فهمندنی از زمین‌گذاری نوتروال ترانسفورماتور

• امنیت، قابلیت اطمینان و اقتصادی شبکه قدرت؛
• انتخاب سطح عایق بندی تجهیزات سیستم؛
• سطح ولتاژ بیش از حد؛
• طرح‌های محافظ رله‌ای؛

• سیستم با جریان خطا بالا: وقتی خطا یک‌فاز به زمین رخ می‌دهد، جریان خطا حاصل بسیار زیاد است. مثال‌هایی از این سیستم‌ها شامل سیستم‌های با ولتاژ ۱۱۰ کیلوولت و بالاتر، و همچنین سیستم‌های سه‌فاز چهار‌دانه ۳۸۰/۲۲۰ ولت. همچنین به عنوان سیستم‌های موثر زمین شدهنیز شناخته می‌شوند.
• سیستم با جریان خطا پایین: در زمان خطا یک‌فاز به زمین، حلقه کوتاه‌شدن کامل تشکیل نمی‌شود، بنابراین جریان خطا بسیار کمتر از جریان بار معمولی است. همچنین به عنوان سیستم‌های غیرموثر زمین شدهنیز شناخته می‌شوند.

• نوتروال زمین شده محکم
• نوتروال زمین شده از طریق مقاومت

• نوتروال بدون زمین شدن
• نوتروال زمین شده از طریق سیم پیچ خنثی (پیترسن کویل)

• خطا یک‌فاز به زمین نیازمند قطع فوری تجهیزات معیوب است، که منجر به قطع تأمین برق و کاهش قابلیت اطمینان می‌شود.
• جریان کوتاه‌شدن بزرگ نیروی الکترودینامیک و حرارتی قابل توجهی تولید می‌کند که می‌تواند آسیب را گسترش دهد.
• میدان مغناطیسی قوی ناشی از جریان خطا بالا موجب تداخل الکترومغناطیسی با مدارهای ارتباطی و سیگنال‌رسانی نزدیک می‌شود.
• در زمان خطا یک‌فاز، ولتاژ فاز معیوب به صفر می‌رسد، در حالی که ولتاژ فازهای سالم نزدیک به ولتاژ فاز معمولی باقی می‌ماند. بنابراین، عایق‌بندی تجهیزات می‌تواند تنها برای ولتاژ فاز طراحی شود—که هزینه را کاهش می‌دهد، به ویژه در سطوح ولتاژ بالاتر.

• زمین شدن با مقاومت بالا
• زمین شدن با مقاومت متوسط
• زمین شدن با مقاومت پایین

• امکان رفع خطا به صورت خودکار و ساده‌سازی عملیات و نگهداری.
• تجزیه سریع خطاها، که منجر به ولتاژ بیش از حد کم، حذف ولتاژ بیش از حد همسو و اجازه استفاده از کابل‌ها و تجهیزات با عایق بندی پایین‌تر می‌شود.
• کاهش سن زدن عایق، افزایش طول عمر تجهیزات و بهبود قابلیت اطمینان.
• جریان‌های خطا (صدها آمپر یا بیشتر) حساسیت و انتخابی بودن بالای محافظ رله‌ای را تضمین می‌کنند—بدون نیاز به انتخاب پیچیده خط خطا.
• کاهش خطر آتش‌سوزی.
• امکان استفاده از سرکوب‌کننده‌های اوج‌زنی ZnO بدون فاصله با ظرفیت جذب انرژی بالا و ولتاژ باقی‌مانده کم برای محافظت از ولتاژ بیش از حد.
• کاهش مؤلفه‌های همسوی پنجم در ولتاژ بیش از حد زمین شدن قوسی، که از افزایش خطا به خطا بین فاز‌ها جلوگیری می‌کند.

