan isyarat yang boleh diukur untuk perlindungan.

Kaedah yang betul bergantung pada tahap kegagalan rangkaian, rekabentuk perlindungan dan keperluan operasi.

2. Menghadkan Voltan Lebihan Sementara

Dalam sistem tanpa pentanahan atau pentanahan yang tidak mencukupi, kegagalan bumi fasa-tunggal boleh menyebabkan voltan fasa-sihat-ke-bumi meningkat. Ini mungkin mendedahkan terminal transformer, kabel, peralatan suis dan peralatan lain kepada tekanan penebatan yang lebih tinggi.

Susunan pentanahan yang direkabentuk dengan betul membantu mengawal anjakan neutral dan voltan lebihan sementara.

3. Melindungi penebatan neutral transformer

Sesetengah transformer menggunakan penebatan berperingkat, iaitu tahap penebatan di hujung neutral suatu belitan adalah lebih rendah berbanding di terminal talian. Neutral sebegini tidak boleh terdedah kepada tekanan voltan yang melebihi tahap penebatannya yang ditetapkan.

Kehadiran penebatan berperingkat mesti disahkan daripada rekabentuk dan plat nama transformer—bukan diandaikan hanya berdasarkan kadar voltan.

Perlindungan penebatan neutral mungkin memerlukan koordinasi antara:

• Suis pembumian
• Penangkap Tambahan
• Celahan pelindung
• Transformer arus neutral
• Perlindungan Pembezaan Transformer
• Perlindungan kecacatan bumi terhad
• Perlindungan arus lebih urutan sifar
• Perlindungan lebihvoltan neutral

4. Menyokong perlindungan pilihan

Laluan arus siri sifar yang diketahui membolehkan reley perlindungan membezakan kegagalan bumi daripada arus beban normal dan keadaan sistem lain.

Bergantung kepada falsafah perlindungan, arus neutral boleh diukur untuk:

• Perlindungan lebih arus kegagalan bumi
• Perlindungan kecacatan bumi terhad
• Perlindungan Pembezaan Transformer
• Pemantauan ketidakseimbangan neutral
• Pengesanan arus celah pelindung

Tetapan perlindungan mesti berdasarkan kajian litar pintas dan penyelarasan perlindungan.

5. Meningkatkan kestabilan sistem dan pengurusan kegagalan

Pengasingan kegagalan yang cepat dan pilihan mengurangkan tekanan terma dan mekanikal pada transformer serta menghadkan risiko kegagalan tempatan berkembang menjadi gangguan sistem yang lebih luas.

Pentanahan tidak menghilangkan kegagalan. Tujuannya ialah mengawal kesan elektriknya dan membolehkan sistem perlindungan bertindak balas sebagaimana direka.

Komponen Utama Sistem Pembumian Neutral Transformer

Susunan pembumian neutral transformer 110 kV mungkin merangkumi beberapa komponen. Konfigurasi tepat berbeza mengikut projek.

1. Suis Pembumian Neutral

Suis pembumian neutral menyediakan sambungan logam terkawal antara neutral transformer dan sistem pembumian substesen.

Ia boleh dikendalikan secara manual atau elektrik, dan mungkin merangkumi penunjuk kedudukan, sistem interlok dan antara muka kawalan jauh.

Kadar yang diperlukan mungkin merangkumi:

• Voltan Sistem Tertinggi
• Arus berterusan, jika berkaitan
• Arus tahanan masa pendek
• Arus tahan puncak
• Tahap Insulasi
• Ketahanan mekanikal
• Mekanisma operasi
• PERLINDUNGAN ALAM SEKITAR
• Keperluan sentuhan bantu

Kedudukan suis mesti dikawal oleh prosedur pengendalian yang diluluskan. Operator tidak boleh mengandaikan bahawa neutral sentiasa perlu dipumikan atau sentiasa diputuskan.

Mengalihkan neutral transformer mengubah impedans siri sifar rangkaian dan mungkin mempengaruhi:

• Arus kebocoran ke bumi
• Kesensitifan reley
• Lebihan voltan sementara
• Operasi transformator selari
• Koordinasi Perlindungan

Oleh sebab itu, ia harus dianggap sebagai operasi sistem, bukan tindakan mekanikal yang terpencil.

