คำแนะนำเกี่ยวกับ Zig-Zag Transformers

 

คู่มือนี้ให้ภาพรวมที่ครอบคลุมของการกำหนดค่าการพันขดลวดแบบซิกแซก-พิเศษ-ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการต่อสายดิน การลดฮาร์มอนิก การปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า และ-การแปลงพลังงาน ac-dc ในระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ คู่มือนี้ครอบคลุมหลักการพื้นฐานของการทำงาน คุณลักษณะทางเทคนิค ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ การเปรียบเทียบกับรูปแบบการต่อลงดินทางเลือก และสถานการณ์การใช้งานโดยละเอียด รวมถึงการต่อลงดินที่เป็นกลางของระบบ การยกเลิกฮาร์มอนิก และระบบการแปลงพลังงานแบบรวม คู่มือนี้ยังรวมถึงข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติสำหรับการเลือก ขนาด การป้องกัน และการปฏิบัติตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง เช่น IEEE C57.105 และ IEC 60076

ระบบไฟฟ้าสามเฟสสมัยใหม่-มักจะทำงานโดยเชื่อมต่อกับหม้อแปลงสำรอง-เดลต้า ซึ่งไม่มีจุดที่เป็นกลางตามธรรมชาติสำหรับการต่อลงดิน โดยทั่วไปแล้ว ระบบสามเฟส-แบบไม่มีพื้นฐาน-ที่กว้างกว่านั้น ไม่ว่าจะมาจากการกำหนดค่าเดลต้าหรือแหล่งที่มาอื่นๆ- ทำให้เกิดความท้าทายในการดำเนินงานที่สำคัญ รวมถึงการไม่มีการอ้างอิงกราวด์ที่กำหนดไว้ ความเสี่ยงของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวในระหว่างเกิดฟอลต์ของกราวด์-ถึง- และความยากลำบากในการตรวจจับข้อบกพร่องและการแปลเป็นภาษาท้องถิ่น หม้อแปลงซิกซิก-แซ็ก (หรือที่รู้จักในชื่อหม้อแปลง-สตาร์หรือสายดินที่เชื่อมต่อถึงกัน) ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้

หม้อแปลงซิกแซกเป็นหม้อแปลงวัตถุประสงค์พิเศษ-ที่มีรูปแบบการพันขดลวด โดยแต่ละเอาต์พุตคือผลรวมเวกเตอร์ของสองเฟสที่ชดเชย 120 องศา แกนแม่เหล็กแต่ละอันถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนที่คดเคี้ยวพันในทิศทางตรงกันข้าม และขดลวดเชื่อมต่อกันในเฟสต่างๆ เพื่อสร้างเอฟเฟกต์การยกเลิกสำหรับกระแสที่สมดุล ในขณะเดียวกันก็ปล่อยให้กระแสลำดับ-เป็นศูนย์ไหลอย่างอิสระผ่านการเชื่อมต่อที่เป็นกลาง

แม้ว่าการต่อสายดินที่เป็นกลางจะเป็นการใช้งานที่โดดเด่นที่สุด แต่หม้อแปลงซิกแซก-แซกก็ได้พัฒนาไปสู่แพลตฟอร์มอเนกประสงค์ที่รองรับฟังก์ชันต่างๆ มากมาย: ให้-เส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำสำหรับ-กระแสฟอลต์กราวด์{2}} ลดฮาร์โมนิกสามเลน ปรับสมดุลกระแสโหลด และทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบการแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ ac- แบบรวม

 

 

 

แม้ว่าการจัดเรียงภายในอาจดูซับซ้อน แต่หลักการทำงานอยู่ภายใต้กฎของแอมแปร์โดยพื้นฐาน-ความสมดุลของแม่เหล็กที่ขวางขดลวดบนแกนเดียวกันกำหนดว่ากระแสที่ไหลในขดลวดหนึ่งจะต้องมาพร้อมกับกระแสที่สอดคล้องกันในอีกขดลวดหนึ่งบนแขนขานั้น

2.2 การวิเคราะห์การไหลของกระแสภายใต้สภาวะความผิดปกติ

หากต้องการทราบถึงการเปิดใช้งานกระแสลำดับ-ที่เป็นศูนย์ ให้พิจารณาข้อผิดพลาดกราวด์-ถึง-ในเฟสเดียวของระบบที่ไม่มีการลงกราวด์ การจัดเรียงขดลวดที่เชื่อมต่อกัน-จะสร้างเส้นทางการแพร่กระจายกระแสที่พึ่งพาซึ่งกันและกัน กระแสที่ไหลขึ้นจากจุดที่เป็นกลางผ่านขดลวดด้านล่างของเฟส A ผ่านขดลวดด้านบนของเฟส C ไปยังจุดเชื่อมต่อกริด สิ่งนี้จะเหนี่ยวนำกระแสที่สอดคล้องกันในการม้วนด้านล่างของเฟส C ซึ่งจะแพร่กระจายไปยังกริดผ่านเฟส B ลำดับยังคงเกี่ยวข้องกับทั้งสามเฟส ข้อสังเกตที่สำคัญคือกระแสน้ำทั้งหมดในขดลวดบน ขดลวดด้านล่าง และการเชื่อมต่อโลกอยู่ในเฟสซึ่งกันและกัน โดยระบุได้อย่างชัดเจนว่ากระแสลำดับเป็นศูนย์-

