Розуміння нейтрального заземлення трансформатора

• Безпеку, надійність та економічність електроенергетичної мережі;
• Вибір рівнів ізоляції для обладнання системи;
• Рівні перенапружень;
• Схеми релейного захисту;
• Електромагнітні завади лініям зв'язку.

• Система з високим струмом короткого замикання на землю: При виникненні однофазної аварії на землю, струм короткого замикання на землю дуже великий. Прикладами є системи напруги 110 кВ і вище, а також трифазні чотиривідводні системи 380/220 В. Також відомі як ефективно заземлені системи.
• Система з низьким струмом короткого замикання на землю: Під час однофазної аварії на землю не утворюється повний контур короткого замикання, тому струм аварії значно менший за нормальний струм навантаження. Також відомі як неефективно заземлені системи.

• Твердо заземлена нейтраль
• Нейтраль заземлена через резистор

• Незаземлена нейтраль
• Нейтраль заземлена через катушку пригнічення дуг (катушка Петерсена)

• При виникненні однофазної аварії на землю необхідно немедленно відключити аварійне обладнання, що призводить до переривання живлення та зниження надійності.
• Великий струм короткого замикання генерує значні електродинамічні та теплові навантаження, що можуть призвести до розширення шкоди.
• Сильні магнітні поля від великого струму аварії викликають електромагнітні завади сусіднім лініям зв'язку та сигнальним лініям.
• Під час однофазної аварії напруга аварійної фази падає до нуля, тоді як напруга невідімких фаз залишається близько до нормальної фазової напруги. Таким чином, ізоляцію обладнання можна проектувати лише для фазової напруги, що зменшує вартість, особливо при високих напругах.

• Заземлення через високий опір
• Заземлення через середній опір
• Заземлення через низький опір

• Дозволяє автоматичне вилучення аварій та спрощує експлуатацію та обслуговування.
• Швидко ізольує аварії на землю, що призводить до низьких перенапружень, ліквідації резонансних перенапружень та дозволяє використовувати кабелі та обладнання з нижчим рівнем ізоляції.
• Зменшує старіння ізоляції, продовжує термін служби обладнання та покращує надійність.
• Струми аварій на землю (сотні ампер або більше) забезпечують високу чутливість та селективність релейного захисту, не потрібно складне вибіркове виявлення аварійних ліній.
• Зменшує ризик пожежі.
• Дозволяє використовувати беззазорні ZnO грізні реле з високою енергійною абсорбцією та низькою залишковою напругою для захисту від перенапружень.
• Пригнічує 5-ту гармонічну складову в перенапруженнях при заземленні дуги, що запобігає розширенню до міжфазних аварій.

• Заземлення через високий опір: Підходить для розподільчих мереж з капацітним струмом на землю <10 А, великих генераторів, де однофазний струм на землю перевищує допустимі межі, але залишається <10 А. Значення опору зазвичай від сотень до тисяч омів.
• Заземлення через середній та низький опір: Немає строгих меж, але загалом:
• Середній опір: Струм аварії на нейтралі від 10 А до 100 А
• Низький опір: Струм аварії на нейтралі >100 А

Ці системи використовуються в міських розподільчих мережах, де переважають кабелі, допоміжних системах електростанцій, та великих промислових підприємствах—де є великі ємні струми та рідкісні перехідні заземлення.

• Струм однофазної земельної аварії <10 А; дуга самовидаляється, і ізоляція може відновитися автоматично.
• Симетрія системи зберігається; система може тимчасово працювати з аварією, щоб забезпечити час для локалізації аварії.
• Мінімальна інтерференція зв'язку.
• Простий та економічний.
• Однак, якщо ємнісний струм >10 А, можуть виникнути наднапруги через інтермітентне дугове заземлення великої амплітуди. Ці наднапруги тривалі, впливають на всю мережу і становлять серйозну загрозу для обладнання з слабкою ізоляцією — особливо для обертальних машин. Такі наднапруги неодноразово призводили до багатоточкових земельних аварій, спалювання обладнання та масштабних відключень.
  Резонансні наднапруги часто призводять до вибуху запобіжників у напруженневих перетворювачах (НП), спалювання НП або навіть пошкодження основного обладнання.

• Індуктивний струм від катушки підсупресії дуги компенсує ємнісний земельний струм системи, зменшуючи аварійний струм до <10 А — що дозволяє дузі самовидалитися.
• Ізоляція в точці аварії може відновитися автоматично.
• Зменшує ймовірність появи наднапруг через інтермітентне дугове заземлення.
• Зберігає симетрію системи під час однофазних аварій, дозволяючи тимчасове продовження роботи для локалізації аварії.
• Однак, це зменшує лише ймовірність — але не усунує — наднапругу через дугове заземлення, і не зменшує її величину. Множник наднапруги залишається високим, що створює значний напруження ізоляції — особливо небезпечний для компактних комутаційних пристроїв та кабельних систем, які можуть страждати від пробою ізоляції або коротких замикань між фазами, що призводить до катастрофічної втрати обладнання.

• На високовольтній стороні 110 кВ або 220 кВ вітрових ферм зазвичай використовується заземлення через відключаючий пристрій (изолатор).
• На стороні колекторної системи 35 кВ зазвичай використовується заземлення через катушку підсупресії дуги або резистор.
  • Якщо колекторна система використовує повністю кабельні лінії, ємнісний струм є відносно великим; тому, рекомендується заземлення через резистор.