تحلیل دلایل خطا در عملکرد حفاظت ترانسفورماتور زمینی

در سیستم برق چین، شبکه‌های ۶ کیلوولت، ۱۰ کیلوولت و ۳۵ کیلوولت معمولاً از حالت عملیاتی بدون زمین‌گذاری نقطه میانی استفاده می‌کنند. طرف ولتاژ توزیع در ترانسفورماتورهای اصلی شبکه معمولاً به صورت مثلثی (دلتا) متصل می‌شود که نقطه میانی برای اتصال مقاومت‌های زمین‌گذاری فراهم نمی‌کند. هنگامی که خطا تک‌فازه در یک سیستم بدون زمین‌گذاری نقطه میانی رخ دهد، مثلث ولتاژ دوطرفه باقی می‌ماند و اختلال کمی در عملیات کاربران ایجاد می‌شود. علاوه بر این، وقتی جریان ظرفیتی کوچک است (کمتر از ۱۰ آمپر)، برخی از خطاهای موقتی می‌توانند خود به خود منقضی شوند که این موضوع در بهبود قابلیت اطمینان تأمین برق و کاهش حوادث قطع بسیار موثر است.

با این حال، با گسترش مداوم و توسعه صنعت برق، این روش ساده دیگر نیازهای فعلی را برآورده نمی‌کند. در شبکه‌های برق شهری مدرن، استفاده رو به افزایش از مدارهای کابلی منجر به افزایش قابل توجه جریان‌های ظرفیتی (بیش از ۱۰ آمپر) شده است. در این شرایط، قوس زمین‌گذاری نمی‌تواند به طور مطمئن خاموش شود و این امر منجر به پیامدهای زیر می‌شود:

• خاموش شدن و روشن شدن مجدد متناوب قوس تک‌فازه می‌تواند ولتاژهای زمین‌گذاری قوسی با دامنه‌ای تا ۴U (که U ولتاژ پیک فازی است) یا حتی بیشتر را ایجاد کند که برای مدت طولانی ثابت می‌ماند. این امر تهدید جدی برای عایق بندی تجهیزات الکتریکی ایجاد می‌کند و می‌تواند به شکستن نقاط ضعیف عایق بندی منجر شود و خسارات قابل توجهی ایجاد کند.

• قوس پایدار ایونیزاسیون هوا را در اطراف خود ایجاد می‌کند و خصوصیات عایق بندی آن را کاهش می‌دهد و احتمال قطع کوتاه دو فازه را افزایش می‌دهد.

• ولتاژهای فرورزنانسی ممکن است رخ دهد که به راحتی می‌توانند ترانسفورماتورهای ولتاژ و محافظ‌های ضدفرورسانس را خراب کنند و حتی منجر به انفجار محافظ‌های ضدفرورسانس شوند. این پیامدها عایق بندی تجهیزات شبکه را به طور جدی تهدید می‌کنند و عملکرد ایمن سیستم برق کل را مورد تهدید قرار می‌دهند.

برای جلوگیری از چنین حوادثی و فراهم کردن جریان و ولتاژ صفری کافی برای عملکرد مطمئن محافظ‌های خطا زمینی، باید یک نقطه میانی مصنوعی ایجاد شود تا یک مقاومت زمین‌گذاری به آن متصل شود. این نیاز منجر به توسعه ترانسفورماتورهای زمین‌گذاری (معمولاً به عنوان "ترانسفورماتورهای زمین‌گذاری" یا "واحد زمین‌گذاری" شناخته می‌شوند) شد. ترانسفورماتور زمین‌گذاری یک نقطه میانی مصنوعی با یک مقاومت زمین‌گذاری ایجاد می‌کند که معمولاً مقاومت بسیار کم (معمولاً کمتر از ۵ اهم) دارد.

