గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ప్రొటెక్షన్ దోషానికి కారణాల విశ్లేషణ

చైనా యొక్క విద్యుత్ వ్యవస్థలో, 6 kV, 10 kV మరియు 35 kV గ్రిడ్‌లు సాధారణంగా న్యూట్రల్-పాయింట్ అన్‌గ్రౌండెడ్ ఆపరేషన్ మోడ్‌ను అనుసరిస్తాయి. గ్రిడ్‌లోని ప్రధాన ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ల పంపిణీ వోల్టేజి వైపు సాధారణంగా డెల్టా కాన్ఫిగరేషన్‌లో కనెక్ట్ చేయబడి ఉంటుంది, ఇది గ్రౌండింగ్ రెసిస్టర్లను కనెక్ట్ చేయడానికి న్యూట్రల్ పాయింట్‌ను అందించదు. న్యూట్రల్-పాయింట్ అన్‌గ్రౌండెడ్ వ్యవస్థలో ఏక-దశ భూమి దోషం సంభవించినప్పుడు, లైన్-టు-లైన్ వోల్టేజి త్రిభుజం సమమితిగా ఉంటుంది, ఇది వినియోగదారుల కార్యాచరణలో కనిష్ఠ అంతరాయాన్ని కలిగిస్తుంది. అలాగే, కెపాసిటివ్ కరెంట్ సాపేక్షంగా చిన్నదిగా ఉన్నప్పుడు (10 A కంటే తక్కువ), కొన్ని తాత్కాలిక భూమి దోషాలు స్వయంగా అణచివేయబడతాయి, ఇది విద్యుత్ సరఫరా విశ్వసనీయతను మెరుగుపరచడంలో మరియు పవర్ ఆఫ్ సంఘటనలను తగ్గించడంలో చాలా ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది.

అయితే, విద్యుత్ పరిశ్రమ యొక్క అవిచ్ఛిన్న విస్తరణ మరియు అభివృద్ధితో, ఈ సరళమైన పద్ధతి ప్రస్తుత అవసరాలను ఇక తీర్చలేకపోతోంది. ఆధునిక నగర విద్యుత్ గ్రిడ్‌లలో, కేబుల్ సర్క్యూట్ల ఉపయోగం పెరగడం వల్ల కెపాసిటివ్ కరెంట్‌లు గణనీయంగా పెరిగాయి (10 A కంటే ఎక్కువ). ఈ పరిస్థితుల్లో, భూమి ఆర్క్ నమ్మకంగా అణచివేయబడదు, ఇది కింది పరిణామాలకు దారితీస్తుంది:

• ఏక-దశ భూమి ఆర్క్ యొక్క అంతరాయం మరియు పునఃప్రజ్వలనం ఆర్క్-భూమి ఓవర్ వోల్టేజీలను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు, వాటి పరిమాణం 4U (ఇక్కడ U అనేది దశ వోల్టేజి పీక్ విలువ) లేదా అంతకంటే ఎక్కువ వరకు చేరుకోవచ్చు, ఇవి పొడవైన సమయం పాటు ఉంటాయి. ఇది విద్యుత్ పరికరాల ఇన్సులేషన్‌కు తీవ్రమైన ముప్పును కలిగిస్తుంది, బలహీనమైన ఇన్సులేషన్ పాయింట్‌లలో బ్రేక్‌డౌన్‌లను కలిగించి గణనీయమైన నష్టాలకు దారితీస్తుంది.

• స్థిరమైన ఆర్కింగ్ పరిసర గాలిని అయానికరణం చేస్తుంది, దాని ఇన్సులేటింగ్ లక్షణాలను దెబ్బతీస్తుంది మరియు దశ-నుండి-దశ షార్ట్ సర్క్యూట్ల సంభావ్యతను పెంచుతుంది.

