Разбиране на нейтрално заземяване на трансформатор

• Безопасността, надеждността и икономичността на електрическата мрежа;
• Избора на нива на изолация за оборудването на системата;
• Нивата на прекомерното напрежение;
• Схемите за релейна защита;
• Електромагнитните смущения в комуникационните линии.

• Система с висок ток на повреда към земята: При еднофазна повреда към земята възникващият ток на повреда към земята е много голям. Примери за такива системи са системите с номинално напрежение 110 kV и по-високо, както и трифазни четирижилни системи 380/220 V. Също така се наричат ефективно заземени системи.
• Система с нисък ток на повреда към земята: При еднофазна повреда към земята не се образува пълен късо съединителен контур, поради което токът на повреда е значително по-малък от нормалния товарен ток. Също така се наричат неефективно заземени системи.

• Неутрална точка с директно (твърдо) заземяване
• Неутрална точка, заземена чрез резистор

• Неутрална точка без заземяване
• Неутрална точка, заземена чрез дъга-поглушаваща намотка (Петерсенова намотка)

• При еднофазна повреда към земята е необходимо незабавно изключване на повреденото оборудване, което прекъсва захранването и намалява надеждността.
• Големият ток на късо съединение поражда значителни електродинамични и термични напрежения, които потенциално могат да разширят щетите.
• Силните магнитни полета от високите токове на повреда предизвикват електромагнитни смущения в съседните комуникационни и сигнализационни вериги.
• При еднофазна повреда напрежението на повредената фаза спада до нула, докато напреженията на неповредените фази остават близо до нормалното фазово напрежение. Следователно изолацията на оборудването може да се проектира само за фазово напрежение — което намалява разходите, особено полезно при по-високи нива на напрежение.

• Заземяване чрез високорезистентен резистор
• Заземяване чрез среднорезистентен резистор
• Заземяване чрез нискорезистентен резистор

• Възможност за автоматично отстраняване на повреди и опростяване на експлоатацията и поддръжката.
• Бързо изолиране на повреди към земята, което води до ниски стойности на прекомерното напрежение, елиминиране на резонансните прекомерни напрежения и позволява използването на кабели и оборудване с по-ниско ниво на изолация.
• Намалява остаряването на изолацията, удължава живота на оборудването и подобрява надеждността.
• Токовете на повреда към земята (стотици ампера или повече) осигуряват висока чувствителност и селективност на релейната защита — няма нужда от сложен избор на повредена линия.
• Намалява риска от пожар.
• Позволява използването на безпробойни цинковоокисни (ZnO) предпазители с висока енергийна абсорбция и ниско остатъчно напрежение за защита срещу прекомерно напрежение.
• Подтиска петата хармонична компонента в прекомерните напрежения при дъгови повреди към земята, предотвратявайки тяхното развитие до повреди между фази.

• Заземяване чрез високорезистентен резистор: Подходящо за разпределителни мрежи с капацитивен ток на повреда към земята <10 A, както и за големи генератори, при които токът на еднофазна повреда към земята надвишава допустимите граници, но остава <10 A. Стойностите на съпротивлението обикновено са в диапазона от стотици до хиляди ома.
• Заземяване чрез среднорезистентен и нискорезистентен резистор: Няма строго определена граница, но общоприето е:
• Среднорезистентен резистор: Ток на повреда в неутралната точка между 10 A и 100 A
• Нискорезистентен резистор: Ток на повреда в неутралната точка >100 A

Тези се използват в градски разпределителни мрежи, доминирани от кабели, помощни системи на електроцентрали, и големи промишлени предприятия—където щепените токове са високи, а преходните земни дефекти са рядки.

• Еднофазен ток на дефект <10 А; дъгата се изгася сама и изолацията може да се възстанови автоматично.
• Симетрията на системата се запазва; системата може да работи временно при дефект, за да се осигури време за локализиране на дефекта.
• Минимална комуникативна интерференция.
• Просто и икономично.
• Однако, ако емисивният ток >10 А, високомагнитни преривни дъги на земна връзка могат да причинят прекомерни напрежения. Тези прекомерни напрежения са продължителни, засягат цялата мрежа и представляват сериозна заплаха за оборудването с слаба изолация – особено за ротационните машини. Такива прекомерни напрежения многократно са причинявали многоточкови земни дефекти, изгаряне на оборудване и големи прекъсвания.
  Резонансните прекомерни напрежения често водят до разрушаване на предпазни устройства в преобразуватели на напрежение (VT), изгаряне на VT или дори повреди на основното оборудване.

• Индуктивният ток от катушката за подтискане на дъга компенсира емисивния земен ток на системата, намалявайки тока на дефекта до <10 А – позволяващ изгасването на дъгата.
• Изолацията в точката на дефекта може да се възстанови автоматично.
• Намалява вероятността за преривни дъги на земна връзка с прекомерни напрежения.
• Запазва симетрията на системата при еднофазни дефекти, позволявайки временна продължена работа за локализиране на дефекта.
• Однако, тя само намалява вероятността – не елиминира – дъговите прекомерни напрежения при земна връзка и не намалява техния размер. Множителят на прекомерното напрежение остава висок, представлявайки значителен стрес за изолацията – особено опасно за компактни комутаторни устройствa и кабелни системи, които могат да изпитат пробой на изолацията или фазово късо свързване, довеждащи до катастрофална повреда на оборудването.

• Високото напрежение на 110 кВ или 220 кВ на страната на парковете за вятърна енергия обикновено използва нейтрал, заземен чрез разединител (изолатор).
• На страната на 35 кВ колекторна система обикновено се използва катушка за подтискане на дъга или резисторна земна връзка.
  • Ако колекторната система използва всички кабелни линии, емисивният ток е относително голям; затова, се препоръчва резисторна земна връзка.