ผลรวมของกระแสลำดับที่เป็นศูนย์-ในทั้งสามเฟสจะเท่ากับกระแสไฟลัดลงดินทั้งหมด. ภายใต้สภาวะการทำงานที่สมดุลตามปกติ เฟส-แรงดันไฟฟ้าที่ถูกเลื่อนจะถูกยกเลิก และมีเพียงกระแสที่น่าตื่นเต้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ไหลเวียน เฉพาะภายใต้สภาวะที่ไม่สมดุลเท่านั้น-เช่น ความผิดปกติของกราวด์หรือโหลดที่ไม่สมดุล-ที่กระแสลำดับที่เป็นศูนย์-สามารถไหลผ่านหม้อแปลงได้

2.3 ลักษณะความต้านทาน

ภายใต้การทำงานปกติ หม้อแปลงซิกซิก-แซกจะมีความต้านทานสูงต่อกระแสลำดับบวก- และลบ- ทำให้ระบบไฟฟ้ามองไม่เห็นโดยหลักในระหว่างสภาวะที่สมดุล อย่างไรก็ตาม สำหรับกระแสลำดับที่เป็นศูนย์- หม้อแปลงจะมีอิมพีแดนซ์ต่ำ ทำให้เกิดการลัดวงจร- ของกระแสที่เป็นกลางลงกราวด์สำหรับกระแสฟอลต์

พารามิเตอร์หลักที่ควบคุมอิมพีแดนซ์ลำดับเป็นศูนย์- ได้แก่ จำนวนรอบของขดลวด รูปทรงของแกน การเหนี่ยวนำการรั่วไหลระหว่างสองซีกของแขนขาแต่ละข้าง และคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุแกนกลาง ความสามารถของการออกแบบแกนเหล็กในการจำกัดการไหลของฮาร์มอนิกฟลักซ์-สามตัวเป็นข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใครอีกประการหนึ่งที่ทำให้การกำหนดค่าซิกซิก-แซกแตกต่างจากแผนการกราวด์อื่นๆ

2.4 ข้อกำหนดการติดตั้งที่สำคัญ

เฟสเปิด-สภาวะวงจร-เช่น ฟิวส์ขาดหรือการเชื่อมต่อหลวม- จะรบกวนการพึ่งพาซึ่งกันและกันของกระแสคดเคี้ยว เมื่อเฟสหนึ่งถูกตัดการเชื่อมต่อ ห่วงโซ่ของการแพร่กระจายกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการแบ่งกระแสลำดับเป็นศูนย์- และหม้อแปลงสายดินจะไม่สามารถนำกระแสไฟลัดลงดินได้อีกต่อไป ดังนั้นหม้อแปลงสายดินจะต้องเชื่อมต่ออย่างแน่นหนากับทั้งดินและกริดโดยไม่มีอุปกรณ์สวิตชิ่งทางกลระดับกลางที่อาจขัดขวางความต่อเนื่องโดยไม่ได้ตั้งใจ

 

 

 

 

สองประเภทหลักหม้อแปลงกราวด์ใช้ในระบบไฟฟ้า: หม้อแปลงซิก-แซก (ดาวที่เชื่อมต่อระหว่างกัน-) และไวย์-หม้อแปลงเดลต้า. ทางเลือกระหว่างสิ่งเหล่านี้มีผลกระทบต่อต้นทุน ขนาด และประสิทธิภาพอย่างมาก

3.1 ขนาดและพิกัดกำลัง

การจัดเรียงซิกแซก-ให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่าการกำหนดค่าเดลต้าแบบไวย์-ที่มีการต่อสายดินอย่างมาก ในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบซิกซิก-แซก แต่ละขดลวดจะมีค่าน้อยกว่าเส้น-ถึง-แรงดันไฟฟ้าภาคพื้นดิน-โดยปัจจัย- เปิดใช้งานอัตรากำลังรวมที่ต่ำกว่า:. ในทางตรงกันข้าม หม้อแปลงเดลต้าแบบไวย์-ที่มีการต่อสายดินจำเป็นต้องใช้สำหรับกระแสที่เป็นกลางเหมือนกัน ความแตกต่างที่สำคัญนี้ทำให้หม้อแปลง zig-zag มีค่าพิกัด kVA น้อยกว่า- หม้อแปลงเดลต้าประมาณหนึ่ง-ในสามเมื่อเทียบกับหม้อแปลงเดลต้าแบบ wye- สำหรับความต้องการกระแสไฟฟ้าที่เป็นกลางที่เหมือนกัน