2. Konduktor Pembumian Neutral

Konduktor pembumian menghubungkan terminal neutral, suis pembumian dan grid pembumian stesen bekalan.

Ia mesti diukur berdasarkan arus kegagalan yang dikira dan masa pemutusan. Reka bentuknya juga mesti mengambil kira:

• Ketahanan haba
• Daya elektrodinamik
• Perlindungan Mekanikal
• Kerosakan
• Kebolehpercayaan Sambungan
• Penghalaan dan kelulusan
• Akses pemeriksaan dan penyelenggaraan

Di mana konduktor pembumian berlebihan diperlukan, konduktor tersebut harus disambungkan ke titik-titik yang dipisahkan secara sesuai pada jejaring pembumian mengikut rekabentuk sub-stesen yang diluluskan.

Bilangan, bahan dan luas keratan rentas konduktor mesti mengikut spesifikasi projek dan piawaian tempatan.

3. Jejaring Pembumian Sub-stesen

Jejaring pembumian menyebarkan arus kegagalan ke dalam bumi dan mencipta rujukan keupayaan sama bagi sub-stesen.

Rekabentuknya mesti mempertimbangkan lebih daripada satu nilai rintangan bumi sahaja. Faktor-faktor penting termasuk:

• Arus kegagalan bumi maksimum
• Tempoh kegagalan
• Keupayaan Tanah
• Geometri jejaring
• Kadar haba konduktor
• Voltan langkah
• Voltan sentuh
• Potensi yang dipindahkan
• Ciri-ciri lapisan permukaan
• Keizinan Kakisan
• Sambungan kepada struktur peralatan dan pagar

Keperluan umum seperti “rintangan pengebumian mesti sentiasa di bawah 4 Ω” tidak boleh digunakan untuk setiap pengubah elektrik 110 kV. Reka bentuk yang diterima mesti ditetapkan melalui kajian pengebumian dan keperluan kebangsaan atau syarikat bekalan tenaga yang berkuat kuasa.

4. Pemelawat Gelombang Neutral

Pemelawat gelombang oksida logam boleh dipasang di antara neutral transformer dan tanah untuk menghadkan lebihvoltan sementara yang dispesifikasikan.

Semasa operasi normal, pemelawat menunjukkan impedans tinggi. Apabila lebihvoltan melebihi ciri perlindungannya, ia mengalirkan arus gelombang dan menghadkan voltan yang dikenakan pada penebatan neutral.

Pemilihan pemelawat memerlukan koordinasi bagi:

• Voltan Operasi Berterusan
• Voltan bernombor
• Kemampuan voltan-lebih sementara
• Arus Keluaran Nominatif
• Kemampuan tenaga
• Voltan residu
• Aras penebatan neutral transformer
• Keadaan pembumian sistem

IEC 60099-4 terpakai kepada arrester kilat logam-oksida tanpa celah yang digunakan untuk menghadkan surja dalam sistem AU di atas 1 kV. IEC 60099-4

Arrester kilat tidak boleh dipilih berdasarkan sahaja voltan sistem nominal transformer. Neutral mungkin mengalami tugas voltan yang berbeza daripada terminal talian.

5. Celah Perlindungan Neutral

Satu celah udara perlindungan boleh disambungkan antara neutral transformer dan bumi. Dalam keadaan normal, ia kekal tidak konduktif. Jika voltan neutral mencapai tahap percikan celah tersebut, celah udara akan rosak dan menyediakan laluan pelepasan.

Transformer arus boleh dipasang dalam litar celah supaya arus celah mencetuskan isyarat amaran atau trip.

Jurang ini memerlukan kerjasama yang teliti kerana kelakuannya dipengaruhi oleh:

• Bentuk elektrod
• Jarak jurang
• Ketumpatan udara
• Ketinggian
• Kelembapan dan pencemaran
• Geometri pemasangan
• Voltan frekuensi kuasa
• Voltan impuls
• Aras penebatan neutral

Jurang pelindung boleh menunjukkan serakan loncatan nyala yang lebih besar berbanding arrester oksida logam. Operasi mereka juga boleh menghasilkan impuls terpotong dan arus susulan frekuensi kuasa.

