การเข้าใจการต่อกราวด์ของทรานสฟอร์เมอร์แบบกลาง

• ความปลอดภัย ความเชื่อถือได้ และเศรษฐศาสตร์ของระบบไฟฟ้า;
• การเลือกระดับฉนวนของอุปกรณ์ระบบ;
• ระดับแรงดันเกิน;
• แผนการป้องกันรีเลย์;
• การรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้ากับสายสื่อสาร.

• ระบบกระแสไฟฟ้าผิดปกติสูง: เมื่อเกิดความผิดปกติระหว่างเฟสเดียวกับดิน กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการผิดปกติจะมีขนาดใหญ่มาก ตัวอย่างเช่น ระบบที่มีระดับแรงดัน 110 kV หรือสูงกว่า รวมถึง ระบบสามเฟสสี่สาย 380/220 V ยังเรียกว่า ระบบต่อลงดินอย่างมีประสิทธิภาพ.
• ระบบกระแสไฟฟ้าผิดปกติต่ำ: ระหว่างความผิดปกติระหว่างเฟสเดียวกับดิน จะไม่เกิดวงจรป้อนกลับเต็มรูปแบบ ทำให้กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการผิดปกติมีขนาดเล็กกว่ากระแสโหลดปกติมาก ยังเรียกว่า ระบบต่อลงดินไม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ.

• ต่อจุดกลางลงดินโดยตรง
• ต่อจุดกลางลงดินผ่านตัวต้านทาน

• จุดกลางไม่ต่อลงดิน
• ต่อจุดกลางลงดินผ่านคอยล์กำจัดอาร์ก (Petersen coil)

• ความผิดปกติระหว่างเฟสเดียวต้องการการตัดวงจรของอุปกรณ์ที่ผิดปกติทันที ทำให้หยุดการจ่ายไฟและลดความเชื่อถือได้
• กระแสไฟฟ้าสั้นที่มีขนาดใหญ่สร้างแรงดันไฟฟ้าและความร้อนที่สูง อาจทำให้ความเสียหายขยายตัว
• สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติสูงทำให้เกิดการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้ากับวงจรสื่อสารและสัญญาณใกล้เคียง
• ระหว่างความผิดปกติระหว่างเฟสเดียว แรงดันเฟสที่ผิดปกติจะลดลงเป็นศูนย์ ในขณะที่แรงดันเฟสที่ไม่ผิดปกติยังคงอยู่ที่ระดับแรงดันเฟสปกติ ดังนั้น สามารถออกแบบฉนวนสำหรับอุปกรณ์เพื่อรองรับแรงดันเฟสเท่านั้น—ลดค่าใช้จ่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ระดับแรงดันสูง

• ต่อลงดินผ่านตัวต้านทานความต้านทานสูง
• ต่อลงดินผ่านตัวต้านทานความต้านทานปานกลาง
• ต่อลงดินผ่านตัวต้านทานความต้านทานต่ำ

• ช่วยให้มีการกำจัดความผิดปกติโดยอัตโนมัติและทำให้การดำเนินงานและการบำรุงรักษาง่ายขึ้น
• แยกความผิดปกติระหว่างเฟสเดียวได้อย่างรวดเร็ว ทำให้แรงดันเกินต่ำ กำจัดแรงดันเกินจากการสั่นสะเทือน และอนุญาตให้ใช้สายเคเบิลและอุปกรณ์ที่มีระดับฉนวนต่ำ
• ลดการเสื่อมสภาพของฉนวน เพิ่มอายุการใช้งานของอุปกรณ์ และเพิ่มความเชื่อถือได้
• กระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติ (หลายร้อยแอมแปร์หรือมากกว่า) ทำให้มีความไวและความเฉพาะเจาะจงในการป้องกันรีเลย์—ไม่จำเป็นต้องมีการเลือกสายผิดปกติที่ซับซ้อน
• ลดความเสี่ยงของการเกิดไฟไหม้
• อนุญาตให้ใช้ตัวต้านทานแรงดันเกิน ZnO ที่ไม่มีช่องว่าง มีความสามารถในการดูดซับพลังงานสูง และมีแรงดันตกค้างต่ำสำหรับการป้องกันแรงดันเกิน
• ลดส่วนประกอบฮาร์โมนิกลำดับที่ 5 ในแรงดันเกินจากการต่อลงดินด้วยอาร์ก ป้องกันการขยายตัวเป็นความผิดปกติระหว่างเฟส

