چه تفاوتی بین ترانسفورماتور زمین دادن و کویل خاموش کننده قوس وجود دارد

مروری بر ترانسفورماتورهای زمین‌گذاری
ترانسفورماتور زمین‌گذاری که معمولاً به عنوان "ترانسفورماتور زمین‌گذاری" یا به طور ساده "واحد زمین‌گذاری" شناخته می‌شود، می‌تواند بر اساس مedium عایزه به دو نوع نفتی و خشک تقسیم‌بندی شود و بر اساس تعداد فازها به سه‌فازی و یک‌فازی. عملکرد اصلی یک ترانسفورماتور زمین‌گذاری ارائه یک نقطه میانی مصنوعی برای سیستم‌های قدرت است که ترانسفورماتور یا ژنراتور آنها نقطه میانی طبیعی (مانند سیستم‌های متصل به دلتا) ندارد. این نقطه میانی مصنوعی امکان استفاده از یک کویل پیترسن (کویل خاموش‌کننده قوس) یا روش زمین‌گذاری با مقاومت کم را فراهم می‌کند، در نتیجه جریان خطا در زمین‌گیری خط تک‌خطی کاهش یافته و قابلیت اطمینان سیستم توزیع افزایش می‌یابد.

مروری بر کویل‌های خاموش‌کننده قوس (کویل‌های پیترسن)
همانطور که از نام آن مشخص است، یک کویل خاموش‌کننده قوس برای خاموش کردن قوس‌ها طراحی شده است. این یک کویل القایی با هسته آهنی است که بین نقطه میانی ترانسفورماتور (یا ژنراتور) و زمین متصل می‌شود و یک سیستم زمین‌گذاری با کویل خاموش‌کننده قوس را تشکیل می‌دهد. این کانفیگوراسیون یک نوع سیستم زمین‌گذاری با جریان کوچک است. در شرایط عادی، هیچ جریانی از طریق کویل عبور نمی‌کند. اما وقتی شبکه توسط صاعقه ضربه می‌خورد یا یک خطا در زمین‌گیری خط تک‌خطی با قوس رخ می‌دهد، ولتاژ نقطه میانی به ولتاژ فاز بالا می‌رود. در این لحظه، جریان القایی از کویل خاموش‌کننده قوس جریان خطا را جبران می‌کند. جریان باقی‌مانده بسیار کم می‌شود—به اندازه کافی برای حفظ قوس—که به طور طبیعی خاموش می‌شود. این با سرعت خطا را بدون ایجاد ولتاژهای خطرناک خاتمه می‌دهد.

نقش کلیدی کویل خاموش‌کننده قوس ارائه جریان القایی است که جریان خازنی در نقطه خطا را در زمان خطا در زمین‌گیری خط تک‌خطی جبران می‌کند و جریان کل خطا را کمتر از 10 آمپر می‌کند. این کمک می‌کند تا بعد از عبور جریان از صفر، قوس دوباره روشن نشود، قوس خاموش شود، احتمال ایجاد ولتاژهای خطرناک با دامنه بالا کاهش یابد و افزایش خطا جلوگیری شود. هنگامی که به درستی تنظیم شود، کویل خاموش‌کننده قوس نه تنها احتمال ایجاد ولتاژهای خطرناک ناشی از قوس را کاهش می‌دهد بلکه دامنه آنها را نیز کاهش می‌دهد و خسارت حرارتی در نقطه خطا و افزایش ولتاژ در شبکه زمین‌گذاری را کاهش می‌دهد.

تنظیم صحیح به این معناست که جریان القایی (IL) با جریان خازنی (IC) مطابقت دارد یا به آن نزدیک است. در عمل مهندسی، میزان عدم تنظیم با عامل عدم تنظیم V بیان می‌شود:

• وقتی V=0، به آن جبران کامل (شرایط همسو) گفته می‌شود.

• وقتی V>0، جبران کمتر است.

• وقتی V<0، جبران بیشتر است.

در ایده‌آل، برای خاموش کردن بهتر قوس، مقدار مطلق V باید کمترین مقدار ممکن باشد—بهترین حالت صفر (جبران کامل). اما در عمل، تحت عملکرد عادی شبکه، یک عدم تنظیم کوچک (به ویژه جبران کامل) می‌تواند منجر به ولتاژهای خطرناک ناشی از همسویی سری شود. به عنوان مثال، در یک سیستم توزیع 6 kV در معدن سنگ زغال، ولتاژ جابجایی نقطه میانی در حالت جبران کامل می‌تواند 10 تا 25 برابر بیشتر از یک سیستم بدون زمین‌گذاری باشد—که به عنوان ولتاژ خطرناک همسویی سری شناخته می‌شود. علاوه بر این، عملیات تغییر وضعیت (مانند تغذیه موتورهای بزرگ یا بستن مدارکننده غیرهمگام) نیز می‌تواند ولتاژهای خطرناک را القا کند. بنابراین، وقتی خطا در زمین وجود ندارد، عملکرد کویل خاموش‌کننده قوس نزدیک به همسویی خطری بیش از امنیت است. در عمل، کویل‌های خاموش‌کننده قوس که در یا نزدیک به حالت جبران کامل عمل می‌کنند معمولاً با مقاومت میرا مجهز می‌شوند تا ولتاژهای همسویی سری را کاهش دهند و تجربه میدانی نشان داده است که این رویکرد بسیار موثر است.

تفاوت بین ترانسفورماتورهای زمین‌گذاری و کویل‌های خاموش‌کننده قوس
در سیستم‌های توزیع سه‌فاز 10 kV در چین، معمولاً نقطه میانی زمین‌گذاری نمی‌شود. برای جلوگیری از جریان‌های خازنی متناوب در زمان خطا در زمین‌گیری خط تک‌خطی که می‌تواند منجر به قوس‌های مداوم و نوسانات ولتاژ شود—که می‌تواند به حوادث بزرگ تبدیل شود—یک ترانسفورماتور زمین‌گذاری برای ایجاد یک نقطه میانی مصنوعی استفاده می‌شود. ترانسفورماتور زمین‌گذاری معمولاً از یک اتصال پیچشی (Z-type) استفاده می‌کند. نقطه میانی آن به یک کویل خاموش‌کننده قوس متصل می‌شود که سپس زمین‌گذاری می‌شود. در زمان خطا در زمین‌گیری خط تک‌خطی، جریان القایی از کویل خاموش‌کننده قوس جریان خازنی سیستم را جبران می‌کند و اجازه می‌دهد سیستم تا 2 ساعت ادامه یابد تا پرسنل نگهداری خطا را پیدا کرده و آن را رفع کند.

بنابراین، ترانسفورماتور زمین‌گذاری و کویل خاموش‌کننده قوس دو دستگاه مجزا هستند: کویل خاموش‌کننده قوس به طور اساسی یک القایی بزرگ است که بین نقطه میانی ترانسفورماتور زمین‌گذاری و زمین متصل می‌شود. آنها به عنوان یک سیستم هماهنگ عمل می‌کنند—اما عملکردهای بنیادی متفاوتی دارند.