• ఫెర్రోరెసొనెంట్ ఓవర్ వోల్టేజీలు సంభవించవచ్చు, ఇవి వోల్టేజి ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు మరియు సర్జ్ అరెస్టర్లకు సులభంగా హాని కలిగించవచ్చు - అరెస్టర్ పేలుడు కూడా సంభవించే అవకాశం ఉంటుంది. ఈ పరిణామాలు గ్రిడ్ పరికరాల ఇన్సులేషన్ ఖచ్చితత్వాన్ని తీవ్రంగా ప్రమాదంలో పెడతాయి మరియు మొత్తం విద్యుత్ వ్యవస్థ యొక్క సురక్షిత ఆపరేషన్‌కు ముప్పు కలిగిస్తాయి.

ఈ సంఘటనలను నివారించడానికి మరియు భూమి దోష రక్షణ యొక్క నమ్మకమైన పనితీరును నిర్ధారించడానికి సరియైన సున్నా-సీక్వెన్స్ కరెంట్ మరియు వోల్టేజిని అందించడానికి, ఒక గ్రౌండింగ్ రెసిస్టర్‌ను కనెక్ట్ చేయడానికి కృత్రిమ న్యూట్రల్ పాయింట్ సృష్టించబడాలి. ఈ అవసరం గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ల (సాధారణంగా "గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు" లేదా "గ్రౌండింగ్ యూనిట్లు" అని పిలుస్తారు) అభివృద్ధికి దారితీసింది. ఒక గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ఒక గ్రౌండింగ్ రెసిస్టర్‌తో కృత్రిమ న్యూట్రల్ పాయింట్‌ను సృష్టిస్తుంది, ఇది సాధారణంగా చాలా తక్కువ నిరోధాన్ని కలిగి ఉంటుంది (సాధారణంగా 5 ఓమ్స్ కంటే తక్కువ).

అలాగే, దాని విద్యుదయస్కాంత లక్షణాల కారణంగా, గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ధనాత్మక- మరియు రుణాత్మక-సీక్వెన్స్ కరెంట్‌లకు అధిక ప్రతిఘటనను ప్రదర్శిస్తుంది, దాని వైండింగ్‌ల గుండా చిన్న ఎగ్జిటేషన్ కరెంట్ మాత్రమే ప్రవహించనిస్తుంది. ప్రతి కోర్ అవయవంపై, రెండు వైండింగ్ విభాగాలు వ్యతిరేక దిశలలో చుట్టబడతాయి. సమాన సున్నా-సీక్వెన్స్ కరెంట్‌లు ఈ వైండింగ్‌ల గుండా ప్రవహించినప్పుడు, అవి తక్కువ ప్రతిఘటనను ప్రదర్శిస్తాయి, సున్నా-సీక్వెన్స్ పరిస్థితులలో వైండింగ్‌ల గుండా కనిష్ఠ వోల్టేజి డ్రాప్‌ను కలిగిస్తాయి.

ప్రత్యేకంగా, భూమి దోషం సమయంలో, వైండింగ్ ధనాత్మక-, రుణాత్మక- మరియు సున్నా-సీక్వెన్స్ కరెంట్‌లను మోస్తుంది. ఇది ధనాత్మక- మరియు రుణాత్మక-సీక్వెన్స్ కరెంట్‌లకు అధిక ప్రతిఘటనను ప్రదర్శిస్తుంది కానీ సున్నా-సీక్వెన్స్ కరెంట్‌కు తక్కువ ప్రతిఘటనను ప్రదర్శిస్తుంది. ఎందుకంటే, ఒకే దశలో, రెండు వైండింగ్‌లు వ్యతిరేక ధ్రువత్వంతో శ్రేణిలో కనెక్ట్ చేయబడతాయి; వాటి ప్రేరేపిత విద్యుత్ చలన బలాలు పరిమాణంలో సమానంగా కానీ దిశలో వ్యతిరేకంగా ఉంటాయి, సమర్థవంతంగా ఒకదానికొకటి రద్దు చేసుకుంటాయి, అందువల్ల సున్నా-సీక్వెన్స్ కరెంట్‌కు తక్కువ ప్రతిఘటనను ప్రదర్శిస్తుంది.

