Tại sao NGR được sử dụng trong máy biến áp?

Mục đích cốt lõi của việc sử dụng điện trở nối đất trung tính (NGR) trong máy biến áp là để bảo vệ thông qua thiết bị cân bằng điện trở nối đất, các yêu cầu về an toàn hệ thống và tính liên tục của nguồn điện, đồng thời giải quyết các hạn chế của các phương pháp nối đất truyền thống như nối đất trực tiếp, nối đất hoặc khử hồ quang. Dưới đây là một cái nhìn tại sao:
1. Hạn chế dòng điện chạm đất và bảo vệ an toàn cho thiết bị.
Nhược điểm của nối đất trực tiếp:
Nếu điểm trung tính của máy biến áp được nối đất trực tiếp thì lỗi nối đất một pha (chẳng hạn như dây dẫn một pha chạm đất) có thể dẫn đến dòng điện ngắn mạch tăng mạnh, có thể làm cháy cuộn dây máy biến áp, lõi sắt hoặc chất cách điện trung tính hoặc thậm chí gây cháy. Ví dụ, trong hệ thống 10kV nối đất trực tiếp, dòng điện sự cố có thể đạt tới hàng nghìn ampe, vượt xa mức mà thiết bị có thể chịu đựng được.
Giải pháp NGR:
Bằng cách chèn một loạt điện trở giữa điểm trung tính và mặt đất, dòng điện sự cố được giới hạn ở phạm vi an toàn (ví dụ: hàng chục đến hàng trăm đến hàng trăm ampe). Ví dụ:
Đối với hệ thống 10kV, điện trở NGR thường ở mức hàng chục ohm, giới hạn dòng điện sự cố ở mức 100-400A để tránh làm hỏng thiết bị.. 35hệ thống kV: Giá trị điện trở cao (ví dụ: hàng trăm ohm), giới hạn dòng điện ở mức thấp (ví dụ: 50-100A).
2. Ức chế quá áp, hệ thống bảo vệ và cách điện quá áp
Rủi ro quá điện áp của hệ thống không nối đất:
Khi điểm trung tính không được nối đất, lỗi nối đất một pha-có thể khiến điện áp pha không-lỗi tăng lên bằng điện áp đường dây (μ3 lần điện áp pha), do đó khiến lớp cách điện bị đánh thủng. Ngoài ra, hồ quang sự cố có thể bị dập tắt và-bốc cháy nhiều lần, tạo ra tia hồ quang gấp vài lần điện áp pha (ví dụ:{6}} lần điện áp pha) làm nối đất quá điện áp, đe dọa cách điện của thiết bị.
Hạn chế của cuộn dây ức chế hồ quang Nối đất:
Vòng tiêu tán hồ quang bù dòng điện dung và dập tắt hồ quang bằng dòng điện cảm ứng. Tuy nhiên, chúng không thể giới hạn biên độ quá điện áp và có thể gây ra quá điện áp cộng hưởng sắt.
Hiệu ứng ức chế NGR:
Xả điện tích dư: Sau khi dập tắt hồ quang sự cố, NGR cung cấp đường phóng cho điện tích dư trong điện dung nối đất của hệ thống, làm giảm khả năng xuất hiện lại hồ quang. Cộng hưởng giảm chấn: Điện trở đóng vai trò là phần tử giảm chấn, trong điều kiện cộng hưởng nhiễu, biên độ quá điện áp được giới hạn ở mức 2,5 lần điện áp pha, kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
3. Tăng tính liên tục của việc cung cấp điện liên tục và giảm phạm vi mất điện
Các phím tắt để nối đất mạnh:
Trong các hệ thống nối đất trạng thái rắn, sự cố nối đất một pha sẽ ngay lập tức khiến thiết bị bảo vệ bị ngắt, gây ra tình trạng mất điện trên diện rộng.
