درک زمین‌بندی میانگین ترانسفورماتور

• امنیت، قابلیت اطمینان و اقتصادی بودن شبکه قدرت؛
• انتخاب سطح عایق‌بندی تجهیزات سیستم؛
• سطح ولتاژ‌های فراگذر؛
• طرح‌های حفاظت رله‌ای؛
• تشویش الکترومغناطیسی خطوط ارتباطی.

• سیستم با جریان خطا بالا: زمانی که خطا تک‌فاز به زمین رخ می‌دهد، جریان خطا تولید شده بسیار زیاد است. نمونه‌هایی از این سیستم‌ها شامل سیستم‌های ۱۱۰ کیلوولت و بالاتر، و همچنین سیستم‌های سه‌فاز چهارسیمه ۳۸۰/۲۲۰ ولت. همچنین به آن‌ها سیستم‌های زمین کشیده مؤثر گفته می‌شود.
• سیستم با جریان خطا پایین: در زمان خطا تک‌فاز به زمین، حلقه کوتاه‌مداری کامل تشکیل نمی‌شود، بنابراین جریان خطا بسیار کمتر از جریان بار معمولی است. همچنین به آن‌ها سیستم‌های زمین کشیده غیرمؤثر گفته می‌شود.

• زمین کشیدن نقطه خنثی صلب
• زمین کشیدن نقطه خنثی از طریق مقاومت

• نقطه خنثی بدون زمین کشیدن
• زمین کشیدن نقطه خنثی از طریق سیمی پیترسن (پیترسن کویل)

• خطا تک‌فاز به زمین نیازمند قطع فوری تجهیزات معیوب است، که منجر به قطع تامین انرژی و کاهش قابلیت اطمینان می‌شود.
• جریان کوتاه‌مداری زیاد نیروی الکترومغناطیسی و حرارتی قابل توجهی ایجاد می‌کند که می‌تواند آسیب را گسترش دهد.
• مغناطیس قوی ایجاد شده از جریان‌های خطا بالا موجب تشویش الکترومغناطیسی به مدارهای ارتباطی و سیگنالی نزدیک می‌شود.
• در زمان خطا تک‌فاز، ولتاژ فاز خطا 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 کشیدن با مقاومت بالا
• زمین کشیدن با مقاومت متوسط
• زمین کشیدن با مقاومت پایین

• امکان تمیز کردن خودکار خطا و ساده‌سازی عملیات و نگهداری.
• جدا کردن سریع خطا به زمین، منجر به ولتاژ‌های فراگذر پایین، حذف ولتاژ‌های فراگذر رزونانسی و اجازه استفاده از کابل‌ها و تجهیزات با سطح عایق‌بندی پایین‌تر.
• کاهش سن زنی عایق، افزایش عمر تجهیزات و بهبود قابلیت اطمینان.
• جریان‌های خطا (صدها آمپر یا بیشتر) حساسیت و انتخابی بودن بالای حفاظت رله‌ای را تضمین می‌کنند—بدون نیاز به انتخاب پیچیده خط خطا.
• کاهش خطر آتش‌سوزی.
• امکان استفاده از سرکوب‌کننده‌های سرگردان ZnO بدون گپ با جذب انرژی بالا و ولتاژ باقی‌مانده پایین برای محافظت از ولتاژ‌های فراگذر.
• کاهش مؤلفه‌های همساز پنجم در ولتاژ‌های فراگذر زمین کشیدن با قوس، جلوگیری از تبدیل به خطا دو فاز.

• زمین کشیدن با مقاومت بالا: مناسب برای شبکه‌های توزیع با جریان ظرفیتی زمین کمتر از ۱۰ آمپر، ژنراتورهای بزرگ که جریان خطا تک‌فاز بیش از حد مجاز است اما کمتر از ۱۰ آمپر باشد. مقادیر مقاومت معمولاً در محدوده صدها تا هزاران اهم می‌باشد.
• زمین کشیدن با مقاومت متوسط و پایین: مرز مشخصی ندارد، اما عموماً:
• مقاومت متوسط: جریان خطا نقطه خنثی بین ۱۰ آمپر تا ۱۰۰ آمپر
• مقاومت پایین: جریان خطا نقطه خنثی >۱۰۰ آمپر

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

• جریان خطا تک‌فازی کمتر از ۱۰ آمپر؛ قوس الکتریکی خود به خود خاموش می‌شود و عایق‌بندی می‌تواند به صورت خودکار بازیابی شود.
• تقارن سیستم حفظ می‌شود؛ سیستم می‌تواند به طور موقت با وجود خطا عمل کند تا زمانی برای یافتن محل خطا فراهم شود.
• تشويقي کم در مخابرات.
• ساده و اقتصادی است.
• با این حال، اگر جریان ظرفیتی بیش از ۱۰ آمپر باشد، فشارهای بالقوه متناوب قوسی زمین‌گیری ممکن است رخ دهد. این فشارهای 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 فشارهای بالقوه بارها منجر به خطاهاي چند نقطه‌ای، سوختن تجهیزات و قطع بزرگ انرژی شده‌اند.
  فشارهای بالقوه رزونانسی معمولاً منجر به پارگی فیوزهای ترانسفورماتورهای ولتاژ (VTs)، سوختن VTs یا حتی آسیب به تجهیزات اصلی می‌شود.

• جریان القایی از کویل خاموش‌کننده قوس جریان ظرفیتی زمین‌گیری سیستم را جبران می‌کند و جریان خطا را به کمتر از ۱۰ آمپر کاهش می‌دهد - اجازه خاموش شدن خود به خود قوس الکتریکی را می‌دهد.
• عایق‌بندی در محل خطا می‌تواند به صورت خودکار بازیابی شود.
• احتمال وقوع فشارهای بالقوه متناوب قوسی زمین‌گیری را کاهش می‌دهد.
• در حین خطاهاي تک‌فازی تقارن سیستم حفظ می‌شود و امکان ادامه عملکرد موقت برای یافتن محل خطا فراهم می‌شود.
• با این حال، فقط احتمال را کاهش می‌دهد - نه حذف می‌کند - فشار بالقوه قوسی زمین‌گیری، و مقدار آن را کاهش نمی‌دهد. ضریب فشار بالقوه همچنان بالاست و تنش عایق‌بندی قابل توجهی ایجاد می‌کند - به ویژه برای سیستم‌های کمپکت و کابلی، که ممکن است به خرابی عایق‌بندی یا خطاي دوطرفه منجر شود و باعث خرابی فاجعه‌بار تجهیزات شود.

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