చాలా అనువర్తనాలలో, గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు చిన్న గ్రౌండింగ్ రెసిస్టర్‌తో న్యూట్రల్ పాయింట్‌ను అందించడానికి మాత్రమే ఉపయోగించబడతాయి మరియు ఏవైనా ద్వితీయ లోడ్‌ను అందించవు. అందువల్ల, చాలా గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు ద్వితీయ వైండింగ్ లేకుండా రూపొందించబడతాయి. సాధారణ గ్రిడ్ ఆపరేషన్ సమయంలో, గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ సాధారణంగా లోడ్ లేని స్థితిలో పనిచేస్తుంది. అయితే, దోషం సమయంలో, అది కొద్ది సమయం పాటు మాత్రమే దోష కరెంట్‌ను మోస్తుంది. తక్కువ నిరోధ గ్రౌండెడ్ వ్యవస్థలో, 10 kV వైపు ఏక-దశ భూమి దోషం సంభవించినప్పుడు, అత్యంత సున్నితమైన సున్నా-సీక్వెన్స్ రక్షణ త్వరగా దోషపూరిత ఫీడర్‌ను గుర్తించి తాత్కాలికంగా విడదీస్తుంది.

గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ దోషం సంభవించిన మరియు ఫీడర్ యొక్క సున్నా-సీక్వెన్స్ రక్షణ పనిచేసే మధ్య ఉన్న చిన్న వ్యవధిలో మాత్రమే పనిచేస్తుంది. ఈ సమయంలో, సున్నా-సీక్వెన్స్ కరెంట్ న్యూట్రల్ గ్రౌండింగ్ రెసిస్టర్ మరియు గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ గుండా ప్రవహిస్తుంది, I_R = U / (R₁ + R₂) అనే సూత్రం ప్రకారం, ఇక్కడ U అనేది సిస్టమ్ దశ వోల్టేజి, R₁ అనేది న్యూట్రల్ గ్రౌండింగ్ రెసిస్టర్ మరియు R₂ అనేది భూమి దోష లూప్ లోని అదనపు నిరోధం.

పైన విశ్లేషణ ఆధారంగా, ఒక గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క పనితీరు లక్షణాలు: దీర్ఘకాలం పాటు లోడ్ లేని పనితీరు మరియు దోషాల సమయంలో స్వల్పకాలిక అతిభారం.

సంగ్రహంగా, ఒక గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ఒక గ్రౌండింగ్ రెసిస్టర్‌ను కనెక్ట్ చేయడానికి కృత్రిమ న్యూట్రల్ పాయింట్‌ను సృష్టిస్తుంది. భూమి దోషం సమయంలో, ఇది ధనాత్మక- మరియు రుణాత్మక-సీక్వెన్స్ కరెంట్‌లకు అధిక ప్రతిఘటనను కానీ సున్నా-సీక్వెన్స్ కరెంట్‌కు తక్కువ ప్రతిఘటనను ప్రదర్శిస్తుంది, అందువల్ల భూమి దోష రక్షణ యొక్క నమ్మకమైన పనితీరును నిర్ధారిస్తుంది.

ప్రస్తుతం, సబ్ స్టేషన్లలో ఇన్స్టాల్ చేసిన గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు రెండు ప్రాథమిక ప్రయోజనాలను సేవిస్తాయి:

ఒక సబ్‌స్టేషన్ యొక్క ప్రధాన ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ (ఉదా: 10 kV వైపు) డెల్టా లేదా న్యూట్రల్ లేకుండా వై కనెక్షన్‌లో ఉన్నప్పుడు, మరియు ఏక-దశ కెపాసిటివ్ గ్రౌండ్ కరెంట్ పెద్దదిగా ఉన్నప్పుడు, గ్రౌండింగ్ కొరకు ఏర్పాటు చేయడానికి న్యూట్రల్ పాయింట్ అందుబాటులో ఉండదు. అటువంటి సందర్భాలలో, కృత్రిమ న్యూట్రల్ పాయింట్‌ను ఏర్పాటు చేయడానికి గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది ఆర్క్ సప్రెషన్ కాయిల్‌కు కనెక్ట్ అయ్యేందుకు అనుమతిస్తుంది. ఈ కృత్రిమ న్యూట్రల్ ద్వారా సిస్టమ్ కెపాసిటివ్ కరెంట్‌ను కంపెన్సేట్ చేసి, గ్రౌండ్ ఆర్క్‌లను అణిచివేయవచ్చు—ఈ పని గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క ప్రాథమిక పాత్ర.

