I. न्यूट्रल पाइंट क्या है?
ट्रांसफोर्मर और जनरेटर में, न्यूट्रल पाइंट एक विशिष्ट बिंदु होता है जहाँ इस बिंदु और प्रत्येक बाह्य टर्मिनल के बीच निरपेक्ष वोल्टेज समान होता है। निम्नलिखित आरेख में, बिंदु O न्यूट्रल पाइंट को दर्शाता है।
II. न्यूट्रल पाइंट को ग्राउंड क्यों किया जाता है?
तीन-फेज एसी पावर सिस्टम में न्यूट्रल पाइंट और पृथ्वी के बीच की विद्युत संयोजन विधि को न्यूट्रल ग्राउंडिंग विधि कहा जाता है। यह ग्राउंडिंग विधि सीधे प्रभाव डालती है:
- पावर ग्रिड की सुरक्षा, विश्वसनीयता और आर्थिकता पर;
- सिस्टम उपकरणों के इंसुलेशन स्तर की चयन पर;
- ओवरवोल्टेज स्तर पर;
- रिले सुरक्षा योजनाओं पर;
- संचार लाइनों पर विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप पर।
सामान्यतः, एक पावर ग्रिड की न्यूट्रल ग्राउंडिंग विधि सबस्टेशनों में विभिन्न वोल्टेज स्तरों पर ट्रांसफोर्मर न्यूट्रल पाइंट्स की ग्राउंडिंग विन्यास को संदर्भित करती है।
III. न्यूट्रल ग्राउंडिंग विधियों का वर्गीकरण
विशिष्ट ग्राउंडिंग विधियों को पेश करने से पहले दो महत्वपूर्ण अवधारणाओं को स्पष्ट करना आवश्यक है: उच्च-ग्राउंड-फाल्ट-करंट सिस्टम और निम्न-ग्राउंड-फाल्ट-करंट सिस्टम।
- उच्च-ग्राउंड-फाल्ट-करंट सिस्टम: जब एक-फेज-टू-ग्राउंड फाल्ट होता है, तो परिणामी ग्राउंड फाल्ट करंट बहुत बड़ा होता है। उदाहरण के लिए, 110 kV और ऊपर के रेटेड सिस्टम, और 380/220 V तीन-फेज चार-तारी सिस्टम। इसे भी प्रभावी रूप से ग्राउंडिंग सिस्टम कहा जाता है।
- निम्न-ग्राउंड-फाल्ट-करंट सिस्टम: एक-फेज ग्राउंड फाल्ट के दौरान, पूर्ण शॉर्ट-सर्किट लूप नहीं बनता, इसलिए फाल्ट करंट सामान्य लोड करंट से बहुत कम होता है। इसे भी प्रभावी रूप से ग्राउंडिंग नहीं किया गया सिस्टम कहा जाता है।
प्रभावी रूप से ग्राउंडिंग सिस्टम शामिल हैं:
- ठोस ग्राउंडिंग न्यूट्रल
- रेजिस्टर के माध्यम से ग्राउंडिंग न्यूट्रल
प्रभावी रूप से ग्राउंडिंग नहीं किया गया सिस्टम शामिल हैं:
- अग्राउंडिंग न्यूट्रल
- आर्क सप्रेशन कोइल (पीटरसन कोइल) के माध्यम से ग्राउंडिंग न्यूट्रल
1. ठोस ग्राउंडिंग न्यूट्रल
विशेषताएँ:
- एक-फेज ग्राउंड फाल्ट के लिए तुरंत फाल्टी उपकरण को ट्रिप करना आवश्यक होता है, जिससे पावर सप्लाई टूट जाती है और विश्वसनीयता कम हो जाती है।
- बड़ा शॉर्ट-सर्किट करंट बड़े विद्युत-संचारिक और ऊष्मीय तनाव उत्पन्न करता है, जो क्षति बढ़ा सकता है।