• ต่อลงดินผ่านตัวต้านทานความต้านทานสูง: เหมาะสำหรับเครือข่ายการกระจายที่มีกระแสไฟฟ้าผิดปกติทางความจุ <10 A สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่กระแสไฟฟ้าผิดปกติระหว่างเฟสเดียวเกินขีดจำกัดที่ยอมรับได้แต่ยัง <10 A ค่าความต้านทานมักอยู่ในช่วง หลายร้อยถึงหลายพันโอห์ม.
• ต่อลงดินผ่านตัวต้านทานความต้านทานปานกลางและต่ำ: ไม่มีขอบเขตที่เข้มงวด แต่โดยทั่วไป:
• ความต้านทานปานกลาง: กระแสไฟฟ้าที่จุดกลางระหว่าง 10 A ถึง 100 A
• ความต้านทานต่ำ: กระแสไฟฟ้าที่จุดกลาง >100 A

อุปกรณ์เหล่านี้ใช้ในเครือข่ายจ่ายไฟในเขตเมืองที่มีสายเคเบิลเป็นหลัก, ระบบเสริมของโรงไฟฟ้า และโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่—ซึ่งมีกระแสความจุสูงและเกิดเหตุขัดข้องชั่วคราวกับพื้นดินได้ยาก

• กระแสไฟฟ้ารั่วไหลลงพื้นดินในกรณีขัดข้องเฟสเดียว <10 A; ประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะดับเอง และฉนวนอาจฟื้นตัวกลับสู่สภาพปกติได้อัตโนมัติ
• รักษาสมดุลของระบบไว้ได้; ระบบสามารถดำเนินการต่อไปชั่วคราวแม้อยู่ในภาวะขัดข้อง เพื่อให้มีเวลาในการระบุตำแหน่งขัดข้อง
• ก่อให้เกิดการรบกวนการสื่อสารน้อยมาก
• เรียบง่ายและประหยัดค่าใช้จ่าย
• อย่างไรก็ตาม หากกระแสความจุ >10 A จะเกิด แรงดันเกินจากการลัดวงจรแบบอาร์คเป็นจังหวะๆ ที่มีขนาดสูงมาก ซึ่งแรงดันเกินดังกล่าวมีระยะเวลานาน มีผลต่อเครือข่ายทั้งระบบ และก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่ออุปกรณ์ที่มีฉนวนอ่อนแอ โดยเฉพาะเครื่องจักรหมุน แรงดันเกินดังกล่าวเคยทำให้เกิดขัดข้องแบบรั่วลงพื้นดินหลายจุด อุปกรณ์ไหม้เสียหาย และระบบไฟฟ้าหยุดทำงานอย่างรุนแรงซ้ำแล้วซ้ำเล่า
  แรงดันเกินจากปรากฏการณ์เรโซแนนซ์มักทำให้ฟิวส์ของตัวแปลงแรงดัน (VT) ขาด ตัวแปลงแรงดันไหม้เสียหาย หรือแม้กระทั่งอุปกรณ์หลักเสียหาย

• กระแสเหนี่ยวนำจากคอยล์ลดอาร์คจะชดเชยกระแสความจุรั่วลงพื้นดินของระบบ ทำให้กระแสขัดข้องลดลงต่ำกว่า 10 A ซึ่งช่วยให้อาร์คดับเองได้
• ฉนวนที่จุดขัดข้องสามารถฟื้นตัวกลับสู่สภาพปกติได้อัตโนมัติ
• ลดโอกาสในการเกิดแรงดันเกินจากการลัดวงจรแบบอาร์คเป็นจังหวะๆ
• รักษาสมดุลของระบบไว้ได้แม้ในกรณีขัดข้องเฟสเดียว ทำให้ระบบสามารถดำเนินการต่อไปชั่วคราวเพื่อให้มีเวลาในการระบุตำแหน่งขัดข้อง
• อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ ลดเพียงความน่าจะเป็น แต่ไม่สามารถกำจัดแรงดันเกินจากการลัดวงจรแบบอาร์คได้โดยสิ้นเชิง และ ไม่สามารถลดขนาดของแรงดันเกินได้ ค่าตัวคูณแรงดันเกินยังคงสูงอยู่ ซึ่งก่อให้เกิดความเครียดต่อฉนวนอย่างรุนแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นอันตรายต่อ อุปกรณ์สวิตช์เกียร์แบบคอมแพกต์และระบบสายเคเบิล ซึ่งอาจเกิดการล้มเหลวของฉนวนหรือเกิดการลัดวงจรระหว่างเฟส ส่งผลให้อุปกรณ์เสียหายอย่างรุนแรง

• ด้านแรงดันสูง 110 kV หรือ 220 kV ของฟาร์มลม มักใช้ การต่อพื้นดินจุดศูนย์กลางผ่านดิสคอนเนกเตอร์ (isolator).
• ด้านระบบรวบรวมพลังงาน 35 kV มักใช้ การต่อพื้นดินด้วยคอยล์ลดอาร์คหรือตัวต้านทาน.
  • หากระบบรวบรวมพลังงานใช้ สายเคเบิลทั้งหมด กระแสความจุจะมีค่าค่อนข้างสูง ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้ การต่อพื้นดินด้วยตัวต้านทาน.