Förstå Transformer Neutral Grounding

• Säkerheten, tillförlitligheten och ekonomin i elkraftnätet;
• Val av isoleringsnivåer för systemutrustning;
• Överspänningsnivåer;
• Reläskyddsscheman;
• Elektromagnetisk störning av kommunikationslinjer.

• System med hög felström vid jordfel: När ett enfas-jordfel uppstår är den resulterande jordfelströmmen mycket stor. Exempel inkluderar system med spänningsnivåer på 110 kV och över, samt 380/220 V trefas-fyrfilssystem. Även känd som effektivt jordade system.
• System med låg felström vid jordfel: Vid ett enfas-jordfel bildas ingen fullständig kortslutningsloop, så felströmmen är mycket mindre än normal belastningsström. Även känd som icke-effektivt jordade system.

• Solid jordad neutral
• Neutral jordad genom en resistor

• Ujordad neutral
• Neutral jordad genom en bågningsdämpare (Petersen-spole)

• Ett enfas-jordfel kräver omedelbar utlösning av den defekta utrustningen, vilket avbryter strömförsörjningen och minskar tillförlitligheten.
• Den stora kortslutningsströmmen genererar betydande elektrodynamisk och termisk stress, vilket kan leda till utökad skada.
• Kraftiga magnetfält från höga felströmmar orsakar elektromagnetisk störning av närliggande kommunikations- och signalcirkuit.
• Under ett enfasfel sjunker felfasetens spänning till noll, medan ofelfasens spänningar förblir nära normal fasvoltage. Således kan utrustningsisolering designas för fasvoltage endast—vilket minskar kostnaden, särskilt gynnsamt vid högre spänningsnivåer.

• Högresistansjordning
• Medelresistansjordning
• Lågresistansjordning

• Tillåter automatisk feletablering och förenklar drift och underhåll.
• Isolerar snabbt jordfel, vilket ger låga överspänningsnivåer, eliminering av resonansöverspänningsnivåer och möjlighet att använda kablar och utrustning med lägre isoleringsklass.
• Minskar isoleringsåldring, förlänger utrustningens livslängd och förbättrar tillförlitligheten.
• Jordfelströmmar (hundratals amper eller mer) säkerställer hög känslighet och selektivitet av reläskydd—ingen komplex val av felrad krävs.
• Minskar brandrisk.
• Tillåter användning av gaplösa ZnO-surgearrestorer med hög energiabsorption och låg restspänning för överspänningskydd.
• Undertrycker 5:e harmoniska komponenter i bågningsöverspänningsnivåer, vilket förhindrar eskalering till fas-till-fasfel.

• Högresistansjordning: Lämplig för distributionsnät med kapacitiv jordström <10 A, stora generatorer där enfas-jordström överstiger tillåtna gränser men fortfarande <10 A. Resistansvärden ligger vanligtvis mellan hundra till tusentals ohm.
• Medel- och lågresistansjordning: Ingen strikt gräns, men generellt:
• Medelresistans: Neutral felström mellan 10 A och 100 A
• Lågresistans: Neutral felström >100 A

Dessa används i stadsnät dominerade av kabler, kraftverksbistånds system, och stora industriella anläggningar—där kapacitiva strömmar är höga och tillfälliga jordfel är sällsynta.

• Strömmen vid enfasig jordfel <10 A; bågen släcker sig själv och isoleringen kan återhämta sig automatiskt.
• Systemets symmetri bevaras; systemet kan fungera tillfälligt med ett fel för att ge tid att lokalisera felet.
• Minimal kommunikationsstörning.
• Enkelt och ekonomiskt.
• Men om kapacitiv ström >10 A, kan högintensiva intermittenta bågjordningsöverspänningar uppstå. Dessa överspänningar är långvariga, påverkar hela nätet och utgör allvarliga hot mot utrustning med svag isolering—särskilt roterande maskiner. Sådana överspänningar har upprepade gånger orsakat flerfaldiga jordfel, utrustningsbränder och stora driftstörningar.
  Resonansöverspänningar leder ofta till brända säkringar i spänningsomvandlare (VT), VT-bränder eller till och med skada på huvudutrustning.

• Den induktiva strömmen från bågsuppressionsbobinen kompenserar systemets kapacitiva jordström, vilket minskar felströmmen till <10 A—vilket tillåter bågens självsläckning.
• Isoleringen vid felpunkten kan återhämta sig automatiskt.
• Minskar sannolikheten för intermittenta bågjordningsöverspänningar.
• Bevarar systemets symmetri under enfasiga fel, vilket möjliggör tillfällig fortsatt drift för felplacering.
• Men det minskar bara sannolikheten—inte eliminerar—för bågjordningsöverspänning, och gör inte magnituden mindre. Överspänningstillväxeln förblir hög, vilket innebär betydande isoleringsbelastning—särskilt farligt för kompakt växelutrustning och kabelsystem, som kan drabbas av isoleringsbrott eller fas-till-fas kortslutning, vilket leder till katastrofala utrustningsfel.

• Den 110 kV eller 220 kV högspänningsidan i vindparker använder vanligtvis neutral jordning via en avkopplare (isolator).
• Den 35 kV samlarsystemsidan använder vanligtvis bågsuppressionsbobin eller resistorjordning.
  • Om samlarsystemet använder bara kabellinjer, är den kapacitiva strömmen relativt stor; därför rekommenderas resistorjordning.