Tổng quan về máy biến áp nối đất

Máy biến áp nối đất hay còn gọi là máy biến áp nối đất là loại máy biến áp phụ được sử dụng trong hệ thống điện ba pha -. Nó thường được sử dụng trong các hệ thống điện không có điểm trung tính tự nhiên để cung cấp kết nối trung tính nhân tạo để nối đất trực tiếp hoặc thông qua trở kháng như lò phản ứng triệt tiêu hồ quang, điện trở hoặc lò phản ứng giới hạn dòng điện -. Trong các sự cố chạm đất từ ​​đường dây - đến -, nó cung cấp đường trở kháng - thấp cho dòng điện sự cố thứ tự - bằng 0 (trong khi có trở kháng cao đối với dòng điện thứ tự dương và âm), hạn chế dòng điện sự cố và quá điện áp nhất thời để đảm bảo hệ thống bảo vệ nối đất vận hành đáng tin cậy; hơn nữa, nó thường mang dòng điện nối đất ngắn mạch - cho đến khi bộ ngắt mạch khắc phục được sự cố, do đó có xếp hạng thời gian - ngắn. Định mức kVA của máy biến áp nối đất phụ thuộc vào điện áp trung tính từ đường dây bình thường - đến - và giá trị dòng điện sự cố trong khoảng thời gian xác định, chẳng hạn như vài giây đến vài phút. Ngoài ra, nó có thể sử dụng cuộn dây thứ cấp (điện áp - thấp) để liên tục cung cấp điện cho các trạm trạm biến áp và cho phép hệ thống ba pha - được kết nối tam giác để điều chỉnh các tải trung tính pha - đến - bằng cách cung cấp đường dẫn trở lại cho dòng điện tới trung tính; trong các sự cố một pha -, nó hạn chế dòng điện sự cố ở dây trung tính để cải thiện khả năng khôi phục đường dây điện.

Ghi chú bổ sung về hoạt động và cấu trúc

• Kết cấu: Máy biến áp nối đất có cấu trúc tương tự như máy biến áp nguồn loại ba pha{0}}lõi{1}}thông thường.
• Hoạt động bình thường: Chỉ có dòng điện kích thích chạy qua phía sơ cấp của máy biến áp nối đất; phía thứ cấp (nếu có) không có dòng điện.
• Lỗi chạm đất một pha: Cả cuộn dây nối tam giác của máy biến áp chính của trạm biến áp và cuộn dây ba pha của máy biến áp nối đất đều mang dòng điện ngắn mạch. Bằng cách chọn đúng trở kháng giới hạn dòng điện Z, dòng điện ngắn mạch trên mỗi pha có thể được điều khiển để không vượt quá dòng điện pha định mức của cuộn dây máy biến áp chính. Khoảng thời gian tiêu chuẩn của dòng điện ngắn mạch-như vậy là 10 giây.

Trong hoạt động bình thường, cuộn sơ cấp của máy biến áp nối đất kết nối với các dây dẫn pha của hệ thống điện, trong khi cuộn thứ cấp của nó được nối đất. Lúc này, máy biến áp hoạt động giống như máy biến áp thông thường, tăng giảm điện áp tùy theo yêu cầu.

Để hạn chế dòng điện sự cố, trở kháng của máy biến áp nối đất, cùng với bất kỳ điện trở nối đất hoặc cuộn kháng nối đất bổ sung nào, sẽ hạn chế cường độ dòng điện sự cố chạy qua hệ thống. Bằng cách kiểm soát các dòng điện sự cố này, máy biến áp nối đất giúp duy trì sự ổn định của hệ thống và bảo vệ các thiết bị nhạy cảm khỏi bị hư hỏng.

Khi xảy ra lỗi (chẳng hạn như lỗi đường dây-nối đất) trong hệ thống, dòng điện sự cố sẽ chạy qua cuộn dây thứ cấp của máy biến áp nối đất xuống đất. Điều này tạo ra một đường dẫn có trở kháng thấp-để dòng điện sự cố tiêu tan một cách an toàn, ngăn ngừa hư hỏng thiết bị và giảm nguy cơ xảy ra các mối nguy hiểm về điện.

Về mặt an toàn và bảo vệ, máy biến áp nối đất đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong hệ thống điện bằng cách cung cấp đường dẫn xuống đất đáng tin cậy. Nó giúp ngăn ngừa điện giật, hỏa hoạn và các mối nguy hiểm khác liên quan đến tình trạng lỗi, từ đó góp phần tạo ra môi trường làm việc an toàn hơn và cải thiện độ tin cậy của hệ thống.

