Forståelse av transformatorers nøytral jord kobling

• Sikkerheten, påliteligheten og økonomien til kraftnettet;
• Valg av isolasjonnivå for systemutstyr;
• Overvoltage-nivåer;
• Relébeskyttelsesskjemaer;
• Elektromagnetisk støy i kommunikasjonslinjer.

• Høyfeilstrømssystem: Når det oppstår en enefase-jordfeil, blir den resulterende jordfeilstrømmen svært stor. Eksempler inkluderer systemer med 110 kV og over, samt 380/220 V tre-fase fireledersystemer. Også kjent som effektivt koblet systemer.
• Lavfeilstrømssystem: Under en enefase jordfeil dannes ikke en full kortslutningsløkke, så feilstrømmen er mye mindre enn normal laststrøm. Også kjent som ikke-effektivt koblet systemer.

• Fast koblet nøytral
• Nøytral koblet gjennom en motstand

• Ukoblet nøytral
• Nøytral koblet gjennom en bueavvikler (Petersen-spiral)

• En enefase jordfeil krever umiddelbar utskjedelse av feilaktig utstyr, avbryter strømforsyningen og reduserer påliteligheten.
• Den store kortslutningsstrømmen genererer betydelig elektrodynamisk og termisk stress, som potensielt kan utvide skaden.
• Sterke magnetfelt fra høy feilstrøm forårsaker elektromagnetisk støy til nærliggende kommunikasjons- og signaliseringskretser.
• Under en enefase feil synker spenningen i den defekte fasen til null, mens spenningene i de ukritiske fasene forbli nær normal fasenspenning. Dermed kan utstyrsisolasjonen designes for fasenspenning kun—reduserer kostnader, spesielt nyttig ved høyere spenningsnivåer.

• Høy motstandskobling
• Middels motstandskobling
• Lav motstandskobling

• Tillater automatisk feilutskjedelse og forenkler drift/maintenance.
• Isolerer raskt jordfeil, resulterer i lave overvoltage, eliminering av resonansovervoltage, og tillater bruk av kabler og utstyr med lavere isolasjon.
• Reduserer isolasjonsaldring, forlenger utstyrets levetid og forbedrer påliteligheten.
• Jordfeilstrømmer (hundrevis av amper eller mer) sikrer høy sensitivitet og selektivitet i relébeskyttelsen—ingen behov for kompleks feillinjevalg.
• Reduserer risiko for brann.
• Tillater bruk av glatt ZnO-sparkvern med høy energiabsorpsjon og lav restspenning for overvoltagebeskyttelse.
• Dempet 5. harmoniske komponenter i buejordovervoltage, forhindrer eskalering til fase-mot-fase-feil.

• Høy motstandskobling: Egnet for distribusjonsnettverk med kapasitiv jordstrøm <10 A, store generatører hvor enefase jordstrøm overskrider tillatte grenser, men fortsatt <10 A. Motstandsverdier typisk mellom hundre og tusener av ohm.
• Middels- og lav motstandskobling: Ingen streng grense, men generelt:
• Middels motstand: Nøytral feilstrøm mellom 10 A og 100 A
• Lav motstand: Nøytral feilstrøm >100 A

Disse brukes i byforbrukernett domineret av kabler, kraftverks hjelpesystemer, og store industrielle anlegg—der kapasitive strømmer er høye og midlertidige jordfeil er sjeldne.

• Enfas jordfeilstrøm <10 A; bue slukker seg selv, og isolasjon kan gjenopprettes automatisk.
• Systemets symmetri beholdes; systemet kan fungere midlertidig med en feil for å gi tid til å lokalisere feilen.
• Minimal kommunikasjonsstøy.
• Enkel og økonomisk.
• Hvis kapasitiv strøm >10 A, kan det oppstå sterke periodiske bugekvivalente overspenninger. Disse overspenningene er varige, påvirker hele nettverket, og utgjør alvorlige trusler mot utstyr med svak isolasjon—spesielt roterende maskiner. Slike overspenninger har gjentatte ganger ført til fler-punkt jordfeil, utstyrssving, og store avbrudd.
  Resonanseoverspenninger fører ofte til at sikringer i spenningstransformatorer (VTs) springer, VT-sving eller endog skade på hovedutstyr.

• Induktiv strøm fra buesuppresjonsbobinen kompenserer systemets kapasitive jordstrøm, reduserer feilstrømmen til <10 A—tillater at bue slukker seg selv.
• Isolasjon ved feilpunktet kan gjenopprettes automatisk.
• Reduserer sannsynligheten for periodiske bugekvivalente overspenninger.
• Beholder systemets symmetri under enfasfeil, tillater midlertidig fortsettelse av drift for feillokalisering.
• Men den reduserer bare sannsynligheten—ikke eliminerer—for bugekvivalent overspenning, og reduserer ikke dens størrelse. Overspenningens multiplikator forblir høy, som utgjør betydelig isolasjonsspenning—spesielt farlig for kompakte spenningsavsnitt og kabelsystemer, som kan lide isolasjonsbrudd eller fase-fase kortslutning, som fører til katastrofale utstyrsfeil.

• Den 110 kV eller 220 kV høyvoltsiden av vindparker bruker typisk nøytral jordet via en disjunktor (isolatør).
• Den 35 kV samle siden bruker vanligvis buesuppresjonsbobin eller motstandsgjording.
  • Hvis samlesystemet bruker bare kabellinjer, er kapasitiv strøm relativt stor; derfor anbefales motstandsgjording.