ผู้ผลิตรายงานว่าหม้อแปลง-ซิกซิกมีต้นทุนที่ต่ำกว่าและมีขนาดที่เล็กกว่าหม้อแปลงเดลต้าแบบไวย์-สำหรับข้อกำหนดอิมพีแดนซ์ลำดับเป็นศูนย์- แบบเดียวกัน ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการในการใช้งานที่มีการต่อสายดินส่วนใหญ่

3.2 ประสิทธิภาพของฮาร์มอนิก

หม้อแปลงเดลต้าแบบไวย์-จะหมุนเวียนฮาร์โมนิคสามเท่า (3, 9, 15 เป็นต้น) ภายในขดลวดเดลต้า แต่ไม่ได้กำจัดกระแสที่เป็นกลางซึ่งเกิดจากโหลดที่ไม่สมดุล ในทางตรงกันข้าม หม้อแปลงซิก-แซกจะหมุนเวียนกระแสฮาร์มอนิกที่สามจากกระแสเป็นกลางกลับไปฝั่งโหลด ซึ่งจะลดฮาร์โมนิคฝั่งทุติยภูมิลงอย่างมาก นี่เป็นกลไกโดยพื้นฐานที่แตกต่างจากหม้อแปลงเดลต้า-ไวย์ โดยที่ฮาร์โมนิคสามเท่าติดอยู่ภายในลูปเดลต้าแบบปิด

3.3 เวลาพิกัดและหน้าที่ความร้อน

ทั้งสองประเภททำหน้าที่เป็นอุปกรณ์-เวลาสั้น ซึ่งโดยทั่วไปได้รับการจัดอันดับสำหรับระยะเวลาข้อผิดพลาด 10- วินาทีหรือ 1- นาที แทนที่จะเป็นการทำงานต่อเนื่อง ANSI/IEEE Std. 32-1972 ต้องการอัตราต่อเนื่อง 3% สำหรับหน่วยพิกัด 10- วินาที ซึ่งหมายความว่าพิกัดในช่วงเวลาสั้นๆ เท่ากับประมาณ 33 เท่าของพิกัดต่อเนื่อง ธนาคารที่ได้รับการจัดอันดับ 1 นาทีมีการจัดอันดับปัจจุบันอย่างต่อเนื่องที่ 7% คุณลักษณะหน้าที่ไม่ต่อเนื่องนี้ช่วยลดขนาดและต้นทุนการผลิตเมื่อเทียบกับหม้อแปลงหน้าที่ต่อเนื่องที่มีความจุเท่ากัน แม้ว่าการจัดการระบายความร้อนอย่างระมัดระวังยังคงเป็นสิ่งจำเป็น

 

 

 

 

4.1 ศูนย์-อิมพีแดนซ์ของลำดับ

อิมพีแดนซ์ลำดับที่เป็นศูนย์-ถือเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับการออกแบบหม้อแปลงซิกแซก โดยจะกำหนดทั้งขนาดกระแสไฟฟอลต์กราวด์-และการควบคุมแรงดันไฟฟ้าภายใต้สภาวะที่ไม่สมดุล ความต้านทานของหม้อแปลงไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวสามารถจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดให้อยู่ในระดับที่ต้องการได้ อีกทางหนึ่งคือ ตัวต้านทานภายนอกหรือเครื่องปฏิกรณ์ที่เสียบอยู่ในความเป็นกลางจะให้ความสามารถในการจำกัดเพิ่มเติม

4.2 ตัวเหนี่ยวนำการรั่วไหลและไม่มี-การสูญเสียโหลด

พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญที่สุดสองค่าคือไม่มี-การสูญเสียโหลด (ฮิสเทรีซิสและการสูญเสียกระแสไหลวน) และความต้านทานการรั่วไหล ความก้าวหน้าล่าสุดในวิธีการวิเคราะห์และการสร้างแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ช่วยให้การคำนวณการเหนี่ยวนำการรั่วไหลในหม้อแปลงซิกแซกแม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อทั้งนักวิจัยและนักออกแบบหม้อแปลงในการเพิ่มประสิทธิภาพประเภทนี้ รีแอกแตนซ์รั่วไหลส่งผลต่อพฤติกรรมการจำกัดกระแสไฟฟ้าของหม้อแปลง-ระหว่างเกิดข้อผิดพลาด และประสิทธิภาพการควบคุมแรงดันไฟฟ้าโดยรวม

