Jaký je rozdíl mezi zemnícím transformátorem a cívkou potlačující oblouk?

Přehled zazemňovacích transformátorů
Zazemňovací transformátor, často označovaný jako "zazemňovací transformátor" nebo jednoduše "zazemňovací jednotka," lze podle izolačního prostředku rozdělit na olejové a suché a podle počtu fází na třífázové a jednofázové. Hlavní funkcí zazemňovacího transformátoru je poskytnout umělý neutrální bod pro elektrické systémy, jejichž transformátory nebo generátory nemají přirozený neutrální bod (např. systémy s trojúhelníkovým spojením). Tento umělý neutrální bod umožňuje použití buď petersonova cívky (arc suppression coil) nebo metody zazemnění s nízkým odporom, což snižuje kapacitní proud zemné vady při jednofázových zemných vadách a zvyšuje spolehlivost distribučního systému.

Přehled cívek pro potlačení oblouku (Petersonovy cívky)
Jako název napovídá, cívka pro potlačení oblouku je navržena k uhašení oblouků. Jedná se o železnou cívkovou indukční cívkou spojenou mezi neutrálním bodem transformátoru (nebo generátoru) a zemí, tvořící tak systém zazemnění s cívkou pro potlačení oblouku. Tato konfigurace představuje jeden typ maloproudového zazemnění. Během normálního provozu neproudí žádný proud skrz cívkou. V případě, že síť zasáhne blesk nebo dojde k jednofázové obloukové zemné vade, stoupne napětí v neutrálním bodě na fázové napětí. V tomto okamžiku indukční proud z cívky pro potlačení oblouku kompenzuje kapacitní vadný proud, efektivně ho kompenzujíc. Zbývající reziduální proud se stane velmi malým - nedostačujícím k udržení oblouku - což umožňuje jeho přirozené uhasnutí. Tím se rychle odstraní zemná vada bez vyvolání nebezpečných přetlaků.

Klíčovou roli cívky pro potlačení oblouku je dodávat indukční proud, který kompenzuje kapacitní proud v místě vady při jednofázové zemné vade, snižující celkový vadný proud pod 10 A. To pomáhá zabránit znovuzapálení oblouku po průchodu proudu nulovým bodem, dosahuje uhasnutí oblouku, snižuje pravděpodobnost vysokých přetlaků a brání eskalaci vady. Když je správně naladěna, cívka pro potlačení oblouku nejen minimalizuje pravděpodobnost přetlaků způsobených obloukem, ale také potlačuje jejich amplitudu a snižuje tepelné poškození v místě vady a nárůst napětí na zemnici.

Správné naladění znamená, že indukční proud (IL) odpovídá nebo blízce přibližuje kapacitní proud (IC). V inženýrské praxi se stupeň nenaladění vyjadřuje koeficientem nenaladění V:

• Když V=0, říká se to plná kompenzace (rezonanční stav).

• Když V>0, je to podkompenzace.

• Když V<0, je to překompenzace.

Ideálně by pro optimální potlačení oblouku absolutní hodnota V měla být co nejmenší - ideálně nula (plná kompenzace). Nicméně, během normálního provozu sítě může malé nenaladění (zejména plná kompenzace) vést k sériové rezonanční přetlaku. Například v 6 kV elektrickém systému uhelného doolu může být napětí v neutrálním bodě při plné kompenzaci 10 až 25krát vyšší než v nezazemněném systému - běžně známé jako sériový rezonanční přetlak. Kromě toho mohou i operace s přepínáním (např. zapnutí velkých motorů nebo ne-synchronní uzavření spínače) vyvolat nebezpečné přetlaky. Proto, když neexistuje žádná zemná vada, provoz cívky pro potlačení oblouku poblíž rezonance představuje riziko spíše než bezpečnostní výhodu. V praxi jsou cívky pro potlačení oblouku pracující v nebo poblíž plné kompenzace obvykle vybaveny tlumičem rezonančních přetlaků, a zkušenosti v terénu ukázaly, že tento přístup je velmi účinný.

Rozdíl mezi zazemňovacími transformátory a cívkami pro potlačení oblouku
V čínských třífázových distribučních systémech 10 kV je neutrální bod obvykle nezazemněn. Aby se zabránilo intermitentním kapacitním proudům při jednofázových zemných vadách, které by mohly způsobit trvalé oblouky a oscilace napětí, které by mohly eskalovat do větších incidentů, používá se zazemňovací transformátor k vytvoření umělého neutrálního bodu. Zazemňovací transformátor obvykle používá cívkové spojení typu zig-zag. Jeho neutrální bod je spojen s cívkou pro potlačení oblouku, která je pak zazemněna. Při jednofázové zemné vade indukční proud z cívky pro potlačení oblouku zruší kapacitní proud systému, umožňujíc systému pokračovat v provozu až po 2 hodiny, zatímco technici najdou a odstraní vady.

Tedy zazemňovací transformátor a cívka pro potlačení oblouku jsou dvě odlišné zařízení: cívka pro potlačení oblouku je v podstatě velká indukční cívka, spojená mezi neutrálním bodem poskytnutým zazemňovacím transformátorem a zemí. Spolupracují jako koordinovaný systém, ale slouží zásadně odlišným funkcím.