సాధారణ పనితీరులో, గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ సమతుల్యమైన మూడు-దశ వోల్టేజ్‌ను ఎదుర్కొంటుంది మరియు చిన్న ఎగ్జిటేషన్ కరెంట్ మాత్రమే ప్రవహిస్తుంది, ప్రాయోజికంగా లోడ్ లేకుండా పనిచేస్తుంది. న్యూట్రల్ నుండి గ్రౌండ్ వరకు ఉన్న పొటెన్షియల్ తేడా సున్నా (ఆర్క్ సప్రెషన్ కాయిల్ నుండి చిన్న న్యూట్రల్ డిస్ప్లేస్మెంట్ వోల్టేజ్ ని విస్మరిస్తూ), కాయిల్ ద్వారా కరెంట్ ప్రవహించదు. ఉదాహరణకు, C దశ గ్రౌండ్ ఫాల్ట్‌కు గురైతే, ఫలితంగా ఏర్పడిన జీరో-సీక్వెన్స్ వోల్టేజ్ (అసమానత నుండి ఉత్పన్నమవుతుంది) ఆర్క్ సప్రెషన్ కాయిల్ ద్వారా గ్రౌండ్‌కు ప్రవహిస్తుంది. కాయిల్ ఇండక్టివ్ కరెంట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది కెపాసిటివ్ గ్రౌండ్-ఫాల్ట్ కరెంట్‌ను కంపెన్సేట్ చేస్తుంది, దీంతో ఆర్క్ అదృశ్యమవుతుంది—ఇది స్టాండ్-అలోన్ ఆర్క్ సప్రెషన్ కాయిల్ వలె పనిచేస్తుంది.

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ఒక ప్రాంతంలోని 110 kV సబ్‌స్టేషన్లలో గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ప్రొటెక్షన్ యొక్క పలు తప్పుడు పనితీరులు సంభవించాయి, ఇవి గ్రిడ్ స్థిరత్వాన్ని తీవ్రంగా ప్రభావితం చేశాయి. ప్రాథమిక కారణాలను గుర్తించడానికి, విశ్లేషణలు నిర్వహించబడ్డాయి, సరిదిద్దే చర్యలు అమలు చేయబడ్డాయి మరియు పునరావృతాన్ని నివారించడానికి మరియు ఇతర ప్రాంతాలకు మార్గదర్శకంగా ఉండడానికి పాఠాలు పంచుకోబడ్డాయి.

110 kV సబ్‌స్టేషన్ 10 kV నెట్‌వర్క్‌లలో కేబుల్ ఫీడర్‌ల ఉపయోగం పెరుగుతున్న కొద్దీ, ఏక-దశ కెపాసిటివ్ గ్రౌండ్ కరెంట్‌లు గణనీయంగా పెరిగాయి. గ్రౌండ్ ఫాల్ట్ సమయంలో ఓవర్‌వోల్టేజ్ పరిమాణాలను అణిచివేయడానికి, చాలా 110 kV సబ్‌స్టేషన్‌లు తక్కువ నిరోధక గ్రౌండింగ్ అమలు చేయడానికి గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లను ఇన్‌స్టాల్ చేస్తున్నాయి, జీరో-సీక్వెన్స్ కరెంట్ మార్గాన్ని ఏర్పాటు చేస్తున్నాయి. ఇది స్థానం ఆధారంగా గ్రౌండ్ ఫాల్ట్‌లను ఐసోలేట్ చేయడానికి ఎంపిక చేసిన జీరో-సీక్వెన్స్ ప్రొటెక్షన్‌కు అనుమతిస్తుంది, ఆర్క్ రీఇగ్నిషన్‌ను నివారిస్తుంది మరియు సురక్షితమైన పవర్ సరఫరాను నిర్ధారిస్తుంది.

