Pag-unawa sa Neutral Grounding ng Transformer

• Ang kaligtasan, reliabilidad, at ekonomiya ng power grid;
• Paggamit ng insulation levels para sa mga equipment ng sistema;
• Mga lebel ng overvoltage;
• Mga skema ng relay protection;
• Elektromagnetikong interference sa mga communication lines.

• High-Ground-Fault-Current System: Kapag nangyari ang single-phase-to-ground fault, ang resultang ground fault current ay napakalaki. Halimbawa nito ang mga sistema na may rating na 110 kV at pataas, pati na rin ang mga 380/220 V three-phase four-wire systems. Kilala rin bilang effectively grounded systems.
• Low-Ground-Fault-Current System: Sa panahon ng single-phase ground fault, walang kompleto na short-circuit loop na nabubuo, kaya ang fault current ay maraming mas maliit kaysa sa normal na load current. Kilala rin bilang non-effectively grounded systems.

• Solidly grounded neutral
• Neutral grounded through a resistor

• Ungrounded neutral
• Neutral grounded through an arc suppression coil (Petersen coil)

• Ang single-phase ground fault ay nangangailangan ng agad na tripping ng faulty equipment, pagputol ng power supply, at pagbawas ng reliabilidad.
• Ang malaking short-circuit current ay nagdudulot ng malaking electrodynamic at thermal stress, na maaaring palawakin ang pinsala.
• Ang malakas na magnetic fields mula sa mataas na fault currents ay nagdudulot ng electromagnetic interference sa mga nearby communication at signaling circuits.
• Sa panahon ng single-phase fault, ang faulted phase voltage ay bumababa sa zero, habang ang unfaulted phase voltages ay nananatili malapit sa normal na phase voltage. Kaya, ang equipment insulation ay maaaring disenyo para lamang sa phase voltage—na nagbabawas ng cost, lalo na kapaki-pakinabang sa mas mataas na voltage levels.

• High-resistance grounding
• Medium-resistance grounding
• Low-resistance grounding

• Nagbibigay-daan para sa automatic fault clearance at simplifies operation/maintenance.
• Mabilis na naghihiwalay ng ground faults, na nagreresulta sa mababang overvoltages, pag-alis ng resonant overvoltages, at pagsasagawa ng mas mababang-insulation-grade cables at equipment.
• Nagbabawas ng insulation aging, nagpapahaba ng buhay ng equipment, at nagpapabuti ng reliabilidad.
• Ang ground fault currents (hundreds of amperes or more) ay nag-aasure ng mataas na sensitivity at selectivity ng relay protection—walang pangangailangan para sa komplikadong fault line selection.
• Nagbabawas ng panganib ng sunog.
• Nagbibigay-daan para sa paggamit ng gapless ZnO surge arresters na may mataas na energy absorption at mababang residual voltage para sa overvoltage protection.
• Nag-suppress ng 5th harmonic components sa arc grounding overvoltages, na nagpapahintulot sa pag-iwas sa escalation to phase-to-phase faults.

• High-resistance grounding: Katugon sa mga distribution networks na may capacitive ground current <10 A, malalaking generators kung saan ang single-phase ground current ay lumampas sa pinahihintulutang limit pero nananatili <10 A. Ang resistance values ay karaniwang nasa range ng hundreds to thousands of ohms.
• Medium- and low-resistance grounding: Walang mahigpit na boundary, ngunit sa pangkalahatan:
• Medium resistance: Neutral fault current sa pagitan ng 10 A at 100 A
• Low resistance: Neutral fault current >100 A

Ang mga ito ay ginagamit sa urbang pamamahagi ng network na pinaghaharian ng kable, sistematikong pagsuporta ng power plant, at malalaking industriyal na planta—kung saan ang mga kapasitibong current ay mataas at ang mga pansamantalang ground fault ay bihira.

• Ang kasalukuyang ground fault current ng single-phase ay <10 A; ang ark ay nagpapatay sa sarili, at maaaring makapag-recover ang insulation nang automatiko.
• Nanatiling simetriko ang sistema; maaari itong magpatuloy ng operasyon nang pansamantalang may fault upang bigyan ng oras ang paghahanap ng lokasyon ng fault.
• Minimong interference sa komunikasyon.
• Simple at ekonomikal.
• Ngunit, kung ang capacitive current >10 A, mga mataas na magnitude na intermittent arc grounding overvoltages maaaring mangyari. Ang mga overvoltage na ito ay matagal, nakakaapekto sa buong network, at nagbibigay ng seryosong banta sa mga equipment na may mahinang insulation—lalo na ang mga rotating machines. Ang mga overvoltage na ito ay paulit-ulit na nagdudulot ng multi-point ground faults, burnout ng equipment, at malaking power outages.
  Ang resonant overvoltages ay madalas nagdudulot ng blown fuses sa mga voltage transformers (VTs), VT burnout, o kahit na damage sa pangunahing equipment.

• Ang inductive current mula sa arc suppression coil ay nag-compensate sa capacitive ground current ng sistema, binabawasan ang fault current hanggang <10 A—pinapayagan ang self-extinction ng ark.
• Maaaring makapag-recover nang automatiko ang insulation sa fault point.
• Binabawasan ang probabilidad ng intermittent arc grounding overvoltages.
• Nanatiling simetriko ang sistema sa panahon ng single-phase faults, pinapayagan ang pansamantalang patuloy na operasyon para sa paghahanap ng fault.
• Ngunit, ito ay binabawasan lamang ang probabilidad—hindi inililipas—ng arc grounding overvoltage, at hindi ito binabawasan ang magnitude nito. Ang multiplier ng overvoltage ay nananatiling mataas, nagbibigay ng seryosong stress sa insulation—lalo na kapanganakan para sa mga compact switchgear at cable systems, na maaaring magkaroon ng insulation breakdown o phase-to-phase short circuits, nagdudulot ng katastropikal na failure ng equipment.

• Ang 110 kV o 220 kV high-voltage side ng mga wind farms ay tipikal na gumagamit ng neutral grounding via disconnector (isolator).
• Ang 35 kV collector system side karaniwang gumagamit ng arc suppression coil o resistor grounding.
  • Kung ang collector system ay gumagamit ng all-cable lines, ang capacitive current ay relatibong malaki; kaya, inirerekomenda ang resistor grounding.