- उच्च फाल्ट करंट से उत्पन्न मजबूत चुंबकीय क्षेत्र निकटवर्ती संचार और संकेत लाइनों पर विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप का कारण बनता है।
- एक-फेज फाल्ट के दौरान, फाल्टित फेज वोल्टेज शून्य हो जाता है, जबकि अफाल्टित फेज वोल्टेज सामान्य फेज वोल्टेज के निकट रहता है। इसलिए, उपकरणों का इंसुलेशन केवल फेज वोल्टेज के लिए डिजाइन किया जा सकता है - जो लागत को कम करता है, विशेष रूप से उच्च वोल्टेज स्तरों पर लाभदायक होता है।
अनुप्रयोग:
इस्तेमाल किया जाता है 110 kV और उच्च वोल्टेज सिस्टमों में।
2. रेजिस्टर के माध्यम से ग्राउंडिंग न्यूट्रल
यह विधि विभाजित है:
- उच्च-रेजिस्टेंस ग्राउंडिंग
- मध्य-रेजिस्टेंस ग्राउंडिंग
- निम्न-रेजिस्टेंस ग्राउंडिंग
लाभ:
- स्वचालित फाल्ट निकासी की सुविधा और संचालन/रखरखाव को सरल बनाता है।
- ग्राउंड फाल्ट को तेजी से अलग करता है, जिससे ओवरवोल्टेज कम होती है, रिझोनेंट ओवरवोल्टेज का निराकरण होता है, और निम्न-इंसुलेशन-ग्रेड केबल और उपकरणों का उपयोग संभव होता है।
- इंसुलेशन की उम्र बढ़ती है, उपकरणों की लंबी जीवनावधि और विश्वसनीयता में सुधार होता है।
- ग्राउंड फाउल्ट करंट (सैकड़ों ऐम्पियर या अधिक) रिले सुरक्षा की उच्च संवेदनशीलता और चयनता को सुनिश्चित करता है - जटिल फाउल्ट लाइन चयन की आवश्यकता नहीं होती।
- आग की संभावना कम होती है।
- उच्च ऊर्जा अवशोषण और निम्न अवशेष वोल्टेज वाले गैपलेस ZnO सर्ज आरेस्टर्स का उपयोग ओवरवोल्टेज सुरक्षा के लिए किया जा सकता है।
- आर्क ग्राउंडिंग ओवरवोल्टेज में 5वें हार्मोनिक घटकों को दबाता है, जिससे फेज-टू-फेज फाल्ट तक की गति रोकी जा सकती है।
अनुप्रयोग क्षेत्र:
- उच्च-रेजिस्टेंस ग्राउंडिंग: क्षमतात्मक ग्राउंड करंट <10 A के वितरण नेटवर्क, बड़े जनरेटर जहाँ एक-फेज ग्राउंड करंट स्वीकार्य सीमा से अधिक होता है लेकिन <10 A तक रहता है। रेजिस्टेंस मान आमतौर पर सैकड़ों से हजारों ओहम के बीच होते हैं।
- मध्य- और निम्न-रेजिस्टेंस ग्राउंडिंग: कोई सख्त सीमा नहीं, लेकिन आमतौर पर:
- मध्य रेजिस्टेंस: न्यूट्रल फाल्ट करंट 10 A और 100 A
- निम्न रेजिस्टेंस: न्यूट्रल फाल्ट करंट >100 A
यीहर प्रयोग गरिन्छन् केबलबाट नियन्त्रित शहरी वितरण नेटवर्कमा, पावर प्लान्ट सहायक प्रणालीमा, र ठूला औद्योगिक उत्पादनमा—जहाँ क्षमतात्मक धारा उच्च रहन्छ र अस्थिर माटो फाउल्ट दुर्लभ छन्।
३. अनग्राउंडेड न्यूट्रल
विशेषताहरू:
- एकल-फेज ग्राउंड फाउल्ट करेन्ट <10 A; आर्क स्वयं ही बुझ्छ, र इन्सुलेशन स्वयं ही पुनर्स्थापित हुन सक्छ।