علاوه بر این، به دلیل ویژگی‌های الکترومغناطیسی، ترانسفورماتور زمین‌گذاری مقاومت بالایی به جریان‌های دنباله مثبت و منفی ارائه می‌دهد و فقط یک جریان تحریک کوچک را از طریق سیم‌پیچ‌های خود عبور می‌دهد. در هر ساقه هسته، دو بخش سیم‌پیچ در جهت‌های مخالف پیچیده می‌شوند. هنگامی که جریان‌های صفری برابر از طریق این سیم‌پیچ‌ها عبور می‌کنند، مقاومت کمی ارائه می‌دهند و در نتیجه ولتاژ کمی در سیم‌پیچ‌ها تحت شرایط صفری افت می‌کند.

به طور خاص، در زمان خطا، سیم‌پیچ جریان‌های دنباله مثبت، منفی و صفری را حمل می‌کند. این سیم‌پیچ مقاومت بالایی به جریان‌های دنباله مثبت و منفی ارائه می‌دهد اما مقاومت کمی به جریان صفری ارائه می‌دهد. این امر به این دلیل است که در همان فاز، دو سیم‌پیچ به صورت سری با قطبیت مخالف متصل می‌شوند؛ القای الکتروموتوری آنها در مقدار برابر اما در جهت مخالف است که به طور مؤثر یکدیگر را خنثی می‌کنند و بنابراین مقاومت کمی به جریان صفری ارائه می‌دهند.

در بسیاری از کاربردها، ترانسفورماتورهای زمین‌گذاری تنها برای ایجاد یک نقطه میانی با یک مقاومت زمین‌گذاری کوچک استفاده می‌شوند و هیچ بار ثانویه‌ای را تأمین نمی‌کنند. بنابراین، بسیاری از ترانسفورماتورهای زمین‌گذاری بدون سیم‌پیچ ثانویه طراحی شده‌اند. در طول عملیات معمولی شبکه، ترانسفورماتور زمین‌گذاری به طور اساسی در حالت بدون بار کار می‌کند. با این حال، در زمان خطا، فقط برای مدت کوتاهی جریان خطا را حمل می‌کند. در یک سیستم زمین‌گذاری با مقاومت کم، هنگامی که خطا تک‌فازه در طرف ۱۰ کیلوولت رخ دهد، محافظ‌های صفری بسیار حساس به سرعت خطا را شناسایی و به طور موقت خط خطا را جدا می‌کنند.

ترانسفورماتور زمین‌گذاری فقط در بازه کوتاه بین وقوع خطا و عملکرد محافظ صفری خط فعال است. در این مدت، جریان صفری از طریق مقاومت زمین‌گذاری میانی و ترانسفورماتور زمین‌گذاری عبور می‌کند و با فرمول I_R = U / (R₁ + R₂) پیروی می‌کند، که در آن U ولتاژ فاز سیستم، R₁ مقاومت زمین‌گذاری میانی و R₂ مقاومت اضافی در حلقه خطا است.

بر اساس تحلیل فوق، ویژگی‌های عملکردی ترانسفورماتور زمین‌گذاری عبارتند از: عملکرد بدون بار در مدت طولانی و بار اضافی کوتاه‌مدت در زمان خطا.

به طور خلاصه، ترانسفورماتور زمین‌گذاری یک نقطه میانی مصنوعی ایجاد می‌کند تا یک مقاومت زمین‌گذاری به آن متصل شود. در زمان خطا، این ترانسفورماتور مقاومت بالایی به جریان‌های دنباله مثبت و منفی ارائه می‌دهد اما مقاومت کمی به جریان صفری ارائه می‌دهد و بنابراین عملکرد مطمئن محافظ‌های خطا زمینی را تضمین می‌کند.

