Memahami Penyatuan Neutral Transformator

• Keamanan, kebolehpercayaan, dan ekonomi grid kuasa;
• Pilihan tahap pengasingan untuk peralatan sistem;
• Tahap overvoltan;
• Skim perlindungan relay;
• Gangguan elektromagnetik terhadap garis komunikasi.

• Sistem Arus Kesalahan Tanah Tinggi: Apabila kesalahan fasa tunggal ke tanah berlaku, arus kesalahan tanah yang dihasilkan sangat besar. Contoh termasuk sistem yang berperingkat 110 kV dan lebih tinggi, serta sistem tiga fasa empat way 380/220 V. Juga dikenali sebagai sistem yang diground dengan efektif.
• Sistem Arus Kesalahan Tanah Rendah: Semasa kesalahan fasa tunggal ke tanah, tidak ada gelung kesalahan pendek lengkap yang terbentuk, jadi arus kesalahan jauh lebih kecil daripada arus beban normal. Juga dikenali sebagai sistem yang tidak diground dengan efektif.

• Neutral diground secara solid
• Neutral diground melalui resistor

• Neutral tidak diground
• Neutral diground melalui koil pemadam ark (koil Petersen)

• Kesalahan fasa tunggal memerlukan pengecutan segera peralatan yang rosak, mengganggu bekalan kuasa dan mengurangkan kebolehpercayaan.
• Arus pendek yang besar menghasilkan tekanan elektrodinamik dan termal yang signifikan, mungkin mengembangkan kerosakan.
• Medan magnet yang kuat dari arus kesalahan yang tinggi menyebabkan gangguan elektromagnetik terhadap litar komunikasi dan isyarat berdekatan.
• Semasa kesalahan fasa tunggal, voltan fasa yang rosak turun menjadi sifar, manakala voltan fasa yang tidak rosak tetap hampir normal. Oleh itu, isolasi peralatan boleh direka untuk voltan fasa sahaja—mengurangkan kos, terutamanya bermanfaat pada tahap voltan yang lebih tinggi.

• Grounding dengan rintangan tinggi
• Grounding dengan rintangan sederhana
• Grounding dengan rintangan rendah

• Membolehkan penyelesaian kesalahan automatik dan memudahkan operasi/pemeliharaan.
• Menyegerakan isolasi kesalahan tanah, menghasilkan overvoltan yang rendah, menghapuskan overvoltan resonan, dan membolehkan penggunaan kabel dan peralatan dengan tahap isolasi yang lebih rendah.
• Mengurangkan penuaan isolasi, memanjangkan hayat peralatan, dan meningkatkan kebolehpercayaan.
• Arus kesalahan tanah (beratus-ratus amper atau lebih) memastikan sensitiviti dan selektiviti perlindungan relay yang tinggi—tidak perlu pilihan garis kesalahan yang rumit.
• Mengurangkan risiko kebakaran.
• Membolehkan penggunaan pemutus serakan ZnO tanpa jurang dengan penyerapan tenaga yang tinggi dan voltan sisa yang rendah untuk perlindungan overvoltan.
• Menghambat komponen harmonik kelima dalam overvoltan grounding ark, mencegah eskalasi kepada kesalahan fasa-ke-fasa.

• Grounding dengan rintangan tinggi: Sesuai untuk rangkaian pengagihan dengan arus kapasitif tanah <10 A, jana besar di mana arus tanah fasa tunggal melebihi had yang dibenarkan tetapi masih <10 A. Nilai rintangan biasanya berkisar dari ratusan hingga ribuan ohm.
• Grounding dengan rintangan sederhana dan rendah: Tiada batasan ketat, tetapi secara umum:
• Rintangan sederhana: Arus kesalahan neutral antara 10 A dan 100 A
• Rintangan rendah: Arus kesalahan neutral >100 A

Ini digunakan dalam rangkaian agihan bandar yang didominasi oleh kabel, sistem bantu loji janakuasa, dan loji industri berskala besar—di mana arus kapasitif tinggi dan kegagalan tanah sementara jarang berlaku.

• Arus gangguan tanah fasa tunggal <10 A; busur api padam sendiri, dan isolasi mungkin pulih secara automatik.
• Simetri sistem dipertahankan; sistem boleh beroperasi sementara dengan gangguan untuk membolehkan masa untuk mencari lokasi gangguan.
• Gangguan komunikasi minimal.
• Sederhana dan ekonomis.
• Namun, jika arus kapasitif >10 A, tegangan lampaui yang tinggi dan berselang-seli akibat pembumian busur api mungkin berlaku. Tegangan lampaui ini bertahan lama, mempengaruhi seluruh rangkaian, dan membawa ancaman serius kepada peralatan dengan isolasi lemah—terutamanya mesin putar. Tegangan lampaui seperti ini telah berulang kali menyebabkan gangguan tanah di beberapa titik, kerusakan peralatan, dan gangguan besar.
  Tegangan lampaui resonan sering menyebabkan fusible pada transformer tegangan (VT) meletup, VT terbakar, atau bahkan kerosakan peralatan utama.

• Arus induktif dari kawat pemadam busur mengimbangi arus tanah kapasitif sistem, mengurangkan arus gangguan ke <10 A—membolehkan pemadaman busur api sendiri.
• Isolasi di titik gangguan boleh pulih secara automatik.
• Mengurangkan kebarangkalian tegangan lampaui akibat pembumian busur api yang berselang-seli.
• Menjaga simetri sistem semasa gangguan fasa tunggal, membolehkan operasi sementara untuk mencari lokasi gangguan.
• Namun, ia hanya mengurangkan kebarangkalian—bukan menghapuskan—tegangan lampaui akibat pembumian busur api, dan tidak mengurangkan magnitudnya. Pengganda tegangan lampaui tetap tinggi, membawa tekanan isolasi yang signifikan—terutamanya berbahaya bagi sistem switchgear padat dan kabel, yang mungkin mengalami kerosakan isolasi atau hubungan pendek antara fasa, menyebabkan kegagalan peralatan yang bencana.

• Sisi 110 kV atau 220 kV voltan tinggi ladang angin biasanya menggunakan pembumian neutral melalui disconnector (isolator).
• Sisi 35 kV sistem pengumpul biasanya menggunakan pembumian melalui kawat pemadam busur atau resistor.
  • Jika sistem pengumpul menggunakan garis kabel sepenuhnya, arus kapasitif relatif besar; oleh itu, pembumian melalui resistor direkomendasikan.