2008 నుండి, ఒక ప్రాంతం తన 110 kV సబ్‌స్టేషన్ 10 kV సిస్టమ్‌లను గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లు మరియు సంబంధిత ప్రొటెక్షన్ పరికరాలను ఇన్‌స్టాల్ చేయడం ద్వారా తక్కువ నిరోధక గ్రౌండింగ్‌కు మార్చింది. ఇది ఏదైనా 10 kV ఫీడర్ గ్రౌండ్ ఫాల్ట్‌ను త్వరగా ఐసోలేట్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, గ్రిడ్ పై ప్రభావాన్ని కనీసంగా ఉంచుతుంది. అయితే, ఇటీవల, ప్రాంతంలోని ఐదు 110 kV సబ్‌స్టేషన్‌లు గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ప్రొటెక్షన్ యొక్క పునరావృత తప్పుడు పనితీరులను ఎదుర్కొన్నాయి, ఇవి అవుటేజీలను కలిగించాయి మరియు గ్రిడ్ స్థిరత్వాన్ని బెదిరిస్తున్నాయి. కాబట్టి, కారణాలను గుర్తించడం మరియు పరిష్కారాలను అమలు చేయడం అత్యవసరం.

1. గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ప్రొటెక్షన్ తప్పుడు పనితీరు కారణాల విశ్లేషణ

10 kV ఫీడర్ గ్రౌండ్ ఫాల్ట్‌కు గురైతే, 110 kV సబ్‌స్టేషన్ వద్ద ఉన్న ఫీడర్ యొక్క జీరో-సీక్వెన్స్ ప్రొటెక్షన్ మొదట పనిచేయాలి మరియు ఫాల్ట్‌ను ఐసోలేట్ చేయాలి. అది విఫలమైతే, ఫాల్ట్‌ను నియంత్రించడానికి గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ బ్యాకప్ జీరో-సీక్వెన్స్ ప్రొటెక్షన్ బస్ టై మరియు ప్రధాన ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ బ్రేకర్‌లను ట్రిప్ చేస్తుంది. అందువల్ల, 10 kV ఫీడర్ ప్రొటెక్షన్ మరియు బ్రేకర్‌ల సరైన పనితీరు చాలా ముఖ్యం. ఐదు సబ్‌స్టేషన్‌లలో జరిగిన తప్పుడు పనితీరుల గణాంక విశ్లేషణ ఫీడర్ ప్రొటెక్షన్ వైఫల్యం ప్రధాన కారణం అని చూపిస్తుంది.

10 kV ఫీడర్ జీరో-సీక్వెన్స్ ప్రొటెక్షన్ పనితీరు ఇలా ఉంటుంది: జీరో-సీక్వెన్స్ CT సంగ్రహణ → ప్రొటెక్షన్ ప్రారంభం → బ్రేకర్ ట్రిప్. ప్రధాన భాగాలు జీరో-సీక్వెన్స్ CT, ప్రొటెక్షన్ రిలే మరియు బ్రేకర్. విశ్లేషణ వీటిపై దృష్టి పెడుతుంది:

1.1 జీరో-సీక్వెన్స్ CT లోపాలు తప్పుడు పనితీరుకు కారణం
గ్రౌండ్ ఫాల్ట్ సమయంలో, ఫాల్ట్ కలిగిన ఫీడర్ యొక్క జీరో-సీక్వెన్స్ CT ఫాల్ట్ కరెంట్‌ను గుర్తిస్తుంది, దీంతో దాని ప్రొటెక్షన్ ప్రారంభమవుతుంది. అదే సమయంలో, గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క జీరో-సీక్వెన్స్ CT కూడా కరెంట్‌ను గుర్తిస్తుంది. ఎంపిక చేసిన పనితీరును నిర్ధారించడానికి, ఫీడర్ ప్రొటెక్షన్ సెట్టింగ్‌లు (ఉదా: 60 A, 1.0 s) గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ సెట్టింగ్‌ల కంటే తక్కువగా ఉంటాయి (ఉదా: 75 A, 1.5 s బస్ టై ట్రిప్ కొరకు, 2.5 s ప్రధాన ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ట్రిప్ కొరకు). అయితే, CT లోపాలు (ఉదా: గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ CT కొరకు -10%, ఫీడర్ CT కొరకు +10%) వాస్తవ పికప