در حال حاضر، ترانسفورماتورهای زمین‌گذاری نصب شده در زیرстанسیون‌ها دو هدف اصلی دارند:

• تأمین برق متناوب ولتاژ پایین برای استفاده‌های کمکی زیرستانسیون؛

• ایجاد یک نقطه میانی مصنوعی در طرف ۱۰ کیلوولت که با ترکیب با یک سیم‌پیچ خاموش‌کننده قوس (سیم‌پیچ پیترسن)، جریان خطا ظرفیتی زمینی را در زمان خطاهای تک‌فازه ۱۰ کیلوولت جبران می‌کند و بنابراین قوس را در نقطه خطا خاموش می‌کند. اصل کار به شرح زیر است:

در طول کل رسانه‌های یک شبکه برق سه‌فازه، ظرفیت بین فازها و بین هر فاز و زمین وجود دارد. هنگامی که نقطه میانی شبکه به طور محکم زمین‌گذاری نشده است، ظرفیت زمینی فاز خطا در زمان خطا تک‌فازه به صفر می‌رسد، در حالی که ولتاژ دو فاز دیگر به √۳ برابر ولتاژ فاز معمولی افزایش می‌یابد. اگرچه این افزایش ولتاژ همچنان در حدود طراحی عایق بندی قرار دارد، اما ظرفیت زمینی آن‌ها را افزایش می‌دهد. جریان خطا ظرفیتی زمینی در زمان خطا تک‌فازه تقریباً سه برابر جریان ظرفیتی معمولی هر فاز است. هنگامی که این جریان بزرگ شود، به راحتی قوس‌های متناوب را حفظ می‌کند و ارتعاشات رزونانسی را در مدار القایی-ظرفیتی شبکه تحریک می‌کند و ولتاژهای بیش از حد تا ۲.۵-۳ برابر ولتاژ فاز ایجاد می‌کند. هرچه ولتاژ شبکه بیشتر باشد، خطر از این ولتاژهای بیش از حد بیشتر می‌شود. بنابراین، فقط سیستم‌های زیر ۶۰ کیلوولت می‌توانند با یک نقطه میانی بدون زمین‌گذاری کار کنند، زیرا جریان‌های خطا ظرفیتی تک‌فازه آن‌ها کوچک باقی می‌ماند. برای سیستم‌های ولتاژ بالاتر، باید از یک ترانسفورماتور زمین‌گذاری برای اتصال نقطه میانی از طریق مقاومت استفاده شود.

وقتی یک طرف ترانسفورماتور اصلی زیرстан (مثلاً طرف ۱۰ کیلوولت) به صورت دلتا یا ستاره بدون نقطه میانی متصل شده باشد و جریان ظرفیتی تک‌فاز بزرگ باشد، نقطه میانی برای زمین‌گذاری در دسترس نخواهد بود. در چنین شرایطی، از یک ترانسفورماتور زمین‌گذاری استفاده می‌شود تا نقطه میانی مصنوعی ایجاد کند و اتصال به سیم پیچ خاموش‌کننده قوس ایجاد شود. این نقطه میانی مصنوعی به سیستم اجازه می‌دهد تا جریان ظرفیتی را جبران کند و قوس زمین‌گذاری را خاموش کند—این نقش اساسی ترانسفورماتور زمین‌گذاری است.

در حالت عادی عملیاتی، ترانسفورماتور زمین‌گذاری با ولتاژ تعادلی سه‌فاز و فقط با جریان برانگیزش کوچکی عمل می‌کند و عملاً بدون بار است. تفاوت پتانسیل بین نقطه میانی و زمین صفر است (با نادیده گرفتن ولتاژ جابجایی کوچک نقطه میانی از سیم پیچ خاموش‌کننده قوس) و هیچ جریانی از طریق سیم پیچ عبور نمی‌کند. اگر مثلاً فاز C دچار خطای زمین‌گذاری شود، ولتاژ مرتبه صفر (از نامتقارن بودن) از طریق سیم پیچ خاموش‌کننده قوس به زمین عبور می‌کند. سیم پیچ جریان القایی تولید می‌کند که جریان خطای ظرفیتی زمین‌گذاری را جبران می‌کند و بدین ترتیب قوس را خاموش می‌کند—که از نظر عملکردی مشابه یک سیم پیچ خاموش‌کننده قوس مستقل است.

