Hva er forskjellen mellom en jordtransformator og en bueløpsdempende spole?

Oversikt over jordtransformatorer
En jordtransformator, ofte referert til som "jordtransformator" eller bare "jordenheter", kan bli klassifisert etter isolasjonsmediumet, enten oljeinnholdsfull eller tørrtype, og etter antall faser, enten tre-fase eller enkeltside. Hovedfunksjonen til en jordtransformator er å gi et kunstig nøytralpunkt for strømsystemer hvis transformatorer eller generatører mangler et naturlig nøytralpunkt (f.eks. deltaforbundne systemer). Dette kunstige nøytralpunktet gjør det mulig å bruke enten en petersonspole (bueutslukkingspule) eller en metode med lavt motstandsjording, noe som reduserer kapasitiv jordfeilstrøm under enkeltsidige jordfeil og forbedrer påliteligheten i distribusjonssystemet.

Oversikt over bueutslukkingspoler (Peterson-polene)
Som navnet indikerer, er en bueutslukkingspule designet for å slukke buer. Det er en jernkjernes induktiv spole forbundet mellom nøytralpunktet til en transformator (eller generator) og jorden, som danner et bueutslukkingspulesystem for jording. Denne konfigurasjonen representerer en type liten-strøm jordesystem. Under normale driftsforhold strømmer det ingen strøm gjennom spolen. Når nettet blir rammet av lyn eller opplever en enkeltsidig buejordfeil, stiger spenningen ved nøytralpunktet til fase-spenning. I dette øyeblikket motarbeider den induktive strømmen fra bueutslukkingspulen den kapasitive feilstrømmen, og kompenserer den effektivt. Den resulterende reststrømmen blir veldig liten – utilstrekkelig til å vedlikeholde bue – slik at den slukkes naturlig. Dette fjerner raskt jordfeilen uten å utløse farlige overspenninger.

Den viktigste funksjonen til bueutslukkingspulen er å levere induktiv strøm som kompenserer for kapasitiv strøm ved feilpunktet under en enkeltsidig jordfeil, og reduserer total feilstrøm til under 10 A. Dette hjelper med å forhindre bueopplysning etter strømkryssing, oppnår bueslukking, reduserer sannsynligheten for høyverdige overspenninger, og forhindrer feileskalering. Når riktig justert, ikke bare minimerer bueutslukkingspulen sannsynligheten for bueinduserte overspenninger, men også demper deres amplitud og reduserer varmeskade ved feilpunktet og spenningsoppbygging i jordnettverket.

Riktig justering betyr at den induktive strømmen (IL) samsvarer eller nærmer seg tett den kapasitive strømmen (IC). I ingeniørpraksis uttrykkes graden av misjustering ved misjusteringsfaktor V:

• Når V=0, kalles det full kompensasjon (resonansbetingelse).

• Når V>0, er det underkompensasjon.

• Når V<0, er det overkompensasjon.

Ideelt sett, for optimal bueutslukking, bør absoluttverdien av V være så liten som mulig – helst null (full kompensasjon). Imidlertid, under normal nettoperasjon, kan en liten misjustering (spesielt full kompensasjon) føre til serie-resonanseoverspenninger. For eksempel, i et 6 kV kullgruve strømsystem, kan nøytralpunktets forskyvningsspenning under full kompensasjon være 10 til 25 ganger høyere enn i et ujordet system – kjent som serie-resonanseoverspenning. I tillegg kan skiftoperasjoner (f.eks. energisering av store motorer eller asynkron skruvekontaktlukking) også inducere farlige overspenninger. Derfor, når det ikke finnes noen jordfeil, innebærer driften av bueutslukkingspulen nær resonans mer risiko enn sikkerhet. I praksis er bueutslukkingspoler som opererer i eller nær full kompensasjon vanligvis utstyrt med en dempingsmotstand for å dempe resonanseoverspenninger, og felt erfaring har vist at denne tilnærmingen er svært effektiv.

Forskjellen Mellom Jordtransformatorer og Bueutslukkingspoler
I Kinas 10 kV tre-fase strømdistribusjonssystemer, er nøytralpunktet typisk ujordet. For å forhindre at intermittente kapasitive strømmer under enkeltsidige jordfeil fører til vedvarende buer og spenningssvingninger – som kan eskalere til større hendelser – brukes en jordtransformator for å opprette et kunstig nøytralpunkt. Jordtransformator bruker vanligvis en zigzag (Z-type) vindingsforbindelse. Dens nøytralpunkt er forbundet til en bueutslukkingspule, som igjen er jordet. Under en enkeltsidig jordfeil, annullerer den induktive strømmen fra bueutslukkingspulen systemets kapasitive strøm, og lar systemet fortsette å drive i opptil 2 timer mens vedlikeholdsfolk lokaliserer og rydder feilen.

Således, jordtransformator og bueutslukkingspule er to distinkte enheter: bueutslukkingspulen er i grunnen en stor induktor, forbundet mellom nøytralpunktet som er gitt av jordtransformator og jorden. De fungerer sammen som et koordinert system – men utfører fundamentalt ulike funksjoner.