در پروژههای انرژی تجدیدپذیر (renewable energy projects ) و شبکه های توزیع برق مدرن، اطمینان از اینکه سیستم تولید برق شما به خوبی با شبکه برق سراسری هماهنگ باشد، بسیار مهم است.
استراتژی اتصال به زمین یکی از مهمترین جنبههای قابلیت اطمینان و حفاظت سیستم قدرت است. تأسیساتی که از سیستمهای توزیع ولتاژ متوسط یا زمین نشده استفاده میکنند، اغلب با چالشهایی مربوط به اضافه ولتاژهای گذرا، ولتاژهای فاز ناپایدار، خطرات آرک الکتریکی و تشخیص دشوار خطا در شرایط خطای خط به زمین مواجه هستند. دراین شرایط به ترانسفورماتورهای اتصال زمین نیاز خواهد بود.
ترانسفورماتور زیگزاگ یکی از انواع ترانسفورماتور زمین است. نوع اتصال در این ترانسفورماتورها به صورت زیگزاگ است.
در این نوع ترانسفورماتور یا اتو ترانس، هر یک از سیم پیچ های طرف ثانویه به دو بخش با تعداد دور مساوی تقسیم میشوند. در این صورت شش سیم پیچ به وجود میآید. یک بخش از سیم پیچ های بالایی یا پایینی اتصال ستاره میشوند و در ادامه هر سیم پیچ متصل به ستاره در جهت مخالف سری میشود. طرفی که سرهای سیمپیچ سری شده است نقطه خنثای ترانس به شمار میرود و میتوان سیم نول را مطابق شکل بالا به آن وصل کرد.
در سال های اخیر راهکارهای اتصال زمین ترانسفورماتور به صورت زیگزاگ به طور گسترده در نیروگاههای انرژی تجدیدپذیر، تأسیسات تولید صنعتی، سیستمهای پتروشیمی، عملیات معدن، مراکز داده و پستهای برق مورد استفاده قرار میگیرند. توانایی ترانس های زیگزاگ در تثبیت ولتاژ فاز، بهبود هماهنگی حفاظتی و پشتیبانی از اتصال زمین نول، آنها را در بسیاری از طراحیهای مدرن سیستم قدرت ضروری میکند.
2 کاربرد عمده ترانس زیگزاک:
- یه دست آوردن یک نقطه خنثی (نول) از یک سیستم سه فاز بدون نول و امکان اتصال آن نقطه به زمین مرجع
- کاهش و حتی حذف سه گانه های جریان هارمونیک (سوم، نهم پانزدهم ،بیست و یکم)
این ترانسفورماتورها را بخاطر کارکرد اول، ترانسفورماتورهای زمین یا توالی صفر zero sequence transformers نیز می گویند. سیستمهای انرژی خورشیدی و بادی اغلب از خروجیهای دلتا مبتنی بر اینورتر استفاده میکنند. یک ترانسفورماتور زیگزاگ نقاط مرجع اتصال به زمین را ایجاد کرده و هماهنگی حفاظتی را بهبود میبخشد. این امر به ویژه در مزارع خورشیدی در مقیاس بزرگ که رفتار گذرای قطعات الکترونیکی قدرت میتواند چالشهای اتصال به زمین ایجاد کند، اهمیت دارد.
صنایع و نیروگاه هایی که استفاده از ترانسفورمرهای زمین زیگزاگ به عنوان ترانس های زمین در آنها دارای مزایای زیادی است در جدول زیر آمده اند:
| صنایع | سطح ولتاژ نوعی | مزایای استفاده از ترانس زیگزاگ | نحوه زمین کردن نوعی |
|---|---|---|---|
| نیروگاه های خورشیدی | 11kV – 35kV | پایداری خروجی اینورتر و ایجاد نقطه نول زمین | Resistance grounding |
| نیروگاه های بادی | 13.8kV – 34.5kV | کنترل اضافه ولتاژهای گذرا | Resistance grounding |
| معادن | 4.16kV – 15kV | بهبود ایمنی کارگران معدن و کاهش خطر آرک فلش | High Resistance Grounding |
| پلنت های پتروشیمی | 6.6kV – 13.8kV | تثبیت پایداری سیستم هنگام وقوع خطا | Low Resistance Grounding |
| مراکز داده | 480V – 15kV | بهبود پایداری زمین برای تجهیزات حساس و سرورها و سوییچ ها | Solid or Resistance Grounding |
| پست های توزیع برق سراسری | 11kV – 33kV | تولید نقطه نوترال در ترانس های با ثانویه مثلث | Solid Grounding |
| کارخانجات تولیدی | 4.16kV – 13.8kV | بهبود هماهنگ سازی حفاظتی (protection coordination) | Resistance Grounding |
با توجه به اینکه شرکت برنا الکترونی، مقاومت های اتصال زمین (NGR یا NER) نیز تولید می کند، ترکیب ترانس زیگزاگ با NGR طبق جدول بالا در اکثر صنایع با طراحی های نوین حتما ترکیب برنده خواهد بود و دارای مزایای چشمگیری می باشد. کافی است به توان و تجربه ما اعتماد کنید و در این خصوص از خدمات مشاوره فنی و محصولات شرکت برنا الکترونیک بهره مند شوید.
در خصوص کارکرد دوم ترانس های زیگزاگ یعنی کاهش هارمونیک های مضرب 3 نیز براساس استانداردهای معتبر از جمله IEEE 1100 می توان چنین بیان کرد، بر خلاف فیلترهای غیرفعال که هارمونیک ها را جذب می کنند، یا ترانسفورماتورهای دارای رتبه K (K factor ) که فقط هارمونیک ها را تحمل می کنند، ترانس های زیگزاگ از روابط بردار و فاز در سیم پیچ های ترانسفورماتور برای جلوگیری از جریان یافتن جریان هارمونیک روی هم به سیستم بالادست استفاده می کند و در نتیجه اعوجاج هارمونیک را کاهش می دهند.
در بخش 7.2.3.2 استاندارد IEEE 1100 به سه نوع ترانسفورماتور که کارکرد و مزیت آنها کاهش هارمونیک های جریان است اشاره شده که دوتای آنها یعنی ترانس زیگزاگ و ترانس ایزوله مثلث ستاره در هر توان و مشخصاتی متناسب با نیاز پروژه ها توسط شرکت برنا الکترونیک طراحی و ساخته می شود.