در سال‌های اخیر، در برخی مناطق، عملکرد نادرست محافظ ترانسفورماتور زمین‌گذاری در زیرستان‌های ۱۱۰ کیلوولت بارها رخ داده است که به شدت ثبات شبکه را تحت تأثیر قرار داده است. برای شناسایی علل اساسی، تحلیل‌ها انجام شده، اقدامات اصلاحی اتخاذ شده و درس‌ها به اشتراک گذاشته شده‌اند تا وقوع مجدد آن را جلوگیری کرده و دیگر مناطق را هدایت کنند.

با افزایش استفاده از خطوط فیدر کابلی در شبکه‌های ۱۰ کیلوولت زیرستان‌های ۱۱۰ کیلوولت، جریان‌های ظرفیتی تک‌فاز به طور قابل توجهی افزایش یافته‌اند. برای کاهش اندازه ولتاژهای اضافی در مواقع خطای زمین‌گذاری، بسیاری از زیرستان‌های ۱۱۰ کیلوولت حالا ترانسفورماتورهای زمین‌گذاری را نصب می‌کنند تا زمین‌گذاری مقاومت پایین را اجرا کنند و مسیر جریان مرتبه صفر را ایجاد کنند. این امکان محافظت مرتبه صفر انتخابی برای جدا کردن خطاهای زمین‌گذاری بر اساس موقعیت آنها را فراهم می‌کند، از بازشدن مجدد قوس جلوگیری می‌کند و تأمین برق ایمن را تضمین می‌کند.

از سال ۲۰۰۸، یک منطقه خاص سیستم‌های ۱۰ کیلوولت زیرستان‌های ۱۱۰ کیلوولت خود را به زمین‌گذاری مقاومت پایین با نصب ترانسفورماتورهای زمین‌گذاری و دستگاه‌های محافظت مرتبط تجهیز کرده است. این امر امکان جدا کردن سریع هر خطای زمین‌گذاری فیدر ۱۰ کیلوولت را فراهم می‌کند و تأثیر بر شبکه را به حداقل می‌رساند. با این حال، اخیراً در ۵ زیرستان ۱۱۰ کیلوولت در این منطقه، عملکرد نادرست محافظ ترانسفورماتور زمین‌گذاری به طور مکرر رخ داده است که باعث قطع برق و تهدید ثبات شبکه شده است. بنابراین، شناسایی علل و اجرای راه‌حل‌ها ضروری است.

۱. تحلیل علل عملکرد نادرست محافظ ترانسفورماتور زمین‌گذاری

وقتی فیدر ۱۰ کیلوولت دچار خطای زمین‌گذاری شود، محافظ مرتبه صفر فیدر در زیرستان ۱۱۰ کیلوولت باید ابتدا عمل کند تا خطای زمین‌گذاری را جدا کند. اگر این عملکرد ناموفق باشد، محافظ مرتبه صفر پشتیبان ترانسفورماتور زمین‌گذاری مدار قطع کننده میان‌بند و ترانسفورماتور اصلی را برای محدود کردن خطای زمین‌گذاری قطع می‌کند. بنابراین، عملکرد صحیح محافظ و قطع کننده فیدر ۱۰ کیلوولت بسیار مهم است. تحلیل آماری عملکرد نادرست در ۵ زیرستان نشان می‌دهد که شکست محافظ فیدر عامل اصلی است.