Oleh itu, tetapan jurang mesti ditentukan melalui kajian koordinasi penebatan dan perlindungan, bukan dengan menyalin jarak fizikal piawai daripada projek lain.

6. Transformer Arus Neutral

Transformer arus semasa pada sambungan neutral boleh memberikan isyarat pengukuran untuk perlindungan transformer dan kecacatan bumi.

Aplikasi yang mungkin termasuk:

• Perlindungan lebiharus neutral
• Perlindungan kecacatan bumi terhad
• Perlindungan Pembezaan Transformer
• Pengesanan arus celah pelindung
• Perekaman Acara

Nisbah, kelas, voltan titik-lutut, beban dan kadar arus jangka-pendeknya mesti sepadan dengan skema reley dan tugas kecacatan yang dikira.

7. Pembilang Hentaman dan Pemantau Arus Bocor

Pembilang hentaman merekod peristiwa pelepasan melalui peranti penahan hentaman. Sebilangan peranti juga memberikan petunjuk arus bocor.

Peningkatan dalam operasi pembilang tidak secara automatik membuktikan bahawa peranti penahan hentaman rosak. Ia menunjukkan bahawa peristiwa pelepasan telah berlaku dan harus dinilai bersama-sama dengan:

• Rekod gangguan sistem
• Aktiviti kilat
• Peristiwa pengalihan
• Trend arus bocor
• Suhu penangkap kilat
• Keadaan fizikal
• Kriteria pemeriksaan pengilang

Sambungan pengira mesti kekal pendek, langsung dan dipasang dengan betul ke tanah kerana panjang wayar yang tidak perlu boleh mengurangkan prestasi perlindungan.

Bagaimanakah Penangkap Kilat dan Celah Perlindungan Berfungsi Secara Bersama?

Apabila kedua-duanya dipasang, penangkap kilat neutral dan celah perlindungan biasanya memberikan perlindungan saling melengkapi.

Penangkap Tambahan

Penangkap kilat dipilih terutamanya untuk menghadkan lebihan voltan sementara sambil mengekalkan tahap perlindungan yang boleh diramalkan.

Celahan pelindung

Celah perlindungan mungkin memberikan perlindungan cadangan atau bertindak balas di bawah keadaan lebihan voltan sementara atau voltan frekuensi kuasa tertentu, bergantung pada skema.

Koordinasi antara keduanya mesti memastikan bahawa:

• Penangkap kilat melindungi transformer dalam kapasiti tenaga yang dimilikinya.
• Celah perlindungan tidak beroperasi secara tidak perlu bagi transien biasa.
• Celah beroperasi sebelum penebatan neutral mengalami tekanan berlebihan di bawah keadaan yang direka untuk ditangani.
• Perlindungan reley memutuskan mana-mana arus susulan frekuensi kuasa.
• Pemelawak tidak terdedah kepada voltan lebih sementara yang tidak boleh diterima.

Tidak tepat untuk menyatakan bahawa pemelawak dan celah sentiasa bertindak dalam urutan tetap. Tindak balas mereka bergantung pada bentuk gelombang voltan, tempoh, ciri-ciri perlindungan dan konfigurasi sistem.

Koordinasi penebatan harus mengikuti prinsip-prinsip IEC 60071-1, yang menangani pemilihan voltan tahanan kadar untuk penebatan fasa-ke-bumi, fasa-ke-fasa dan penebatan longitudinal dalam sistem AU di atas 1 kV. IEC 60071-1

Kaedah-Kaedah Biasa Pengearthan Neutral

Penyambungan bumi padu

Neutral disambungkan ke bumi melalui laluan impedans sangat rendah.

Ciri-ciri tipikal:

• Arus gangguan bumi tinggi
• Rujukan sifar-seqens jelas
• Pengesanan kegagalan pantas
• Voltan lebih sementara yang lebih rendah
• Keperluan tugas kegagalan yang lebih tinggi

Penyambungan bumi melalui perintang

Perintang penyambungan bumi neutral menghadkan arus kegagalan bumi kepada tahap yang dikira.

