Τι είναι η διαφορά μεταξύ ενός μετασχηματιστή συνδέσεων και ενός κύκλου καταστολής της φωτιάς;

Επισκόπηση των Μετατροπέων Συνδέσεως στη Γῆ
Ένας μετατροπέας σύνδεσης στη γή, που συνηθίζεται να αποκαλείται απλά "μετατροπέας σύνδεσης" ή "μονάδα σύνδεσης", μπορεί να ταξινομηθεί σε εντελώς βυθισμένο και ξηρό, με βάση το απομονωτικό μέσο, και σε τριφασικό και μονοφασικό, με βάση τον αριθμό φάσεων. Η κύρια λειτουργία του μετατροπέα σύνδεσης στη γή είναι να παρέχει μια τεχνητή ουδέτερη σημείο για συστήματα ρεύματος των οποίων οι μετατροπείς ή οι γεννήτριες δεν έχουν φυσική ουδέτερη (π.χ., διασυνδεδεμένα συστήματα). Αυτή η τεχνητή ουδέτερη επιτρέπει τη χρήση είτε μιας καθίζουν σπειράς (σπειράς καταστολής της φωτοεμβολής) ή μιας μεθόδου σύνδεσης με χαμηλή αντίσταση, μειώνοντας έτσι το εμβολικό ρεύμα σε μονοφασικά σφάλματα σύνδεσης στη γή και ενισχύοντας την αξιοπιστία του συστήματος κατανομής.

Επισκόπηση των Σπειρών Καταστολής Φωτοεμβολής (Σπειρών Peterson)
Όπως προκύπτει από το όνομά του, μια σπείρα καταστολής φωτοεμβολής σχεδιάζεται για να καταστρέψει τις φωτοεμβολές. Είναι μια σιδηρούχος ενδυναμική σπείρα που συνδέεται μεταξύ του ουδέτερου σημείου ενός μετατροπέα (ή γεννήτριας) και της γης, σχηματίζοντας ένα σύστημα σύνδεσης στη γή με σπείρα καταστολής. Αυτή η διάταξη αντιπροσωπεύει ένα είδος συστήματος σύνδεσης με μικρό ρεύμα. Κατά την κανονική λειτουργία, κανένα ρεύμα δεν ρέει μέσα από τη σπείρα. Ωστόσο, όταν το δίκτυο πλήττεται από κεραυνό ή βιώνει ένα μονοφασικό σφάλμα φωτοεμβολής, η τάση του ουδέτερου σημείου αυξάνεται στη φάση τάσης. Σε αυτή τη στιγμή, το ενδυναμικό ρεύμα από τη σπείρα καταστολής αντισταθμίζει το εμβολικό ρεύμα σφάλματος, επιτυγχάνοντας την αποτελεσματική αποζημίωσή του. Το επίλοιπο ρεύμα γίνεται πολύ μικρό - ανεπαρκές για τη διατήρηση της φωτοεμβολής - επιτρέποντας την φυσική κατάστασή της. Αυτό εξαλείφει γρήγορα το σφάλμα σύνδεσης στη γή χωρίς να προκαλεί επικίνδυνες υπερτάσεις.

Η κύρια λειτουργία της σπείρας καταστολής φωτοεμβολής είναι να παρέχει ενδυναμικό ρεύμα που αντισταθμίζει το εμβολικό ρεύμα στο σημείο σφάλματος κατά τη διάρκεια ενός μονοφασικού σφάλματος σύνδεσης στη γή, μειώνοντας το συνολικό ρεύμα σφάλματος κάτω από 10 A. Αυτό βοηθά να προλαμβάνει την επαναφωτοεμβολή μετά την διαστροφή του ρεύματος, επιτυγχάνοντας την κατάσταση της φωτοεμβολής, μειώνοντας την πιθανότητα υψηλών μεγέθων υπερτάσεων και προλαμβάνοντας την εξάπλωση του σφάλματος. Όταν είναι καλά συντονισμένη, η σπείρα καταστολής φωτοεμβολής μη μόνο μειώνει την πιθανότητα υπερτάσεων που προκαλούνται από φωτοεμβολή, αλλά και καταστέλλει την εξάπλωσή τους και μειώνει τη θερμική βλάβη στο σημείο σφάλματος και την αύξηση της τάσης στο δίκτυο σύνδεσης στη γή.