4.3 ระยะสั้น-เวลาและการให้คะแนนต่อเนื่อง

หม้อแปลงไฟฟ้าแบบกราวด์ทำงานโดยมีพิกัดเวลาสั้น-และต่อเนื่องอย่างชัดเจน วงจรที่มีโหลดไม่สมดุลน้อยที่สุดสามารถให้บริการโดยหม้อแปลงที่ได้รับการจัดอันดับเป็นส่วนใหญ่สำหรับข้อบกพร่องในระยะเวลาสั้น- แทนที่จะทำงานอย่างต่อเนื่อง โดยทั่วไปการให้คะแนนต่อเนื่องสำหรับหน่วย 10- วินาทีจะเท่ากับ 3% ของการให้คะแนนในช่วงเวลาสั้น- ในขณะที่หน่วย 1- นาทีจะเท่ากับ 7% ตัวอย่างการกำหนดขนาดแสดงให้เห็นหลักการนี้: บนระบบ 12.47 kV ที่จ่ายกระแสไฟฟอลต์กราวด์- 6000 A หม้อแปลงซิกแซกจะต้องมีพิกัดช่วงเวลาสั้น 24.9 MVA พิกัดแบบไม่ต่อเนื่องนี้สอดคล้องกับพิกัดต่อเนื่องประมาณ 0.75 MVA ทำให้ธนาคารสามารถรองรับกระแสไฟฟ้าที่เป็นกลาง 180 A ได้อย่างต่อเนื่อง

 

 

 

5.1 ความท้าทายในการคุ้มครอง

การปกป้องเครือข่าย-แรงดันไฟฟ้าปานกลางด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าแบบกราวด์-ซิกซิกถือเป็นเรื่องท้าทาย หน่วยดิฟเฟอเรนเชียลของหม้อแปลงอาจขาดความไวในการตรวจจับความผิดปกติของกราวด์ภายในด้านเดลต้า เนื่องจากข้อจำกัดกระแสซิกซิก-โดยธรรมชาติ รวมกับผลกระทบของอัตราส่วนหม้อแปลงกำลังและการมีส่วนร่วมของกระแสคาปาซิทีฟจากตัวป้อน MV หน่วยข้อผิดพลาดของโลกที่ถูกจำกัดสามารถเพิ่มความไวได้ แม้ว่าเฟสภายนอก-เฟส- ฟอลต์กราวด์ที่มีความอิ่มตัวของหม้อแปลงกระแสจะต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ

หน่วยเปรียบเทียบทิศทางแบบธรรมดาที่เปรียบเทียบมุมระหว่างกราวด์กับกระแสเป็นกลางนั้นไม่เหมาะสม ในทางกลับกัน มีการเสนอเครื่องตรวจจับข้อผิดพลาดภายนอกที่ดูแลหน่วยดิฟเฟอเรนเชียลของหม้อแปลงเพื่อทดแทนที่มีประสิทธิภาพ สำหรับการป้องกันทิศทางที่เป็นกลาง หน่วยทั่วไปที่เปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าที่เป็นกลางและมุมเฟสปัจจุบันจะเปิดใช้งานสภาวะความผิดปกติไปข้างหน้าบนตัวป้อนที่มีสุขภาพดีอย่างไม่ถูกต้อง หน่วยกำหนดทิศทางที่อิงตามขนาดอิมพีแดนซ์ลำดับเป็นศูนย์- นำเสนอโซลูชันที่เชื่อถือได้มากกว่า

5.2 มาตรฐานที่ใช้บังคับ

การออกแบบ การทดสอบ และการใช้งานหม้อแปลงซิก-แซ็กอยู่ภายใต้มาตรฐานหลายมาตรฐาน IEEE C57.105-2019 อธิบายการเชื่อมต่อและการกำหนดค่าหม้อแปลงในระบบไฟฟ้าสาม- รวมถึงการผสมผสานระหว่างเดลต้าและไวย์ แบบต่อสายดินและไม่ได้ต่อสายดิน T-เชื่อมต่อแบบซิกแซก และการเชื่อมต่อพิเศษอื่นๆ ครอบคลุมทั้ง-หม้อแปลงแบบขดลวดและแบบอัตโนมัติ มาตรฐานอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ IEEE C57.32 สำหรับอุปกรณ์ต่อสายดินที่เป็นกลาง IEC 60076-25 สำหรับตัวต้านทานต่อสายดินที่เป็นกลาง และ IS 2026/IS 5553 สำหรับการทดสอบและการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ

