Perché gli NGR vengono utilizzati nei trasformatori?

Lo scopo principale dell'utilizzo di un resistore di messa a terra neutro (NGR) nei trasformatori è fornire protezione tramite apparecchiature di bilanciamento della messa a terra resistiva, requisiti di sicurezza del sistema e continuità dell'alimentazione, affrontando al contempo le limitazioni dei metodi di messa a terra tradizionali come la messa a terra diretta, la messa a terra o l'annullamento dell'arco. Ecco uno sguardo al perché:
1.Limitare la corrente di guasto a terra e proteggere la sicurezza dell'apparecchiatura.
Difetti della messa a terra diretta:
Se il punto neutro del trasformatore è messo a terra direttamente, il guasto di messa a terra mono-fase (come un conduttore mono-fase che tocca terra) può portare a un forte aumento della corrente di corto-circuito, che potrebbe bruciare l'avvolgimento del trasformatore, i nuclei di ferro o gli isolanti neutri o addirittura causare un incendio. In un sistema da 10 kV collegato direttamente a terra, ad esempio, la corrente di guasto può raggiungere migliaia di ampere, molto più di quanto il dispositivo possa tollerare.
La soluzione NGR:
Inserendo una serie di resistori tra il punto neutro e la terra, la corrente di guasto è limitata a un intervallo sicuro (ad esempio, da decine a centinaia o centinaia di ampere). Per esempio:
Per un sistema da 10 kV, il resistore NGR è solitamente dell'ordine delle decine di ohm, limitando la corrente di guasto a 100-400 A per evitare danni alle apparecchiature.. 35Sistemi kV: valore di resistenza elevato (ad es. centinaia di ohm), limitando la corrente a livelli bassi (ad es. 50-100 A).
2. Soppressione delle sovratensioni, isolamento dalle sovratensioni e sistema di protezione
Rischi di sovratensione dei sistemi senza messa a terra:
Quando il punto neutro non è messo a terra, il guasto di messa a terra monofase- può far sì che la tensione di fase non-di guasto raggiunga la tensione di linea (μ3 volte la tensione di fase), provocando così la rottura dell'isolamento. Inoltre, l'arco di guasto può essere estinto e riacceso ripetutamente, generando lampi di arco diverse volte la tensione di fase (ad esempio, . 6-8 volte la tensione di fase) per mettere a terra la sovratensione, minacciando l'isolamento dell'apparecchiatura.
Limitazioni bobina di soppressione dell'arco Messa a terra:
Il circuito di dissipazione dell'arco compensa la corrente capacitiva ed estingue l'arco mediante corrente induttiva. Tuttavia, non possono limitare l'ampiezza della sovratensione e possono indurre sovratensioni di ferrorisonanza.
Effetti di soppressione dell'NGR:
Scarica della carica residua: dopo l'estinzione dell'arco di guasto, l'NGR fornisce un percorso di scarica per la carica residua nella capacità di terra del sistema, riducendo la probabilità di riaccensione dell'arco. Risonanza di smorzamento: resistenza come elemento di smorzamento, in condizioni di risonanza di interferenza, l'ampiezza della sovratensione è limitata a 2,5 volte la tensione di fase, prolungando la durata dell'apparecchiatura.
3. Maggiore continuità della continuità dell'alimentazione elettrica e riduzione della portata delle interruzioni di corrente
Scorciatoie per una forte messa a terra:
Nei sistemi di messa a terra-allo stato solido, un guasto di messa a terra mono-fase farà scattare immediatamente il dispositivo di protezione, causando interruzioni di corrente su un'ampia area.
Compatibilità NGR:
NGR consente al sistema di funzionare brevemente (diciamo 1-2 ore) in caso di guasto a terra monofase, risparmiando tempo per la manutenzione. Per esempio:
Rete di distribuzione urbana: l'introduzione di NGR nelle reti via cavo da 10 kV aumenta la precisione di rilevamento delle linee di faglia a oltre il 95% semplicemente tagliando le linee di faglia e garantendo l'alimentazione elettrica nelle aree prive di guasti.
Utenze industriali: l'industria petrolchimica, le miniere e altre industrie richiedono un'elevata continuità di continuità dell'alimentazione elettrica. L'NGR può impedire che gli archi elettrici causino incendi o esplosioni e può prevenire interruzioni di corrente nell'impianto.
4. Soddisfare i requisiti di protezione del relè
Requisiti operativi del dispositivo di protezione:
I dispositivi di protezione relè devono rilevare le correnti di terra per identificare ed eliminare i guasti. Se la corrente è troppo bassa (ad esempio, senza sistema di messa a terra), la protezione potrebbe non funzionare, mentre se la corrente è troppo elevata (ad esempio, con sistema di messa a terra diretto), la protezione potrebbe guastarsi.
Funzione di bilanciamento di NGR:
Regolando il valore della resistenza, la corrente di guasto viene controllata entro l'intervallo di sensibilità del dispositivo di protezione relè (ad esempio, 10-100 A) per garantire un funzionamento rapido e preciso. Per esempio:
Protezione con corrente a sequenza zero: l'NGR fornisce un segnale di corrente a sequenza zero stabile-per il dispositivo di protezione per identificare le linee di guasto.
Protezione differenziale: NGR non pregiudica il normale funzionamento della protezione differenziale in caso di guasto interno del trasformatore.
Adattarsi a diversi sistemi di requisiti di corrente di capacità.
L'impatto della corrente capacitiva:
La corrente di capacità del sistema (IC) aumenta con la lunghezza del cavo. Quando IC supera un certo valore (ad esempio maggiore di 30 A in un sistema da 10 kV), l'arco è difficile da estinguere e richiede NGR per limitare la corrente.
Flessibilità di NGR:
il valore della resistenza può essere regolato in base alla corrente capacitiva del sistema per soddisfare le esigenze di diverse situazioni. Per esempio:
Sistema a bassa corrente capacitiva: selezionare un valore di resistenza basso per ottenere sia la limitazione della corrente che la soppressione della sovratensione. Sistemi di corrente ad alta-capacità: scegliere un'alta resistenza, surriscaldamento causato da troppopieno.
6. Rispetto degli standard internazionali e delle norme di sicurezza
Requisiti standard:
IEEE, IEC e altri standard definiscono i requisiti di progettazione, test e installazione per NGR.
Valutazione della temperatura: il resistore deve essere in grado di sopportare il calore generato dalle correnti di guasto (ad esempio, 760 gradi per 10 secondi).
Certificazioni di sicurezza:
I prodotti NGR devono essere certificati da CSA, UL e altre organizzazioni per garantire l'affidabilità in condizioni operative estreme.
7. Verifica pratica del caso applicativo
Casi di studio sulle centrali elettriche:
Un gruppo elettrogeno da 50 MW utilizza NGR nei punti neutri, limitando le correnti di guasto a 5-25 A, proteggendo gli avvolgimenti dall'isolamento e prevenendo la saturazione del nucleo.
Casi di studio di reti di distribuzione urbana:
Una rete di cavi da 10 kV utilizza la tecnologia NGR per controllare le sovratensioni di messa a terra dovute a guasti da arco- a meno di 2,5 volte il valore nominale, riducendo il tasso di guasto del 60% e migliorando notevolmente l'affidabilità dell'alimentatore.