Pourquoi les NGR sont-ils utilisés dans les transformateurs ?

L'objectif principal de l'utilisation d'une résistance neutre de mise à la terre (NGR) dans les transformateurs est de fournir une protection grâce à un équipement d'équilibrage de mise à la terre par résistance, aux exigences de sécurité du système et de continuité de puissance, tout en répondant aux limites des méthodes de mise à la terre traditionnelles telles que la mise à la terre directe, la mise à la terre ou l'annulation d'arc. Voici pourquoi :
1. Limiter le courant de défaut à la terre et protéger la sécurité des équipements.
Inconvénients de la mise à la terre directe :
Si le point neutre du transformateur est directement mis à la terre, le défaut de mise à la terre monophasé-(tel qu'un conducteur monophasé-touchant le sol) peut entraîner une forte augmentation du courant de court-circuit, ce qui peut brûler l'enroulement du transformateur, les noyaux de fer ou les isolants neutres, ou même provoquer un incendie. Dans un système 10 kV directement mis à la terre, par exemple, le courant de défaut peut atteindre des milliers d'ampères, bien plus que ce que l'appareil peut tolérer.
La solution NGR :
En insérant une série de résistances entre le point neutre et la terre, le courant de défaut est limité à une plage sûre (par exemple, des dizaines à des centaines d'ampères). Par exemple:
Pour un système 10 kV, la résistance NGR est généralement de l'ordre de plusieurs dizaines d'ohms, limitant le courant de défaut à 100-400 A pour éviter d'endommager l'équipement.. 35Systèmes kV : valeur de résistance élevée (par exemple des centaines d'ohms), limitant le courant à de faibles niveaux (par exemple, 50-100 A).
2. Suppression des surtensions, isolation contre les surtensions et système de protection
Risques de surtension des systèmes non mis à la terre :
Lorsque le point neutre n'est pas mis à la terre, le défaut de mise à la terre monophasé-peut provoquer une augmentation de la tension de phase non-à la tension de ligne (μ3 fois la tension de phase), provoquant ainsi la rupture de l'isolation. De plus, l'arc de défaut peut être éteint et rallumé à plusieurs reprises-, générant des éclairs d'arc plusieurs fois la tension de phase (par exemple. 6-8 fois la tension de phase) pour mettre à la terre la surtension, menaçant l'isolation de l'équipement.
Limitations bobine de suppression d'arc Mise à la terre :
La boucle de dissipation d'arc compense le courant capacitif et éteint l'arc par courant inductif. Cependant, ils ne peuvent pas limiter l’amplitude des surtensions et peuvent induire des surtensions de ferrorésonance.
Effets de suppression du NGR :
Décharge de charge résiduelle : une fois l'arc défectueux éteint, le NGR fournit un chemin de décharge pour la charge résiduelle dans la capacité de terre du système, réduisant ainsi le risque de réallumage de l'arc. Résonance d'amortissement : Résistance comme élément d'amortissement, en condition de résonance d'interférence, l'amplitude de surtension est limitée à 2,5 fois la tension de phase, prolongeant la durée de vie de l'équipement.
3. Continuité accrue de la continuité de l'alimentation électrique et réduction de l'ampleur des pannes de courant
Raccourcis vers une base solide :
Dans les systèmes de mise à la terre à semi-conducteurs-, un défaut de mise à la terre monophasé-déclenchera immédiatement le déclenchement du dispositif de protection, provoquant une vaste zone de pannes de courant.
Compatibilité NGR :
NGR permet au système de fonctionner brièvement (disons 1-2 heures) en cas de défaut de mise à la terre monophasé, ce qui permet de gagner du temps de maintenance. Par exemple:
Réseau de distribution urbain : l'introduction du NGR dans les réseaux de câbles 10 kV augmente la précision de la détection des lignes de défaut à plus de 95 % en coupant simplement les lignes de défaut tout en garantissant l'alimentation électrique dans les zones sans défaut.
Utilisateurs industriels : la pétrochimie, les mines et autres industries nécessitent une haute continuité d'alimentation électrique. NGR peut empêcher les arcs électriques de provoquer des incendies ou des explosions, ainsi que des pannes de courant dans toute la centrale.
4. Répondre aux exigences de protection des relais
Exigences de fonctionnement des dispositifs de protection :
Les dispositifs de protection de relais doivent détecter les courants de terre pour identifier et éliminer les défauts. Si le courant est trop faible (par exemple, pas de système de mise à la terre), la protection peut ne pas fonctionner, et si le courant est trop élevé (par exemple, un système de mise à la terre directe), la protection peut échouer.
Fonction d'équilibrage de NGR :
En ajustant la valeur de la résistance, le courant de défaut est contrôlé dans la plage de sensibilité du dispositif de protection du relais (par exemple, 10-100 A) pour garantir un fonctionnement rapide et précis. Par exemple:
Protection contre le courant homopolaire- : le NGR fournit un signal de courant homopolaire stable-pour que le dispositif de protection identifie les lignes de défaut.
Protection différentielle : NGR n'affecte pas le fonctionnement normal de la protection différentielle en cas de panne interne du transformateur.
S'adapter aux différents systèmes d'exigences de courant de capacité.
L'impact du courant capacitif :
Le courant de capacité du système (IC) augmente avec la longueur du câble. Lorsque IC dépasse une certaine valeur (par exemple supérieure à 30 A dans un système de 10 kV), l'arc est difficile à éteindre et nécessite NGR pour limiter le courant.
La flexibilité de NGR :
la valeur de résistance peut être ajustée en fonction du courant capacitif du système pour répondre aux besoins de différentes situations. Par exemple:
système à faible courant capacitif : sélectionnez une valeur de résistance faible pour obtenir à la fois une limitation de courant et une suppression des surtensions. Systèmes de courant à haute -capacité : choisissez une résistance élevée, une surchauffe causée par un débordement.
6. Conformité aux normes internationales et aux règles de sécurité
Exigences standards :
Les normes IEEE, CEI et autres définissent les exigences de conception, de test et d'installation du NGR.
Température nominale : La résistance doit être capable de résister à la chaleur générée par les courants de défaut (par exemple, 760 degrés pendant 10 secondes).
Certifications de sécurité :
Les produits NGR doivent être certifiés par CSA, UL et d'autres organisations pour garantir leur fiabilité dans des conditions de fonctionnement extrêmes.
7. Vérification pratique des cas d’application
Études de cas de centrales électriques :
Un groupe électrogène de 50 MW utilise le NGR aux points neutres, limitant les courants de défaut à 5-25 A, protégeant les enroulements de l'isolation et empêchant la saturation du noyau.
Études de cas de réseaux de distribution urbains :
Un réseau de câbles de 10 kV utilise la technologie NGR pour contrôler les surtensions de mise à la terre en cas de défaut d'arc à moins de 2,5 fois la valeur nominale, réduisant ainsi le taux de défauts de 60 % et améliorant considérablement la fiabilité de l'alimentation électrique.