Ciri-ciri tipikal:

• Kurangan kerosakan peralatan semasa kegagalan bumi
• Arus perlindungan yang terkawal
• Tugas haba yang ditakrifkan untuk perintang
• Keperluan pengawasan suhu dan kesinambungan perintang

Penyambungan bumi melalui reaktor

Reaktor pengebumian menghadkan arus melalui rintangan induktif.

Ciri-ciri tipikal:

• Arus kebocoran bumi berkurang
• Kelakuan siri sifar khusus sistem
• Memerlukan kajian terperinci mengenai laluan sementara dan perlindungan

Pengebumian resonan

Reaktor ditala untuk mengimbangi kapasitans kebocoran bumi rangkaian.

Susunan ini lebih biasa dikaitkan dengan rangkaian voltan sederhana tertentu dan tidak boleh diandaikan berlaku pada belitan 110 kV tanpa kajian sistem khusus.

Pengebumian neutral pilihan

Dalam pengubah sub-stesen yang beroperasi secara selari, operator sistem boleh menghubungkan tanah pada neutral pengubah tertentu untuk mengawal arus siri sifar dan prestasi perlindungan.

Membuka atau menutup satu suis neutral mengubah keadaan pengebumian keseluruhan sistem yang bersambung. Oleh itu, sistem interlok dan prosedur operasi adalah penting.

Mengapa Pentanahan Neutral Penting Semasa Pengaktifan dan Penyahaktifan?

Pengalihan transformer boleh menghasilkan voltan lebih sementara dan sementara. Keadaan neutral semasa pengaktifan atau penyahaktifan boleh mempengaruhi tekanan voltan yang dikenakan ke atas belitan penebatan berperingkat.

Sesetengah prosedur utiliti menghendaki suis pentanahan neutral ditutup sebelum mengaktifkan atau menyahaktifkan transformer. Walau bagaimanapun, ini tidak boleh dikemukakan sebagai peraturan universal.

Urutan pengalihan yang betul bergantung kepada:

• Reka bentuk penebatan transformer
• Susunan pemutus litar
• Bilangan transformer yang dipasang selari
• Konfigurasi pentanahan sistem
• Tetapan perlindungan
• Kadar arrester surja
• Peraturan operasi utiliti
• Keputusan kajian pengalihan dan penebatan

Operator mesti mengikuti arahan pengalihan yang diluluskan bagi substesen tertentu.

Senarai Semakan dan Penyelenggaraan

Penyelenggaraan mesti dijalankan oleh personel berkuasa di bawah prosedur keselamatan elektrik tapak.

Suis pembumian neutral

Semak:

• Petunjuk kedudukan terbuka dan tertutup
• Pengaturan Mekanikal
• Keadaan sentuhan
• Mekanisma operasi
• Litar motor dan kawalan
• Kenatan bantu
• Berkunci
• Kebersihan dan keutuhan penebat
• Tanda-tanda terlalu panas atau lesapan

Penyambung tanah

Periksa untuk:

• Sambungan longgar atau rosak
• Jejari putus atau konduktor retak
• Kerosakan
• Pemanasan tidak normal
• Jarak bebas tidak mencukupi
• Kerosakan mekanikal
• Pengubahsuhan tanpa kebenaran

Penangkap Tambahan

Semak:

• Keadaan rumah porselin atau polimer
• Pencemaran dan tanda-tanda nyahcas
• Kekemasan terminal
• Penentuan laluan wayar pembumian
• Bacaan pembilang surja
• Petunjuk arus bocor, jika tersedia
• Keputusan gambaran diagnosis yang ditetapkan oleh pengilang

Celahan pelindung

Sahkan:

• Keadaan elektrod
• Jarak celah yang betul
• Penyelarasan
• Pencemaran permukaan
• Bukti pelepasan sebelumnya
• Sambungan transformer arus
• Jarak keselamatan daripada peralatan bersebelahan

Grid pembumian

Jalankan pemeriksaan dan ujian mengikut pelan penyelenggaraan substesen, termasuk:

• Kesinambungan sambungan
• Ukuran rintangan atau impedans pembumian
• Penilaian keadaan tanah
• Semakan voltan langkah dan sentuh selepas pengubahsuaian utama
• Penilaian kakisan
• Pengesahan peralatan baharu yang disambungkan

Masalah Lazim dan Akibatnya

Kedudukan suis pembumian yang tidak betul

Kedudukan suis yang tidak betul boleh mengubah arus kebocoran bumi dan menyahsahehkan koordinasi reley.