محافظ مرتبه صفر فیدر ۱۰ کیلوولت به صورت زیر عمل می‌کند: نمونه‌برداری از CT مرتبه صفر → آغاز محافظ → قطع کننده قطع می‌شود. مؤلفه‌های کلیدی شامل CT مرتبه صفر، دستگاه محافظ و قطع کننده است. تحلیل بر روی این مؤلفه‌ها تمرکز دارد:

۱.۱ خطاهای CT مرتبه صفر موجب عملکرد نادرست
در هنگام خطای زمین‌گذاری، CT مرتبه صفر فیدر خراب جریان خطای زمین‌گذاری را تشخیص می‌دهد و محافظ آن را فعال می‌کند. همزمان، CT مرتبه صفر ترانسفورماتور زمین‌گذاری نیز جریان را تشخیص می‌دهد. برای تضمین انتخابی بودن، تنظیمات محافظ فیدر (مثلاً ۶۰ آمپر، ۱.۰ ثانیه) کمتر از تنظیمات ترانسفورماتور زمین‌گذاری (مثلاً ۷۵ آمپر، ۱.۵ ثانیه برای قطع میان‌بند، ۲.۵ ثانیه برای قطع ترانسفورماتور اصلی) است. با این حال، خطاهای CT (مثلاً -۱۰٪ برای CT ترانسفورماتور زمین‌گذاری، +۱۰٪ برای CT فیدر) می‌تواند جریان‌های واقعی را تقریباً مساوی کند (۶۷.۵ آمپر در مقابل ۶۶ آمپر) و فقط روی تأخیر زمانی تکیه کند. این امر خطر عملکرد نادرست ترانسفورماتور زمین‌گذاری را افزایش می‌دهد.

۱.۲ زمین‌گذاری غیرصحیح سیم محافظ کابل موجب عملکرد نادرست
فیدرهای ۱۰ کیلوولت از کابل‌های محافظ‌دار استفاده می‌کنند که محافظ‌ها در هر دو انتهای کابل زمین‌گذاری شده‌اند—این یک روش معمول برای کاهش تداخل الکترومغناطیسی است. CT‌های مرتبه صفر معمولاً حلقه‌ای هستند و حول کابل در خروجی دستگاه قطع کننده نصب می‌شوند. در هنگام خطای زمین‌گذاری، جریان نامتقارن سیگنالی در CT القا می‌کند. با این حال، اگر محافظ در هر دو انتها زمین‌گذاری شده باشد، جریان‌های حلقه‌ای محافظ نیز از طریق CT عبور می‌کنند و اندازه‌گیری را تحریک می‌کنند. بدون نصب صحیح (مثلاً سیم زمین‌گذاری محافظ به درستی از طریق CT عبور کند)، محافظ فیدر ممکن است شکست بخورد و عملکرد نادرست ترانسفورماتور زمین‌گذاری را ایجاد کند.

۱.۳ شکست محافظ فیدر موجب عملکرد نادرست
اگرچه دستگاه‌های محافظ مبتنی بر میکروپروسسور عملکرد بالایی دارند، کیفیت محصولات متفاوت است. شکست‌های معمول شامل بخش‌های تغذیه، نمونه‌برداری، CPU یا ماژول‌های خروجی قطع هستند. اگر این شکست‌ها تشخیص داده نشوند، می‌توانند منجر به عدم عملکرد محافظ شوند و عملکرد نادرست ترانسفورماتور زمین‌گذاری را ایجاد کنند.

۱.۴ شکست قطع کننده فیدر موجب عملکرد نادرست
سن بالا، عملیات مکرر یا کیفیت ضعیف قطع کننده‌ها (به ویژه نوع قدیمی GG-1A در مناطق روستایی) نرخ شکست را افزایش می‌دهند. خرابی‌های مدار کنترل—به ویژه سوزاندن لوله‌های قطع—قطع کننده را حتی در صورت دستور قطع محافظ از کار می‌اندازند و مجبور به عملکرد پشتیبان ترانسفورماتور زمین‌گذاری می‌کنند.