Máy biến áp nối đất là một thiết bị điện chuyên dụng được phát triển để giải quyết việc thiếu điểm trung tính trong các cấu hình lưới điện cụ thể và đảm bảo hệ thống vận hành an toàn khi xảy ra sự cố chạm đất. Chức năng cốt lõi và đặc điểm làm việc của nó chủ yếu được phản ánh ở các khía cạnh sau:

Hoạt động không nối đất của điểm trung tính máy biến áp có 5 nhược điểm sau:

• Yêu cầu và chi phí cách nhiệt cao: Khi xảy ra sự cố nối đất một pha, điện áp của pha không xảy ra sự cố sẽ tăng √3 lần. Do đó, thiết bị điện trong hệ thống điện cần phải có cấp cách điện cao hơn, điều này làm tăng đáng kể cả chi phí sản xuất và chi phí bảo trì thiết bị sau này.
• Nguy hiểm do quá điện áp nối đất hồ quang: Nếu dòng điện nối đất một pha nhỏ, hồ quang sẽ tắt khi dòng điện vượt qua mức 0 và lỗi sẽ biến mất. Tuy nhiên, khi dòng điện vượt quá 30 ampe sẽ tạo ra hồ quang ổn định, tạo thành hồ quang nối đất liên tục. Điều này không chỉ làm hỏng thiết bị mà còn có thể gây đoản mạch hai{4}}pha hoặc thậm chí ba{5}}pha.
• Khó khăn trong việc lựa chọn bảo vệ rơle nối đất: Khó có thể nhận ra sự bảo vệ nhạy cảm và có chọn lọc. Đặc biệt đối với lưới điện có cuộn dây triệt tiêu hồ quang, việc cấu hình và vận hành chính xác các biện pháp bảo vệ đó trở nên khó khăn hơn, dễ ảnh hưởng đến việc phát hiện và cách ly kịp thời sự cố.
• Ngắt kết nối có thể gây ra quá điện áp cộng hưởng: Các hành động như đứt dây, thao tác chuyển mạch công tắc tại các thời điểm khác nhau và cầu chì chảy vào các khoảng thời gian khác nhau đều có thể dẫn đến quá điện áp cộng hưởng sắt. Quá điện áp này có thể gây nổ thiết bị chống sét, trình tự ngược pha của máy biến áp tải và phóng điện cách điện của thiết bị điện.
• Quá điện áp cộng hưởng của máy biến điện áp điện từ: Do các thông số lưới điện không đối xứng, sự dịch chuyển điểm trung tính thường gây ra hiện tượng quá điện áp cộng hưởng sắt, thường xuyên làm đứt cầu chì-điện áp cao của máy biến điện áp. Trong trường hợp nghiêm trọng, nó thậm chí có thể làm cháy chính máy biến áp.

• Độ tin cậy của nguồn điện cao: Ít thay đổi về-điện áp/dòng điện ba pha khi xảy ra sự cố nối đất một-một pha; không bị ngắt ngay lập tức, lỗi được khắc phục trong vòng ~ 2 giờ, đảm bảo nguồn điện liên tục.
• Độ nhiễu thấp đối với hệ thống liên lạc/tín hiệu: Nhiễu điện từ yếu khi hoạt động ba{0}}pha đối xứng; dòng điện nối đất nhỏ gây ra tác động tối thiểu; các cung tự-tắt trong các hệ thống nhỏ (ví dụ: lưới điện ở nông thôn).
• Tạo điều kiện phát hiện và định vị lỗi: Dòng điện nối đất nhỏ đặc biệt giúp các thiết bị bảo vệ xác định và xác định vị trí lỗi.
• Giảm nhu cầu về các thiết bị hạn chế-dòng điện: Dòng điện nối đất nhỏ giúp loại bỏ nhu cầu về thiết bị hạn chế-dòng điện công suất{2}}lớn, cắt giảm chi phí và đơn giản hóa thiết kế.
• Kiểm soát quá áp tốt hơn trong các tình huống cụ thể: Dễ dàng kiểm soát biến động điện áp trong các quá trình bình thường/nhất thời, giảm rủi ro hư hỏng do quá áp.
• Tăng cường độ ổn định của hệ thống nhất thời: Dễ dàng duy trì cân bằng điện áp ba pha-trong quá trình chuyển tiếp, giảm tác động lên thiết bị chính và tránh các sự cố xếp tầng.