สิ่งสำคัญคือต้องรับรู้ว่าเดิมที IEEE C57.105 เขียนขึ้นสำหรับระบบจำหน่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าหลักสูงถึง 34.5 kV แม้ว่าหลักการจะขยายออกไปในวงกว้างมากขึ้นก็ตาม

 

 

 

6.1 ระบบสายดินที่เป็นกลาง

การใช้งานหม้อแปลงซิกซิก-}แซกหลักและแพร่หลายที่สุดคือการสร้างสายดินที่เป็นกลางสำหรับระบบ-เฟสสามเฟสที่ไม่มีการลงกราวด์- โดยเฉพาะเดลต้า-ที่เชื่อมต่อกับหม้อแปลงรองและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรืออินเวอร์เตอร์ที่ไม่มีการลงกราวด์ แอปพลิเคชั่นนี้ทำหน้าที่สำคัญหลายประการ: การลดความเครียดจากแรงดันไฟฟ้าเกินบนฉนวนระหว่างข้อผิดพลาดของกราวด์บรรทัดเดียว-ถึง- ให้การอ้างอิงกราวด์ที่กำหนดไว้สำหรับการถ่ายทอดการป้องกัน และช่วยให้สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องในสภาวะที่ไม่สมดุล

ในระบบแหล่งพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และแบบกระจาย อินเวอร์เตอร์แบบดั้งเดิมมักจะขาดการเชื่อมต่อที่เป็นกลาง ซึ่งนำไปสู่ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าและการต่อสายดินที่ไม่มีประสิทธิภาพ หม้อแปลงซิก-แซ็กสร้างเส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำ-ที่เสถียรไปยังกราวด์ ทำให้ระบบมีความเสถียรภายใต้สภาวะความผิดปกติ สำหรับเครือข่าย-แรงดันไฟฟ้าปานกลางที่มีการต่อสายดินที่มีความต้านทานสูง- หม้อแปลงต่อสายดินแบบซิกแซกรวมกับตัวต้านทานต่อสายดินที่เป็นกลางจะให้ความไวในการตรวจจับข้อผิดพลาดโดยไม่ต้องตัดการทำงานทันที- การกำหนดค่าที่ให้การป้องกันที่แข็งแกร่งสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่สำคัญ

 

ฟังก์ชั่นของหม้อแปลง Zig Zag:

ฟาร์มกังหันลม

• ให้จุดที่เป็นกลางเทียมสำหรับระบบรวบรวมแรงดันไฟฟ้าปานกลาง- (เช่น 35 kV) เพื่อเปิดใช้งานการต่อสายดิน
• นำเสนอเส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำ-สำหรับสายเดี่ยว-ถึง-ฟอลต์กราวด์ ซึ่งจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกิน
• ระงับฮาร์โมนิคสามเท่า (3, 9, ฯลฯ) จากตัวแปลงกังหันลม
• เล็กและเบากว่าหม้อแปลงไฟฟ้าแบบกราวด์ Δ-Y เหมาะสำหรับลมนอกชายฝั่ง

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ (PV)

• สร้างการอ้างอิงการต่อลงดินสำหรับด้านอินเวอร์เตอร์ AC ที่ไม่สามารถใช้งานความเป็นกลางได้
• ลด-ความไม่สมดุลของเฟสสามเฟสและ-ฮาร์โมนิกที่สร้างขึ้นจากอินเวอร์เตอร์
• ปรับปรุงความสามารถ-ขี่แรงดันไฟฟ้า-ผ่าน (LVRT) ต่ำ ป้องกันการขาดการเชื่อมต่อ
• สามารถทำหน้าที่เป็นตัวเหนี่ยวนำตัวกรองแบบรวมในระบบจัดเก็บข้อมูล PV +

อุปกรณ์เชื่อมต่อที่ยืดหยุ่นในเครือข่ายการกระจายสมัยใหม่ได้แสดงให้เห็นถึงความน่าดึงดูดใจของการต่อสายดินหม้อแปลงซิกแซก-ที่ด้านแรงดันปานกลาง- และต่ำ- ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าทางเลือกในการต่อลงดินของรีแอกแตนซ์ขนาดใหญ่และการต่อลงดินที่จุดกึ่งกลางในการเปรียบเทียบประสิทธิภาพที่ครอบคลุม