- सिस्टम सममिति बनेको रहन्छ; सिस्टम फाउल्ट लोकेशनको लागि समय दिन फाउल्टसँग अस्थायी रूपमा संचालन गर्न सक्छ।
- न्यूनतम संचार अवरोध।
- साधारण र आर्थिक।
- तर, यदि कैपेसिटिभ करेन्ट >10 A, उच्च-मात्रा अनवरत आर्क ग्राउंडिङ ओवरवोल्टेजहरू हुन सक्छ। यी ओवरवोल्टेजहरू लामो रहन्छन्, सम्पूर्ण नेटवर्कलाई प्रभाव दिन्छ, र कमजोर इन्सुलेशनको उपकरणलाई गम्भीर खतरा लगाउँछ—विशेष गरी रोटेटिङ मशीनहरू। यी ओवरवोल्टेजहरू बारम्बार बहुबिन्दु ग्राउंड फाउल्ट, उपकरणहरूको ज्वलन, र महत्वपूर्ण अवस्थापन गरिएका छन्।
रिझोनेन्ट ओवरवोल्टेजहरू अक्सर वोल्टेज ट्रान्सफार्मर (VTs) मा फ्युज फ्लाइ गर्छ, VT ज्वलन, वा यदि भने मुख्य उपकरण नष्ट हुन्छ।
प्रयोग:
यो ओव्हरहेड-लाइन-डोमिनेटेड डिस्ट्रिब्युशन नेटवर्क को लागि उपयुक्त छ जहाँ कैपेसिटिभ ग्राउंड करेन्ट <10 A र यहाँ ६०-७०% एकल-फेज फाउल्टहरू स्थायी हुन्छन् र तुरुन्त ट्रिपिङ अवांछनीय छ।
४. एक आर्क सप्रेशन कोइल (पेटर्सन कोइल) द्वारा न्यूट्रल ग्राउंडिङ
विशेषताहरू:
- आर्क सप्रेशन कोइलबाट आने इनडक्टिभ करेन्ट सिस्टमको कैपेसिटिभ ग्राउंड करेन्टलाई कम्पन्सेट गर्छ, फाउल्ट करेन्टलाई <10 A लाई घटाउँछ—आर्क स्वयं ही बुझ्न दिन।
- फाउल्ट बिन्दुमा इन्सुलेशन स्वयं ही पुनर्स्थापित हुन सक्छ।
- अनवरत आर्क ग्राउंडिङ ओवरवोल्टेजहरूको संभावना कम गर्छ।
- एकल-फेज फाउल्टको दौरान सिस्टम सममिति बनेको रहन्छ, फाउल्ट लोकेशनको लागि अस्थायी रूपमा संचालन गर्न सकिन्छ।
- तर, यो फेक्ट यो फक्त अनवरत आर्क ग्राउंडिङ ओवरवोल्टेजको संभावना कम गर्छ—नष्ट गर्दैन—र यसको मात्रा कम गर्दैन। ओवरवोल्टेज गुणांक उच्च रहन्छ, इन्सुलेशनमा महत्वपूर्ण दबाब लगाउँछ—विशेष गरी कम्पैक्ट स्विचगियर र केबल सिस्टमहरू को लागि, जहाँ इन्सुलेशन ब्रेकडाउन वा फेज-बीच शार्ट सर्किट हुन सक्छ, जसले उपकरणहरूको नष्ट हुन सक्छ।
प्रयोग:
यो ओव्हरहेड-लाइन-डोमिनेटेड ग्रिडहरू को लागि प्रयोग गरिन्छ जहाँ कैपेसिटिभ ग्राउंड करेन्ट >10 A र स्थायी एकल-फेज फाउल्टहरू बारम्बार हुन्छन्।
IV. वायु फार्महरूमा प्रयोग
- वायु फार्महरूको ११० kV वा २२० kV उच्च वोल्टेज तिर सामान्यतया डिस्कनेक्टर (इसोलेटर) द्वारा न्यूट्रल ग्राउंडिङ प्रयोग गरिन्छ।
- वायु फार्महरूको ३५ kV कलेक्टर सिस्टम तिर सामान्यतया आर्क सप्रेशन कोइल वा रेसिस्टर ग्राउंडिङ प्रयोग गरिन्छ।
- यदि कलेक्टर सिस्टम सबै केबल लाइनहरू प्रयोग गर्छ, कैपेसिटिभ करेन्ट धेरै छ; त्यसैले, रेसिस्टर ग्राउंडिङ सिफारिस गरिन्छ।