షీల్డ్ గ్రౌండ్ వైర్లను సున్నా-సీక్వెన్స్ CT ద్వారా క్రిందికి నడిపించండి మరియు కేబుల్ ట్రేల నుండి ఇన్సులేట్ చేయండి; CT కి ముందు సంప్రదించకుండా ఉండండి.

• పరీక్షించడానికి బహిర్గత కండక్టర్ చివరలను వదిలివేయండి; మిగిలిన భాగాన్ని ఇన్సులేట్ చేయండి.

• షీల్డ్ గ్రౌండ్ పాయింట్ CT కింద ఉంటే, దానిని CT ద్వారా నడిపించవద్దు. CT విండోలో గ్రౌండ్ పాయింట్‌ను ఉంచకుండా ఉండండి.

• సరైన ఇన్‌స్టాలేషన్ కొరకు రక్షణ మరియు కేబుల్ సిబ్బందికి శిక్షణ ఇవ్వండి.

• రిలే, ఆపరేషన్లు మరియు కేబుల్ బృందాలచే సంయుక్త అంగీకార పరిశీలనలను అమలు చేయండి.

2.3 రక్షణ తిరస్కరణను నివారించండి

సరిగ్గా పనిచేసే, నమ్మదగిన రిలేలను ఉపయోగించండి; పాతబడిన లేదా లోపం ఉన్న యూనిట్లను భర్తీ చేయండి; పరిరక్షణను మెరుగుపరచండి; అధిక ఉష్ణోగ్రతను నివారించడానికి చల్లబరచడం/గాలి సరఫరాను ఇన్‌స్టాల్ చేయండి.

2.4 బ్రేకర్ తిరస్కరణను నివారించండి

స్ప్రింగ్- లేదా మోటార్-ఛార్జ్ చేసిన సీల్డ్ రకాల వంటి నమ్మదగిన, ఆధునిక బ్రేకర్లను ఉపయోగించండి; పాత GG-1A కేబినెట్లను విరమణ తీసుకోండి; కంట్రోల్ సర్క్యూట్లను పరిరక్షించండి; నాణ్యమైన ట్రిప్ కాయిల్స్ ఉపయోగించండి.

2.5 అధిక-ఇంపెడాన్స్ ఫాల్ట్ ప్రమాదాలను తగ్గించండి

గ్రౌండ్ అలారమ్లు వచ్చినప్పుడు ఫీడర్లను వెంటనే పరిశీలించి తొలగించండి; ఫీడర్ పొడవులను తగ్గించండి; సాధారణ కెపాసిటివ్ కరెంట్‌ను కనిష్ఠీకరించడానికి ఫేజ్ లోడ్లను సమతుల్యం చేయండి.

3. ముగింపు

గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు గ్రిడ్ నిర్మాణం మరియు స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరుస్తాయి, కానీ పునరావృత తప్పుడు ఆపరేషన్లు దాచిన ప్రమాదాలను సూచిస్తాయి. ఈ పత్రం ప్రధాన కారణాలను విశ్లేషిస్తుంది మరియు ఇప్పటికే గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లను ఇన్‌స్టాల్ చేసిన లేదా ఇన్‌స్టాల్ చేయాలని ప్లాన్ చేస్తున్న ప్రాంతాలకు మార్గదర్శకంగా ప్రాక్టికల్ పరిష్కారాలను ప్రతిపాదిస్తుంది.