6.2 การบรรเทาฮาร์มอนิก

หม้อแปลงไฟฟ้าซิก-แซ็กมีบทบาทสำคัญในการบรรเทาปัญหากระแสไฟเป็นกลางที่เกิดจากโหลดที่ไม่ใช่-เชิงเส้น ระบบการกระจายสายไฟสาม-เฟสที่สี่-ประสบปัญหามากขึ้นจากการโอเวอร์โหลดของตัวนำที่เป็นกลาง เนื่องจากการเพิ่มจำนวน-อุปกรณ์จ่ายไฟในโหมดสวิตช์ -ตัวขับความถี่ที่แปรผัน และโหลดอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ที่ไม่ใช่-เชิงเส้น เดลต้า-หลักที่เชื่อมต่อของหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายทั่วไปจะกำจัดฮาร์โมนิกสามเท่าภายใต้สภาวะโหลดที่สมดุลอย่างสมบูรณ์แบบเท่านั้น โหลดที่ไม่สมดุลยังคงสร้างกระแสที่เป็นกลาง

หม้อแปลงซิก-แซกแก้ไขปัญหานี้โดยจัดให้มีเส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำ-สำหรับฮาร์โมนิกสามเลน ขณะเดียวกันก็รักษาอิมพีแดนซ์สูงสำหรับกระแสความถี่พื้นฐาน การจับคู่เดลต้า-ซิกแซกกับเดลต้า-ไวย์หม้อแปลงอย่างมีกลยุทธ์สามารถยกเลิกทั้งฮาร์โมนิกที่ 5 และ 7 ได้ ทำให้บรรลุประสิทธิภาพของระบบพัลส์ 12- อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับระบบขนาดใหญ่ หม้อแปลงซิกแซกขนาดเล็กหลายตัวที่วางอยู่ใกล้กับโหลดจะรักษากระแสที่เป็นกลางไว้ในพื้นที่ ทำให้ไม่ต้องใช้ตัวนำที่เป็นกลางขนาดใหญ่เกินไป และปรับปรุงความสมดุลของกระแสโหลดพื้นฐาน

6.3 การแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับแบบรวม-

นอกเหนือจากฟังก์ชันคุณภาพกำลังไฟฟ้าแบบเดิมๆ หม้อแปลงซิก-แซกยังพบการใช้งานในระบบแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ-กระแสตรงแบบรวมที่รวมแหล่งพลังงานกริด (ac) และไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (dc) ตัวเหนี่ยวนำการรั่วไหลของขดลวดของหม้อแปลงซิกแซก-สามารถใช้เป็นตัวเหนี่ยวนำบูสต์แบบรวมในระบบ ac-dc แบบรวม ช่วยลดจำนวนส่วนประกอบและปริมาตรของระบบโดยรวมเมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบทั่วไปที่มีตัวเหนี่ยวนำแยกกัน วิธีการแบบคลาสสิกที่มีการแสดงออกที่เหมาะสมของการเหนี่ยวนำการรั่วไหลสำหรับขดลวดที่มีรูปทรงสี่เหลี่ยมมุมฉากสนับสนุนวิธีการออกแบบ

แอปพลิเคชันขั้นสูงประกอบด้วยวงจรเรียงกระแสพัลส์หลายพัลส์ฮาร์มอนิก-ขั้นสองครั้ง-แตะต่ำ-หลาย- โดยที่การกำหนดค่าหม้อแปลงซิกแซกรองรับการแก้ไขตัวประกอบกำลังและการลดทอนฮาร์มอนิกในระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังประสิทธิภาพสูง-

6.4 ห้องปฏิบัติการและศูนย์วิจัย

ศูนย์วิจัย-รวมถึงเครื่องเร่งอนุภาคและระบบจ่ายกำลังทดลอง-ได้ใช้-หม้อแปลงซิกแซกเป็นโซลูชันที่คุ้มทุน-สำหรับการลดกระแสเป็นกลางที่เกิดจากโหลดอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ใช่{4}}เชิงเส้น ต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ ความเรียบง่าย ความสะดวกในการติดตั้งบนระบบจำหน่ายที่มีอยู่ และความสามารถในการรักษากระแสกลางที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น ทำให้หม้อแปลงซิกซิก-แซกมีความน่าสนใจในการตั้งค่าการทดลอง ซึ่งคุณภาพไฟฟ้าส่งผลโดยตรงต่อการวัดและประสิทธิภาพของอุปกรณ์

 

 

 

 

7.1 การพิจารณาเหตุผล-ข้อกำหนดปัจจุบันของข้อบกพร่อง

ขั้นตอนแรกในการกำหนดขนาดหม้อแปลงซิกแซก-แซกคือการกำหนดระดับกระแสไฟฟ้าฟอลต์กราวด์-ที่ต้องการ วิศวกรออกแบบต้องตัดสินใจว่าจะใช้อิมพีแดนซ์ลำดับศูนย์-ภายในของหม้อแปลงเพียงอย่างเดียวสำหรับข้อจำกัดกระแส หรือจะใส่ตัวต้านทานภายนอก สำหรับระบบสายดินที่มีความต้านทานสูง- โดยทั่วไปกระแสไฟลัดจะถูกจำกัดไว้ที่ 5–10 A สำหรับระบบแรงดันไฟฟ้าปานกลาง- ระบบความต้านทานต่ำ-อาจอนุญาตให้มีกระแสไฟฟ้าขัดข้องได้ 200 A หรือมากกว่า