۱.۵ خطاهای زمین‌گذاری با مقاومت بالا در یک یا دو فیدر موجب عملکرد نادرست
اگر دو فیدر همزمان خطای زمین‌گذاری با مقاومت بالا در یک فاز داشته باشند، جریان‌های مرتبه صفر جداگانه (مثلاً ۴۰ آمپر و ۵۰ آمپر) ممکن است زیر حد قطع محافظ فیدر (۶۰ آمپر) باشند، اما مجموع آنها (۹۰ آمپر) از تنظیم ترانسفورماتور زمین‌گذاری (۷۵ آمپر) بیشتر است و عملکرد نادرست را ایجاد می‌کند. حتی یک خطای زمین‌گذاری با مقاومت بالای شدید (مثلاً ۵۸ آمپر) با جریان ظرفیتی معمولی (مثلاً ۱۲–۱۵ آمپر) می‌تواند به ۷۵ آمپر نزدیک شود. اختلالات سیستمی می‌توانند عملکرد نادرست را تحریک کنند.

۲. اقدامات پیشگیرانه برای جلوگیری از عملکرد نادرست

۲.۱ رسیدگی به خطاهای CT

استفاده از CT‌های مرتبه صفر با کیفیت بالا؛ رد واحد‌هایی با خطای بیش از ۵٪ در زمان راه‌اندازی؛ تنظیم آستانه‌های محافظ بر اساس مقادیر اصلی؛ تأیید تنظیمات از طریق تست تزریق اصلی.

۲.۲ زمین‌گذاری صحیح سیم محافظ کابل

• سیم‌های زمین‌رسان را از طریق دستگاه اندازه‌گیری جریان صفر و به سمت پایین هدایت کنید و از لوازم نصبی جدا کنید؛ قبل از دستگاه اندازه‌گیری جریان صفر تماس بین آنها را اجتناب کنید.

• برای تست، انتهای سیم‌های م bloq

• اگر نقطه زمین‌رسانی پایین‌تر از دستگاه اندازه‌گیری جریان صفر باشد، آن را از طریق دستگاه اندازه‌گیری جریان صفر هدایت نکنید. از قرار دادن نقطه زمین‌رسانی در داخل پنجره دستگاه اندازه‌گیری جریان صفر خودداری کنید.

• پرسنل حفاظت و کابل‌ها را در مورد نصب صحیح آموزش دهید.

• بازرسی مشترک توسط تیم‌های رله، عملیات و کابل‌ها را اجرا کنید.

۲.۳ جلوگیری از عدم عملکرد حفاظت

از رله‌های معتبر و قابل اعتماد استفاده کنید؛ واحدهای قدیمی یا معیوب را جایگزین کنید؛ نگهداری را افزایش دهید؛ سیستم خنک‌سازی/تهویه را نصب کنید تا از گرم شدن بیش از حد جلوگیری کنید.

۲.۴ جلوگیری از عدم عملکرد قطع‌کننده

از قطع‌کننده‌های معتبر و مدرن (مانند نوع موتوری یا فنری مهر و موم شده) استفاده کنید؛ کابین‌های قدیمی GG-1A را منسوخ کنید؛ مدارهای کنترل را نگهداری کنید؛ از سیم‌پیچ‌های قطع کیفیت بالا استفاده کنید.

۲.۵ کاهش ریسک‌های خطاهای مقاومت بالا

هنگامی که هشدار زمینی رخ می‌دهد، فیدرهای مربوطه را به سرعت بررسی و پاک کنید؛ طول فیدرهای را کاهش دهید؛ بارهای فازی را تعادل دهید تا جریان ظرفیتی عادی را به حداقل برسانید.

۳. نتیجه‌گیری

در حالی که ترانسفورماتورهای زمین‌رسانی ساختار و ثبات شبکه را بهبود می‌بخشند، عملکردهای نادرست مکرر وجود خطرات پنهان را نشان می‌دهند. این مقاله علل کلیدی را تحلیل کرده و راه‌حل‌های عملی را برای هدایت مناطقی که ترانسفورماتورهای زمین‌رسانی را نصب کرده‌اند یا قصد نصب آنها را دارند، پیشنهاد می‌کند.