Khả năng tương thích NGR:
NGR cho phép hệ thống hoạt động trong thời gian ngắn (chẳng hạn như 1{1}}2 giờ) trong trường hợp xảy ra sự cố nối đất một pha, điều này giúp kéo dài thời gian bảo trì. Ví dụ:
Mạng lưới phân phối đô thị: Việc đưa NGR vào mạng cáp 10kV giúp tăng độ chính xác phát hiện đường dây sự cố lên hơn 95% bằng cách cắt các đường dây sự cố trong khi vẫn đảm bảo cung cấp điện ở những khu vực không có sự cố.
Người sử dụng công nghiệp: hóa dầu, khai thác mỏ và các ngành công nghiệp khác yêu cầu tính liên tục cung cấp điện cao. NGR có thể ngăn ngừa hồ quang điện gây cháy nổ và có thể ngăn ngừa tình trạng mất điện trên toàn nhà máy.
4. Đáp ứng yêu cầu bảo vệ rơle
Yêu cầu vận hành thiết bị bảo vệ:
Thiết bị bảo vệ rơle phải phát hiện dòng điện nối đất để xác định và loại bỏ lỗi. Nếu dòng điện quá thấp (ví dụ: không có hệ thống nối đất), bộ bảo vệ có thể không hoạt động và nếu dòng điện quá cao (ví dụ: hệ thống nối đất trực tiếp), bộ bảo vệ có thể không hoạt động.
Chức năng cân bằng của NGR:
Bằng cách điều chỉnh giá trị điện trở, dòng điện sự cố được kiểm soát trong phạm vi độ nhạy của thiết bị bảo vệ rơle (ví dụ: 10-100A) để đảm bảo vận hành nhanh và chính xác. Ví dụ:
Bảo vệ dòng điện thứ tự 0: NGR cung cấp tín hiệu dòng điện thứ tự 0{1}}ổn định cho thiết bị bảo vệ để xác định các đường lỗi.
Bảo vệ vi sai: NGR không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của bảo vệ vi sai trong trường hợp máy biến áp bên trong bị hỏng.
Thích ứng với hệ thống yêu cầu dòng điện dung khác nhau.
Tác động của dòng điện dung:
Dòng điện dung (IC) của hệ thống tăng theo chiều dài cáp. Khi IC vượt quá một giá trị nhất định (ví dụ lớn hơn 30A trong hệ thống aa 10kV), hồ quang khó dập tắt và cần NGR để hạn chế dòng điện.
Tính linh hoạt của NGR:
giá trị điện trở có thể được điều chỉnh theo dòng điện dung của hệ thống để đáp ứng nhu cầu của các tình huống khác nhau. Ví dụ:
hệ thống dòng điện điện dung thấp: Chọn giá trị điện trở thấp để đạt được cả giới hạn dòng điện và triệt tiêu quá điện áp. Hệ thống dòng điện có điện dung-cao: chọn điện trở cao, quá nhiệt do tràn.
6. Tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định an toàn quốc tế
Yêu cầu tiêu chuẩn:
IEEE, IEC và các tiêu chuẩn khác xác định các yêu cầu thiết kế, thử nghiệm và lắp đặt cho NGR.
Đánh giá nhiệt độ: Điện trở phải có khả năng chịu được nhiệt sinh ra bởi dòng điện sự cố (ví dụ: 760 độ trong 10 giây).
Chứng nhận an toàn:
Sản phẩm NGR phải được chứng nhận bởi CSA, UL và các tổ chức khác để đảm bảo độ tin cậy trong điều kiện vận hành khắc nghiệt.
7. Xác minh trường hợp ứng dụng thực tế
Nghiên cứu trường hợp nhà máy điện:
Một tổ máy phát điện 50MW sử dụng NGR tại các điểm trung tính, hạn chế dòng điện sự cố ở mức 5-25A, bảo vệ cuộn dây khỏi lớp cách điện và ngăn ngừa bão hòa lõi.
Nghiên cứu điển hình về mạng lưới phân phối đô thị:
Mạng cáp 10kV sử dụng công nghệ NGR để kiểm soát quá điện áp do chạm đất do lỗi hồ quang xuống dưới 2,5 lần giá trị định mức, giảm 60% tỷ lệ sự cố và cải thiện đáng kể độ tin cậy của độ tin cậy của nguồn điện.