7.2 การคำนวณพิกัด kVA

สำหรับกระแสที่เป็นกลางที่กำหนด () และสายระบบ-ถึง-แรงดันไฟฟ้ากราวด์ () พิกัด kVA ระยะสั้น-สำหรับหม้อแปลงซิกซิก-คือ:

ต้องระบุคะแนนต่อเนื่องด้วย สำหรับอุปกรณ์ 10- วินาที อัตราต่อเนื่องจะเท่ากับ 3% ของอัตราในช่วงเวลาสั้นๆ ในขณะที่อุปกรณ์ 1 นาทีต้องใช้ 7%

7.3 ข้อควรพิจารณาในการสมัคร

หม้อแปลงไฟฟ้าแบบมีสายดินแตกต่างจากหม้อแปลงไฟฟ้าทั่วไปตรงที่เป็นอุปกรณ์ที่ต้องทำงานไม่ต่อเนื่อง- ความสามารถในการทนต่อกระแสไฟลัดสูงในช่วงเวลาสั้นๆ ช่วยให้ลดต้นทุนได้มากเมื่อเทียบกับหม้อแปลงหน้าที่ต่อเนื่อง-ที่มีพิกัดเท่ากัน อย่างไรก็ตาม ผู้ออกแบบต้องตรวจสอบว่าความสามารถในการทนต่อความร้อนตรงกับเวลาเคลียร์ที่คาดไว้ของอุปกรณ์ป้องกันต้นทาง หม้อแปลงกราวด์สามารถระบุได้สำหรับการต่อกราวด์แข็งหรือสำหรับใช้กับตัวต้านทานต่อกราวด์ที่เป็นกลางภายนอก-ตัวหลังที่ให้ความยืดหยุ่นในการควบคุม-ขนาดของกระแสไฟฟ้าฟอลต์ของกราวด์

7.4 การติดตั้งและการว่าจ้าง

การติดตั้งภาคสนามอย่างเหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้ กิจกรรมการทดลองใช้งานก่อน-ควรรวมถึงการทดสอบความต้านทานของฉนวน การตรวจสอบอัตราส่วนของขดลวด และ-การตรวจสอบการเปลี่ยนเฟส ความสมบูรณ์ของเส้นทางที่เป็นกลางจะต้องได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียด-การหยุดชะงักของการเชื่อมต่อเฟสใดๆ กับโครงข่ายอาจทำให้ฟังก์ชันการต่อลงดินไม่ทำงาน การทดสอบการใช้งานควรตรวจสอบว่าหม้อแปลงมีอิมพีแดนซ์ลำดับ-เป็นศูนย์ต่ำ ในขณะที่ยังคงรักษาอิมพีแดนซ์ลำดับบวก- และลบ-ในระดับสูงไว้ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ

สำหรับการใช้งาน 50 Hz หรือ 60 Hz กล่องหุ้มต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมสำหรับการติดตั้งภายในหรือภายนอกอาคาร โดยทั่วไปจะใช้กล่องหุ้ม Type 3R ที่มีการระบายอากาศสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง

 

 

 

8.1 ความไวต่อความต่อเนื่องของเฟส

ข้อจำกัดพื้นฐานของหม้อแปลงซิกแซก-คือการขึ้นอยู่กับทั้งสามเฟสที่เชื่อมต่ออยู่ การไม่มีการเชื่อมต่อแบบเฟสเดียวกับโครงข่ายจะทำลายการแพร่กระจายของกระแสไฟฟ้าที่คดเคี้ยวแบบพึ่งพาอาศัยกัน ทำให้ไม่สามารถนำกระแสไฟลัดลงดินได้ ความไวนี้ควบคุมการเชื่อมต่อเฟสที่เชื่อถือได้ และโต้แย้งกับการใส่อุปกรณ์สวิตชิ่งที่อาจสร้างสภาวะวงจรเปิด-โดยไม่ได้ตั้งใจ

ต่างจากอุปกรณ์ป้องกันแบบสแตนด์อโลน หม้อแปลงไฟฟ้าแบบซิก-แซ็กจะต้องทำงานอย่างต่อเนื่องในขณะที่แหล่งพลังงานสาม-ทำงานอยู่ หากหม้อแปลงกราวด์สูญหาย ความผิดปกติของกราวด์เส้นเดียว-ถึง-อาจทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในเฟสสูง-ถึง-ในเฟสที่ไม่มีข้อผิดพลาด และความไม่สมดุลของโหลดอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่เป็นกลางและแรงดันไฟฟ้าเกิน