Ο καλύτερος συντονισμός σημαίνει ότι το ενδυναμικό ρεύμα (IL) ταιριάζει ή πλησιάζει το εμβολικό ρεύμα (IC). Στην μηχανική πρακτική, το βαθμό ασυντονίας εκφράζεται με τον παράγοντα ασυντονίας V:

• Όταν V=0, λέγεται πλήρης αντιστάθμιση (συνθήκη συντονισμού).

• Όταν V>0, είναι υπο-αντιστάθμιση.

• Όταν V<0, είναι υπερ-αντιστάθμιση.

Τελικά, για την βέλτιστη καταστολή φωτοεμβολής, το απόλυτο μέγεθος του V θα πρέπει να είναι το μικρότερο δυνατό - ευνοϊκά μηδέν (πλήρης αντιστάθμιση). Ωστόσο, κατά την κανονική λειτουργία του δικτύου, μια μικρή ασυντονία (ειδικά πλήρης αντιστάθμιση) μπορεί να οδηγήσει σε σειριακές υπερτάσεις. Για παράδειγμα, σε ένα σύστημα 6 kV για ηλεκτροδότηση σε λιγνίτικες εγκαταστάσεις, η τάση μετατόπισης του ουδέτερου σημείου κατά την πλήρη αντιστάθμιση μπορεί να είναι 10-25 φορές μεγαλύτερη από το άνυδρο σύστημα - γνωστή ως σειριακή υπερτάση. Επιπλέον, οι επιχειρήσεις κλεισίματος (π.χ., ενεργοποίηση μεγάλων κινητήρων ή κλείσιμο ασυγχρόνων στοιχείων διασύνδεσης) μπορεί επίσης να προκαλέσουν επικίνδυνες υπερτάσεις. Συνεπώς, όταν δεν υπάρχει σφάλμα σύνδεσης στη γή, η λειτουργία της σπείρας καταστολής φωτοεμβολής κοντά στη συντονία παρουσιάζει περισσότερους κινδύνους παρά πλεονεκτήματα ασφάλειας. Στην πράξη, οι σπείρες καταστολής φωτοεμβολής που λειτουργούν σε ή κοντά σε πλήρη αντιστάθμιση συνήθως εξοπλίζονται με αντιστάτη καταστολής για την καταστολή των υπερτάσεων, και η εμπειρία στο πεδίο έχει δείξει ότι αυτή η προσέγγιση είναι εξαιρετικά αποτελεσματική.

Διαφορά Μεταξύ Μετατροπέων Σύνδεσης στη Γή και Σπειρών Καταστολής Φωτοεμβολής
Στα τριφασικά συστήματα 10 kV στην Κίνα, το ουδέτερο σημείο είναι συνήθως άνυδρο. Για να προλαμβάνεται η διαταραχή των εμβολικών ρευμάτων κατά τη διάρκεια ενός μονοφασικού σφάλματος σύνδεσης στη γή, που μπορεί να προκαλέσει μακροχρόνια φωτοεμβολή και ταλαντώσεις τάσης - που μπορεί να εξελιχθεί σε μεγάλες περιπτώσεις - χρησιμοποιείται ένας μετατροπέας σύνδεσης στη γή για τη δημιουργία ενός τεχνητού ουδέτερου σημείου. Ο μετατροπέας σύνδεσης στη γή συνήθως χρησιμοποιεί μια σύνδεση Z (zig-zag). Το ουδέτερο σημείο του συνδέεται με μια σπείρα καταστολής φωτοεμβολής, η οποία στη συνέχεια συνδέεται με τη γή. Κατά τη διάρκεια ενός μονοφασικού σφάλματος σύνδεσης στη γή, το ενδυναμικό ρεύμα από τη σπείρα καταστολής φωτοεμβολής αντισταθμίζει το εμβολικό ρεύμα του συστήματος, επιτρέποντας στο σύστημα να συνεχίσει τη λειτουργία του για έως 2 ώρες, ενώ το προσωπικό συντήρησης εντοπίζει και διορθώνει το σφάλμα.

Επομένως, ο μετατροπέας σύνδεσης στη γή και η σπείρα καταστολής φωτοεμβολής είναι δύο διαφορετικά συστήματα: η σπείρα καταστολής φωτοεμβολής είναι ουσιαστικά ένα μεγάλο ενδυναμικό, συνδεδεμένο μεταξύ του ουδέτερου σημείου που παρέχεται από τον μετατροπέα σύνδεσης στη γή και της γης. Λειτουργούν μαζί ως συντονισμένο σύστημα - αλλά εκτελούν θεμελιωδώς διαφορετικές λειτουργίες.