Введение
Тип электрического трансформатора
Зигзаговая трансформаторная обмотка – это специальная трансформаторная обмотка с зигзагообразным или "взаимосоединенным звездообразным" соединением, при котором каждый выход является векторной суммой двух (2) фаз, сдвинутых на 120°. Она используется в качестве трансформатора заземления, создавая отсутствующее нейтральное соединение в незаземленной трехфазной системе для обеспечения возможности заземления этого нейтрального провода к точке заземления; для подавления гармоник, поскольку она способна подавлять гармонические токи третьего порядка (3-й, 9-й, 15-й, 21-й и т.д.); для питания трехфазной сети в качестве автотрансформатора (выполняющего функции первичной и вторичной обмоток без гальванической развязки); и для питания нестандартной трехфазной сети со сдвигом фаз. Каждый из трех "стержней" разделен на две секции. Две половины каждого стержня имеют одинаковое количество витков и намотаны в противоположных направлениях. При заземленном нейтральном проводе, при коротком замыкании на землю в одной из фаз, треть тока замыкания возвращается по цепи замыкания, а остальная часть должна протекать через две из трех фаз при использовании для получения точки заземления от источника типа "треугольник". Если одна или несколько фаз замыкают на землю, напряжение, приложенное к каждой фазе трансформатора, теряет баланс; магнитные потоки в обмотках перестают компенсировать друг друга. (Используя симметричные компоненты, это выражается как Ia0 = Ib0 = Ic0.) Ток нулевой последовательности (ток замыкания на землю) существует между нейтралью трансформатора и фазой, в которой произошло замыкание. Цель зигзагового трансформатора в данном применении – обеспечить обратный путь для токов замыкания на землю в системах с соединением типа "треугольник". При незначительном токе в нейтральном проводе в нормальных условиях, может быть использован трансформатор с заниженной мощностью (не способный выдерживать длительную нагрузку при замыкании), если требуется кратковременный режим работы, при условии, что дефектная нагрузка будет автоматически отключена при возникновении замыкания. Импеданс трансформатора не должен быть слишком низким для обеспечения желаемого максимального тока замыкания. Импеданс можно добавить после суммирования вторичных обмоток для ограничения максимальных токов замыкания (путь 3Io). Комбинация обмоток типа "звезда", "треугольник" и зигзаг может быть использована для достижения сдвига фаз по вектору. Например, в электрической сети может использоваться передающая сеть трансформаторов 110 кВ/33 кВ типа "звезда-звезда", с трансформаторами 33 кВ/11 кВ типа "треугольник-звезда" для распределительной сети высокого напряжения. Если требуется преобразование непосредственно между сетями 110 кВ/11 кВ, одним из вариантов является использование трансформатора 110 кВ/11 кВ типа "звезда-треугольник". Проблема заключается в том, что "треугольник" 11 кВ больше не имеет точки заземления. Установка зигзагового трансформатора вблизи вторичной стороны трансформатора 110 кВ/11 кВ обеспечивает необходимую точку заземления.
A zigzag transformer winding is a special purpose transformer winding with a zigzag or "interconnected star" connection, such that each output is the vector sum of two (2) phases offset by 120°. It is used as a grounding transformer, creating a missing neutral connection from an ungrounded 3 phase system to permit the grounding of that neutral to an earth reference point; to perform harmonic mitigation, as they can suppress triplet (3rd, 9th, 15th, 21st, etc.) harmonic currents; to supply 3 phase power as an autotransformer (serving as the primary and secondary with no isolated circuits); and to supply non standard, phase shifted, 3 phase power. Each of the three "limbs" are split into two sections. The two halves of each limb have an equal number of turns and are wound in opposite directions. With the neutral grounded, during a phase to ground short fault, a third of the current returns to the fault current, and the remainder must go through two of the three phases when used to derive a grounding point from a delta source. If one or more phases fault to earth, the voltage applied to each phase of the transformer is no longer in balance; fluxes in the windings no longer oppose. (Using symmetrical components, this is Ia0 = Ib0 = Ic0.) Zero sequence (earth fault) current exists between the transformer’s neutral to the faulting phase. The purpose of a zigzag transformer in this application is to provide a return path for earth faults on delta connected systems. With negligible current in the neutral under normal conditions, an undersized (unable to carry a continuous fault load) transformer may be used only as short time rating is required, provided the defective load will be automatically disconnected in a fault condition. The transformer's impedance should not be too low for desired maximum fault current. Impedance can be added after the secondaries are summed to limit maximum fault currents (the 3Io path). A combination of Y (wye or star), delta, and zigzag windings may be used to achieve a vector phase shift. For example, an electrical network may have a transmission network of 110 kV/33 kV star/star transformers, with 33 kV/11 kV delta/star for the high voltage distribution network. If a transformation is required directly between the 110 kV/11 kV network an option is to use a 110 kV/11 kV star/delta transformer. The problem is that the 11 kV delta no longer has an earth reference point. Installing a zigzag transformer near the secondary side of the 110 kV/11 kV transformer provides the required earth reference point.
Приложения
Цигзагообразные трансформаторы часто требуются энергетическим компаниям при подключении трехфазных инверторов (обычно используемых в системах возобновляемой энергетики) к электросети для обеспечения стабильного напряжения нейтрали и предотвращения превышения фазного напряжения относительно земли. Это также защищает коммутационные устройства внутри инверторов, как правило, изолированные биполярные транзисторы с управляемым затвором (IGBT).