జిగ్జాగ్ (Z-రకం) గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు

35 kV మరియు 66 kV పంపిణీ నెట్‌వర్క్‌లలో, ట్రాన్స్ఫార్మర్ వైండింగ్‌లు సాధారణంగా wye-కనెక్ట్ చేయబడి ఉంటాయి మరియు న్యూట్రల్ పాయింట్ అందుబాటులో ఉంటుంది, దీని వల్ల గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ల అవసరం ఉండదు. అయితే, 6 kV మరియు 10 kV నెట్‌వర్క్‌లలో, డెల్టా-కనెక్ట్ చేసిన ట్రాన్స్ఫార్మర్లకు న్యూట్రల్ పాయింట్ ఉండదు, దీని వల్ల ఒక న్యూట్రల్ పాయింట్‌ను అందించడానికి గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ అవసరం—ప్రధానంగా ఆర్క్ సప్రెషన్ కాయిల్స్‌ను కనెక్ట్ చేయడానికి.

గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు జిగ్జాగ్ (Z-రకం) వైండింగ్ కనెక్షన్లను ఉపయోగిస్తాయి: ప్రతి ఫేజ్ వైండింగ్ రెండు కోర్ లింబ్‌ల మధ్య విభజించబడుతుంది. రెండు వైండింగ్‌ల నుండి సున్నా-సీక్వెన్స్ మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్‌లు ఒకదానితో ఒకటి రద్దు చేసుకుంటాయి, ఫలితంగా చాలా తక్కువ సున్నా-సీక్వెన్స్ ఇంపెడాన్స్ (<10 Ω), తక్కువ నో-లోడ్ నష్టాలు మరియు 90% కంటే ఎక్కువ రేట్ చేయబడిన సామర్థ్యాన్ని ఉపయోగించడం జరుగుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, సాంప్రదాయిక ట్రాన్స్ఫార్మర్లలో చాలా ఎక్కువ సున్నా-సీక్వెన్స్ ఇంపెడాన్స్ ఉంటుంది, దీని వల్ల ఆర్క్ సప్రెషన్ కాయిల్ సామర్థ్యం ట్రాన్స్ఫార్మర్ రేటింగ్ కంటే ≤20% కు పరిమితం అవుతుంది. అందువల్ల, Z-రకం ట్రాన్స్ఫార్మర్లు గ్రౌండింగ్ అప్లికేషన్‌లకు ఆదర్శవంతంగా ఉంటాయి.

వ్యవస్థ అసమతుల్య వోల్టేజి పెద్దదిగా ఉన్నప్పుడు, కొలతల కొరకు సమతుల్య Z-రకం వైండింగ్‌లు సరిపోతాయి. తక్కువ-అసమతుల్యత వ్యవస్థలలో (ఉదా: పూర్తి కేబుల్ నెట్‌వర్క్‌లు), కొలతల అవసరాల కొరకు 30–70 V అసమతుల్య వోల్టేజిని ఉత్పత్తి చేయడానికి న్యూట్రల్ రూపొందించబడుతుంది.

గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు ద్వితీయ లోడ్లకు సరఫరా చేయగలవు, స్టేషన్ సర్వీస్ ట్రాన్స్ఫార్మర్‌లుగా పనిచేస్తాయి. ఈ సందర్భంలో, ప్రాథమిక రేటింగ్ ఆర్క్ సప్రెషన్ కాయిల్ సామర్థ్యం మరియు ద్వితీయ లోడ్ సామర్థ్యం మొత్తానికి సమానం.

గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ప్రాథమిక పని భూమి దోష పరిహార కరెంట్‌ను పంపిణీ చేయడం.

ఫిగర్ 1 మరియు ఫిగర్ 2 రెండు సాధారణ Z-రకం గ్రౌండింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ కనెక్షన్‌లను చూపుతాయి: ZNyn11 మరియు ZNyn1. తక్కువ సున్నా-సీక్వెన్స్ ఇంపెడాన్స్ వెనుక ఉన్న సూత్రం ఇలా ఉంది: ప్రతి కోర్ లింబ్ రెండు సమాన వైండింగ్‌లను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి వేర్వేరు ఫేజ్ వోల్టేజిలకు కనెక్ట్ చేయబడి ఉంటాయి. ధనాత్మక- లేదా ఋణాత్మక-సీక్వెన్స