Kendini Nötr Hale Getiren Transformatör: Zig-Zag Topraklama Transformatörü

Giriş (herkes için)

Üçgen olarak çizilen üç fazlı bir güç sistemini hayal edin: 120° aralıklarla akım taşıyan ancak dördüncü nötr teli olmayan üç tel. Kablolardan biri yanlışlıkla toprağa temas ederse (hat-toprak arızası), kolay bir geri dönüş yolu yoktur, bu nedenle arıza akımı küçük kalır ve fark edilmesi zordur. Daha da kötüsü, iki sağlıklı kablo hatlar arası voltajın tamamına doğru salınabilir ve veri yolu üzerindeki her kablo ve motora sessizce aşırı yük bindirebilir. Zig-zag topraklama transformatörü, bunu düzelten akıllı, özel bir transformatördür: sessizce yapay bir nötr nokta oluşturur, böylece sistem güvenli bir şekilde topraklanabilir, arızalar tespit edilebilir ve voltajlar sabit kalır. Işıklarınıza güç vermek için orada değildir; sistemi korumak için oradadır.

Nasıl çalışır (prensip ve tür)

"Zig-zag" adı sarma düzeninden gelir. Üç demir çekirdekli kolun her birinde iki sargı bulunur ve bir koldaki iki sargı, zıt yönlerde sarılmış farklı fazlara aittir. Normal, dengeli çalışma altında, üç fazlı akımlar eşit ve 120° aralıklıdır, dolayısıyla manyetik etkileri çekirdeğin içinde iptal edilir. Transformatör daha sonra yalnızca küçük bir mıknatıslama akımı çeker ve nötr nokta, toprak potansiyelinin yakınında sakin bir şekilde durur.

Toprak arızası dengeli değil. Her üç fazda da aynı şekilde akan sıfır dizili bir bileşen oluşturur. Bu desen zig-zag sarımında iptal edilmez ; bunun yerine yapay nötr üzerinden düşük empedanslı bir dönüş yolu bulur. Yani normal yük akımını "yok sayan" cihaz, toprak arıza akımı için kontrollü bir kapıyı açar. Türetilen nötr genellikle bir Nötr Topraklama Direnci (NGR) veya arıza akımını seçilen, güvenli bir değerle sınırlayan reaktör aracılığıyla toprağa bağlanır.

Uygulama örneği (mühendis)

Delta bağlantılı 11 kV orta gerilim veriyoluyla beslenen bir endüstriyel tesisi düşünün; delta sistemleri nötr sağlamadığı için yaygındır. Bu baraya, örneğin 400 A NGR'li bir zig-zag topraklama transformatörü takın. Normal çalışmada yalnızca mıknatıslama akımı taşır. Bir faz toprağa arıza verdiğinde, sıfır dizi akımı trafo nötrü ve NGR üzerinden geri döner ve sınırlı, tespit edilebilir bir arıza akımı üretir (örneğin, korumanın açma yapması gereken ~10 s için 400 A). Bu olmadan, ilk toprak arızası neredeyse görünmez olurken, arızasız fazlar hatlar arası aşırı gerilime maruz kalır. İlgili standartlar IEC 60076-6 ve IEEE C57.32'dir (nötr topraklama cihazları).

Anahtar parametreler ve seçim (mühendis)

Normal akım çok küçük olduğundan, bu üniteler sürekli olarak derecelendirilmek yerine genellikle kısa süreli olarak derecelendirilir (10 s, 30 s veya 60 s tam arıza akımı) - ancak bazıları yardımcı bir sürekli yük derecelendirmesi içerir. Belirtin: sistem voltajı (genellikle 3,3–66 kV), gerekli toprak arıza akımı, arıza süresi, topraklama yöntemi (katı / direnç / reaktans) ve sıfır bileşen empedansı. Uyarı: Tekrarlanan arızalar veya giderilmemesi, kısa süreli termal değeri aşabilir ve üniteye zarar verebilir.

Yaygın yanılgı ve eğlenceli gerçek

Yanlış kanı: "Topraklama transformatörü, yükü de çekebileceğiniz küçük bir güç transformatörüdür." Gerçekte normalde yük sağlamaz; yalnızca toprak referansı sağlar. Gerçek yükün özel olarak derecelendirilmiş bir yardımcı sargıya ihtiyacı vardır.

Eğlenceli gerçek: Zig-zag transformatörünün birincil sargıları vardır ancak ikincil sargısı yoktur . Onun "çıktısı" güç değil, kararlı bir nötr noktadır; tartışmasız tüm sistemdeki en önemli terminaldir.