8.2 ความอิ่มตัวภายใต้การฉีด DC

ในระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ การฉีดกระแสตรง-ไม่ว่าจะมาจากกริด-อินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่ออยู่ การรบกวนทางธรณีแม่เหล็ก หรือแหล่งอื่นๆ- อาจทำให้เกิดความอิ่มตัวของแกนหม้อแปลงที่ต่อสายดินได้ ความอิ่มตัวจะลดประสิทธิภาพของหม้อแปลงในการให้เส้นทางกราวด์อิมพีแดนซ์ต่ำ- และอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป อาจจำเป็นต้องมีข้อควรระวังพิเศษในการออกแบบหรือการตรวจสอบเพิ่มเติมสำหรับระบบที่มีเนื้อหา DC ที่มีนัยสำคัญ

8.3 ความซับซ้อนในการตรวจจับข้อบกพร่อง

วิศวกรป้องกันต้องรับรู้ว่ารีเลย์ดิฟเฟอเรนเชียลแบบทั่วไปอาจไม่เพียงพอสำหรับการตรวจจับข้อผิดพลาดกราวด์ภายใน-ด้วยหม้อแปลงซิก-แซ็ก อาจจำเป็นต้องมีแผนการป้องกันพิเศษ-รวมถึงหน่วย Earth Fault แบบจำกัด เครื่องตรวจจับข้อบกพร่องภายนอก และ-หน่วยกำหนดทิศทางตามขนาด- เพื่อการครอบคลุมการป้องกันที่ครอบคลุม

 

 

 

หม้อแปลงซิก-แซกเป็นส่วนประกอบที่สำคัญสำหรับระบบไฟฟ้าสามเฟสที่ทันสมัย ด้วยการจัดเตรียมเส้นทาง-อิมพีแดนซ์ต่ำสำหรับกระแสลำดับ-เป็นศูนย์ ในขณะที่นำเสนออิมพีแดนซ์สูงไปยังส่วนประกอบลำดับบวก- และลบ- พวกมันเชื่อมช่องว่างระหว่างระบบเดลต้า/ไวย์ที่ไม่มีเหตุผล และประโยชน์ด้านความปลอดภัยและการปฏิบัติงานของการทำงานที่เป็นกลางที่มีการต่อสายดิน

ประเด็นสำคัญ ได้แก่:

• : หกครึ่ง-ขดลวดตัดขวาง-เชื่อมต่อกันระหว่างเฟสบนแกนสาม-
• หลักการทำงาน: แอมแปร์-สมดุลการหมุนทำให้กระแสไหลเป็นลำดับ-เป็นศูนย์ในขณะที่ยกเลิกกระแสที่สมดุล
• แอปพลิเคชันหลัก: การต่อสายดินที่เป็นกลางสำหรับระบบสาม-เฟสที่ไม่มีการต่อสายดิน (ระบบป้อนเดลต้า-หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า)
• ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพ: ประสิทธิภาพสูงและขนาดที่เล็กกว่าหม้อแปลงกราวด์เดลต้าแบบไวย์-
• แอปพลิเคชันรอง: การลดฮาร์มอนิก (โดยเฉพาะฮาร์มอนิกสามเท่า), การปรับสมดุลโหลด, การแปลง ac-dc แบบรวม
• ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ: การกำหนดขนาดตามอัตราความผิดพลาดในระยะเวลาสั้น- (10 วินาทีหรือ 1 นาที) ความจุต่อเนื่อง 3%–7%
• ข้อกำหนดการป้องกัน: จำเป็นต้องมีแผนงานพิเศษ การป้องกันเฟืองท้ายแบบธรรมดาอาจไม่เพียงพอ
• การติดตั้งที่สำคัญ: การเชื่อมต่อโซลิดเฟสกับกริดจำเป็น ไม่มีการสลับอุปกรณ์ในเส้นทางกราวด์

การเลือกระหว่างหม้อแปลงกราวด์แบบซิกซิก-แซกและไวย์-ในท้ายที่สุดจะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของระบบ: ความต้องการข้อจำกัดกระแสไฟขัดข้อง งบประมาณและพื้นที่ที่มีอยู่ ข้อกำหนดการลดฮาร์มอนิก และความต้องการความพร้อมใช้งานของพลังงานเสริม สำหรับการใช้งานที่มีการต่อสายดินส่วนใหญ่ ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของหม้อแปลง zig-zag ขนาดที่เล็กกว่า และประสิทธิภาพฮาร์มอนิกที่ดีกว่า ทำให้หม้อแปลงนี้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการติดตั้งใหม่