Sambungan neutral longgar

Sambungan berintangan tinggi atau berselang-seli boleh menyebabkan pemanasan, nyalaan lengkung, dan voltan neutral yang tidak dapat diramalkan.

Konduktor pembumian berukuran terlalu kecil

Konduktor dengan keupayaan haba atau mekanikal yang tidak mencukupi boleh gagal semasa kebocoran bumi berarus tinggi.

Nilai pelindung kilat yang tidak betul

Sebuah penahan dengan keupayaan voltan-lebih sementara yang tidak mencukupi boleh menjadi terlalu panas atau gagal. Tahap perlindungan yang berlebihan boleh menyebabkan neutral transformer tidak dilindungi dengan cukup.

Celah perlindungan yang tercemar atau disetel secara tidak betul

Pencemaran, altitud atau jarak yang tidak betul boleh mengubah voltan nyalaan dan menyebabkan operasi awal atau kegagalan operasi.

Tetapan perlindungan yang tidak selaras

Walaupun sistem pembumian yang dipasang dengan betul tidak dapat memberikan perlindungan yang berkesan jika fungsi reley berkaitan dipilih atau disetel secara tidak betul.

Maklumat Kejuruteraan Diperlukan untuk Reka Bentuk Disesuaikan

Sebelum menentukan spesifikasi transformer 110 kV dan pakej pembumian neutral, pengilang perlu menerima:

• Voltan nominal sistem dan voltan tertinggi untuk peralatan
• Frekuensi sistem
• Kuasa berkadarnya transformer
• Voltan gulung dan sambungan
• Kumpulan Vektor
• Aras penebatan neutral
• Keperluan penebatan penuh atau berperingkat
• Arus kebocoran bumi maksimum dan minimum
• Masa pemadaman kegagalan
• Falsafah pentanahan
• Keadaan operasi selari transformer
• Gambarajah garis tunggal perlindungan
• Tugas pengalih surja
• Altitud tapak dan tahap pencemaran
• Suhu persekitaran
• Keperluan seismik dan iklim
• Piawaian IEC, IEEE, kebangsaan atau utiliti yang berkuat kuasa

Parameter-parameter ini menentukan kadar peralatan yang sesuai dan rekabentuk antara muka.

Penyelesaian Transformator 110 kV Disesuaikan daripada Dingxin Electric

Dingxin Electric menghasilkan transformator kuasa rendam minyak disesuaikan dan aksesori transformator yang selaras untuk projek utiliti, industri, tenaga boleh baharu dan infrastruktur.

Pasukan kejuruteraan kami boleh mengkonfigurasikan:

• Kapasiti kadar dan nisbah voltan
• Rintangan transformer
• Kumpulan Vektor
• Julat tap dan susunan OLTC
• Penebatan penuh atau berperingkat
• Terminal neutral dan antara muka penearthan
• Antara muka suis pembumian
• Penukar arus neutral
• Susunan perintang surja dan celah pelindung
• Aksesori pemantauan dan perlindungan
• Sistem Penyejukan
• Busing dan antara muka kabel
• Keperluan IEC, IEEE atau khusus projek yang berkuat kuasa

Bincangkan Projek Transformer 110 kV Anda

Mencari transformer terendam minyak 110 kV tersuai atau penyelesaian pembumian neutral yang selaras?

Hantar gambarajah satu-garis, kadar transformer, nisbah voltan, kaedah pembumian sistem, tahap penebatan neutral, arus kegagalan, keadaan tapak dan piawaian yang berkuat kuasa kepada Dingxin Electric.

Hubungi Dingxin Electric untuk cadangan transformer khusus projek dan ulasan teknikal.