ترانسفورماتورهای زمین‌رسانی نوع زیگزاگ (Z)

در شبکه‌های توزیع ۳۵ کیلوولت و ۶۶ کیلوولت، پیچه‌های ترانسفورماتور معمولاً به صورت ستاره‌ای متصل شده‌اند و نقطه خنثی موجود است، بنابراین نیازی به ترانسفورماتور زمین‌رسانی نیست. اما در شبکه‌های ۶ کیلوولت و ۱۰ کیلوولت، ترانسفورماتورهای متصل به صورت دلتا نقطه خنثی ندارند و نیاز به ترانسفورماتور زمین‌رسانی برای ایجاد یک نقطه خنثی دارند—به طور اصلی برای اتصال کویل‌های خنثی‌کننده قوس.

ترانسفورماتورهای زمین‌رسانی از اتصالات پیچه‌ای زیگزاگ (نوع Z) استفاده می‌کنند: هر پیچه فازی به دو ساقه هسته تقسیم می‌شود. جریان‌های مغناطیسی مرتبه صفر از دو پیچه یکدیگر را خنثی می‌کنند، که منجر به مقاومت صفر بسیار کم (معمولاً <۱۰ اهم)، تلفات بدون بار کم و استفاده از بیش از ۹۰٪ ظرفیت اسمی می‌شود. در مقابل، ترانسفورماتورهای معمولی مقاومت صفر بسیار بالاتری دارند که ظرفیت کویل خنثی‌کننده قوس را به ≤۲۰٪ ظرفیت ترانسفورماتور محدود می‌کند. بنابراین، ترانسفورماتورهای نوع Z برای کاربردهای زمین‌رسانی مطلوب هستند.

وقتی ولتاژ نامتوازن سیستم زیاد است، پیچه‌های متعادل نوع Z برای اندازه‌گیری کافی هستند. در سیستم‌های با نامتوازن کم (مانند شبکه‌های کامل کابلی)، نوترال طراحی شده است تا ولتاژ نامتوازن ۳۰ تا ۷۰ ولت برای نیازهای اندازه‌گیری تولید کند.

ترانسفورماتورهای زمین‌رسانی می‌توانند بارهای ثانویه را تأمین کنند و به عنوان ترانسفورماتورهای خدماتی ایستگاه عمل کنند. در چنین مواردی، ظرفیت اصلی برابر با مجموع ظرفیت کویل خنثی‌کننده قوس و ظرفیت بار ثانویه است.

وظیفه اصلی یک ترانسفورماتور زمین‌رسانی تأمین جریان جبرانی خطای زمین است.

شکل ۱ و شکل ۲ دو اتصال معمول ترانسفورماتور زمین‌رسانی نوع Z را نشان می‌دهند: ZNyn11 و ZNyn1. اصل مقاومت صفر کم است که به این صورت است: هر ساقه دو پیچه یکسانی دارد که به ولتاژ فازهای مختلف متصل شده‌اند. تحت ولتاژ مثبت یا منفی، میدان مغناطیسی (MMF) هر ساقه برابر است با مجموع برداری دو MMF فاز. سه MMF ساقه متعادل هستند و ۱۲۰ درجه از هم دور هستند، مسیر مغناطیسی بسته‌ای با مقاومت مغناطیسی کم، جریان مغناطیسی بالا، ولتاژ القایی بالا و در نتیجه مقاومت مغناطیسی بالا را تشکیل می‌دهند.

تحت ولتاژ صفر، دو پیچه روی هر ساقه MMF‌های مساوی اما مخالف تولید می‌کنند که منجر به صفر شدن MMF خالص هر ساقه می‌شود. جریان مغناطیسی صفر در هسته جریان نمی‌یابد؛ بلکه از طریق مخزن و محیط اطراف می‌چرخد و با مقاومت مغناطیسی بالا مواجه می‌شود. بنابراین، جریان مغناطیسی صفر و مقاومت صفر بسیار کم است.