• زمین شدن با مقاومت بالا: مناسب برای شبکه‌های توزیع با جریان خازنی زمینی <۱۰ آمپر، ژنراتورهای بزرگ که جریان خطا یک‌فاز از حد مجاز بیشتر است اما <۱۰ آمپر باقی می‌ماند. مقادیر مقاومت معمولاً بین صدها تا هزاران اهممی‌باشد.
• زمین شدن با مقاومت متوسط و پایین: مرز دقیقی ندارد، اما عموماً:
• مقاومت متوسط: جریان خطا نوتروال بین ۱۰ آمپر تا ۱۰۰ آمپر
• مقاومت پایین: جریان خطا نوتروال >۱۰۰ آمپر

این‌ها در شبکه‌های توزیع شهری که از کابل‌ها غالب است، سیستم‌های کمکی نیروگاه‌ها و پروژه‌های صنعتی بزرگ—جایی که جریان‌های ظرفیتی بالا هستند و خطاهای موقت زمینی نادر رخ می‌دهند—استفاده می‌شوند.

• جریان خطا تک‌فازه کمتر از ۱۰ آمپر؛ قوس خود به خود خاموش می‌شود و عایق‌بندی می‌تواند به طور خودکار بازیابی شود.
• تقارن سیستم حفظ می‌شود؛ سیستم می‌تواند به طور موقت با وجود خطا عمل کند تا فرصت برای پیدا کردن محل خطا فراهم شود.
• تداخل ارتباطی کمینه است.
• ساده و اقتصادی است.
• با این حال، اگر جریان ظرفیتی بیش از ۱۰ آمپر باشد، پتانسیل‌های بالقوه متناوب قوسی با دامنه بالا می‌توانند رخ دهند. این پتانسیل‌های بالقوه طولانی مدت هستند، کل شبکه را تحت تأثیر قرار می‌دهند و تهدیدات جدی برای تجهیزات با عایق‌بندی ضعیف - به ویژه ماشین‌های چرخان - ایجاد می‌کنند. این پتانسیل‌های بالقوه مکرراً منجر به خطاها چند نقطه‌ای، سوختن تجهیزات و قطع بزرگ می‌شوند.
  پتانسیل‌های رزونانسی معمولاً منجر به انفجار دیودهای ترانسفورماتورهای ولتاژ (VTs)، سوختن VTs یا حتی آسیب به تجهیزات اصلی می‌شوند.

• جریان القایی از کویل خاموش‌کننده قوس جریان ظرفیتی زمین سیستم را جبران می‌کند و جریان خطا را به کمتر از ۱۰ آمپر کاهش می‌دهد - که اجازه خاموش شدن خودکار قوس را می‌دهد.
• عایق‌بندی در محل خطا می‌تواند به طور خودکار بازیابی شود.
• احتمال رخ دادن پتانسیل‌های بالقوه متناوب قوسی را کاهش می‌دهد.
• تقارن سیستم را در حین خطاها تک‌فازه حفظ می‌کند و امکان ادامه عملکرد موقت برای یافتن محل خطا را فراهم می‌کند.
• با این حال، فقط احتمال رخ دادن پتانسیل‌های بالقوه قوسی را کاهش می‌دهد - اما آن را حذف نمی‌کند - و مقدار آن را کاهش نمی‌دهد. ضریب پتانسیل بالقوه همچنان بالاست و تنش عایق‌بندی قابل توجهی ایجاد می‌کند - به ویژه خطرناک برای سیستم‌های کمپکت و کابلی، که ممکن است منجر به خرابی عایق‌بندی یا خطاها دو فازه شود و باعث خرابی کارآمد تجهیزات شود.

• طرف ۱۱۰ کیلوولت یا ۲۲۰ کیلوولت فشار بالا مزارع بادی معمولاً از زمین‌داری نیوترال از طریق جداکننده (ایزولاتور) استفاده می‌کند.
• طرف ۳۵ کیلوولت سیستم جمع‌آوری معمولاً از زمین‌داری با کویل خاموش‌کننده قوس یا مقاومت استفاده می‌کند.
  • اگر سیستم جمع‌آوری از خطوط کامل کابلی استفاده کند، جریان ظرفیتی نسبتاً زیاد است؛ بنابراین، زمین‌داری با مقاومت توصیه می‌شود.