Trasformatör Nötr Bağlantısını Anlama

• Güç ağının güvenliği, güvenilirliği ve ekonomisi;
• Sistem ekipmanları için yalıtım seviyelerinin seçimi;
• Aşırı gerilim seviyeleri;
• Röle koruma şemaları;
• İletişim hatlarıyla elektromanyetik interferans.

• Yüksek Toprak Hata Akımı Sistemi: Tek fazlı toprak hatası olduğunda, oluşan toprak hata akımı çok büyüktür. Örnek olarak,  110 kV ve üzeri değerlendirilen sistemler ve 380/220 V üç fazlı dört tel sistemi. Ayrıca etkin topraklanmış sistemler olarak bilinir.
• Düşük Toprak Hata Akımı Sistemi: Tek fazlı toprak hatası sırasında tam bir kısa devre döngüsü oluşmaz, bu nedenle hata akımı normal yük akımından çok daha küçüktür. Ayrıca etkin olmayan topraklanmış sistemler olarak bilinir.

• Katı topraklanmış nötr
• Direnç aracılığıyla topraklanmış nötr

• Topraklanmamış nötr
• Arc suppression coil (Petersen bobini) aracılığıyla topraklanmış nötr

• Tek fazlı toprak hatası durumunda hemen hatalı ekipmanın kesilmesi gerekir, bu da güç tedarikini keser ve güvenilirliği azaltır.
• Büyük kısa devre akımı önemli elektrodinamik ve termal stres oluşturur, bu da hasarın genişlemesine neden olabilir.
• Yüksek hata akımlarından kaynaklanan güçlü manyetik alanlar, yakın iletişim ve sinyal hatlarına elektromanyetik interferans oluşturur.
• Tek fazlı hatada, hatalı faz gerilimi sıfıra düşerken, hatalı olmayan faz gerilimleri normal faz gerilimine yakındır. Bu nedenle, ekipman yalıtımı yalnızca faz gerilimi için tasarlanabilir—bu özellikle yüksek voltaj seviyelerinde maliyeti azaltıcıdır.

• Yüksek dirençli topraklama
• Orta dirençli topraklama
• Düşük dirençli topraklama

• Otomatik hata temizlemeyi sağlar ve operasyon/bakımı kolaylaştırır.
• Toprak hatasını hızlıca izole eder, düşük aşırı gerilimler, rezonans aşırı gerilimlerin ortadan kaldırılmasına ve daha düşük yalıtım sınıfındaki kabloların ve ekipmanların kullanılmasına olanak tanır.
• Yalıtım yaşlanmasını azaltır, ekipman ömrünü uzatır ve güvenilirliği artırır.
• Toprak hata akımları (yüzlerce amper veya daha fazlası) röle korumanın yüksek hassasiyet ve seçiciliğini sağlar—karmaşık hata çizgisi seçimi gerekmez.
• Yangın riskini azaltır.
• Yüksek enerji emilimine ve düşük kalan gerilime sahip boşluksız ZnO gerilim kontrolörlerinin aşırı gerilim korumasında kullanılmasına olanak tanır.
• Arc grounding aşırı gerilimlerinde 5. harmonik bileşeni bastırır, bu da faz-faz hatalarına geçişe engel olur.

• Yüksek dirençli topraklama: Kapasitif toprak akımı <10 A olan dağıtım ağlarında, tek fazlı toprak akımı izin verilen sınırları aşsa da <10 A kalacak şekilde büyük jeneratörlerde uygun kullanılır. Direnç değerleri genellikle yüzlerce ila binlerce ohm arasındadır.
• Orta ve düşük dirençli topraklama: Kesin bir sınır yoktur, ancak genellikle:
• Orta direnç: Nötr hata akımı 10 A ile 100 A arasındadır
• Düşük direnç: Nötr hata akımı >100 A

Bu sistemler genellikle kapasitif akımların yüksek olduğu ve geçici toprak hatalarının nadir görüldüğü kablolara dayalı kentsel dağıtım ağlarında, santral yardımcı sistemlerinde ve büyük endüstriyel tesislerde—kullanılmaktadır.

• Tek fazlı toprak hatası akımı <10 A; yay kendi kendine sönür ve yalıtım otomatik olarak kurtarılabilir.
• Sistem simetri korunur; sistem, hata yerini belirlemek için zaman sağlamak amacıyla geçici olarak hata ile çalışabilir.
• Minimum iletişim interferansı.
• Basit ve ekonomik.
• Ancak kapasitif akım >10 A ise, yüksek büyüklükte aralıklı yay toprak overvoltajları oluşabilir. Bu overvoltajlar uzun süren, tüm ağ üzerinde etki yapar ve zayıf yalıtım olan ekipmanlara, özellikle de dönen makineler için ciddi tehditler oluşturur. Bu tür overvoltajlar defalarca çok noktalı toprak hatalarına, ekipman yanmasına ve büyük kesintilere neden olmuştur.
  Rezonans overvoltajları sık sık gerilim transformatörlerinde (VT'ler) sigortaların patlamasına, VT'lerin yanmasına veya hatta ana ekipmanın hasar görmesine neden olur.

• Yay sönükleme bobininden gelen endüktif akım sistemin kapasitif toprak akımını telafi ederek hat akımını <10 A'ya indirir - bu da yayın kendi kendine sönmesine izin verir.
• Hata noktasındaki yalıtım otomatik olarak kurtarılabilir.
• Aralıklı yay toprak overvoltajlarının olasılığını azaltır.
• Tek fazlı hatalar sırasında sistem simetrisini korur, hata yerinin belirlenmesi için geçici olarak devam edebilir.
• Ancak, yalnızca aralıklı yay toprak overvoltajının olasılığını azaltır - ortadan kaldırmaz - ve büyüklüğünü azaltmaz. Overvoltaj çarpanı yüksek kalır, özellikle kompakt anahtar panoları ve kablo sistemleri için önemli bir yalıtım stresi oluşturur, bu da yalıtım çökmesine veya faz arası kısa devrelere neden olabilir, bu da felaket derecesinde ekipman başarısızlığına yol açabilir.

• Rüzgar çiftliklerinin 110 kV veya 220 kV yüksek gerilim tarafı genellikle ayrıcı (izolatör) üzerinden nötr topraklanır.
• 35 kV toplayıcı sistemi tarafı genellikle yay sönükleme bobini veya direnç topraklama kullanır.
  • Toplayıcı sistemi tüm kablo hatları kullanıyorsa, kapasitif akım oldukça yüksektir; bu nedenle, direnç topraklanması önerilir.