Stručná diskuse o výběru zazemňovacích transformátorů v zpětných stanici

Zemní transformátory, běžně označované jako "zemní transformátory" nebo jednoduše "zemní jednotky", za normálního provozu sítě fungují bez zatížení a za výskytu krátkozaměřených poruch jsou přetíženy. Podle plnící látky se často dělí na olejové a suché typy; podle počtu fází mohou být buď třífázové, nebo jednofázové zemní transformátory. 

Zemní transformátor uměle vytváří neutrální bod pro připojení zemního odporu. Když dojde k zemnímu poruše v systému, nabízí vysoký impedanci pro pozitivní a negativní sekvence proudů, ale nízkou impedanci pro nulovou sekvenci proudu, což zajišťuje spolehlivou funkci ochrany před zemními poruchami. Správné a racionální výběry zemních transformátorů mají velký význam pro uhašení oblouku při krátkých záměrech, eliminaci elektromagnetických rezonančních přetlaků a zajištění bezpečného a stabilního chodu elektrické sítě.

Výběr zemních transformátorů by měl být komplexně vyhodnocen na základě následujících technických kritérií: typ, nominální kapacita, frekvence, napěťové a proudové hodnoty, úroveň izolace, koeficient teplotního stoupání a schopnost přetížení. Je také třeba pečlivě zohlednit okolní podmínky, včetně okolní teploty, nadmořské výšky, změn teploty, stupně kontaminace, síly zemětřesení, rychlosti větru a vlhkosti.

Pokud je možné přímé připojení k neutrálnímu bodu systému, preferuje se jednofázový zemní transformátor; jinak by měl být použit třífázový zemní transformátor.

Výběr kapacity zemního transformátoru

Kapacita zemního transformátoru se primárně určuje podle jeho typu, charakteristik vybavení připojeného k neutrálnímu bodu a existence sekundárního zatížení. Obecně již výpočet kapacity vybavení připojeného k neutrálnímu bodu (např. potlačovací cívka) obsahuje dostatečnou rezervu, takže při výběru není nutná žádná další snížení kapacity nebo bezpečnostní faktor.

V fotovoltaických elektrárnách obvykle sekundární strana zemního transformátoru zásobuje pomocné zatížení. Proto autor stručně vysvětlí, jak určit kapacitu zemního transformátoru, pokud je přítomno sekundární zatížení.

V této situaci se kapacita zemního transformátoru hlavně určuje na základě kapacity potlačovací cívky připojené k neutrálnímu bodu a kapacity sekundárního zatížení. Výpočet se provádí s využitím 2hodinového referenčního trvání ekvivalentního kapacitě potlačovací cívky. Pro klíčová zatížení se kapacita může určit i na základě kontinuálního provozu. Potlačovací cívka se považuje za reaktivní výkon (Qₓ), zatímco sekundární zatížení se vypočítává oddělením aktivního výkonu (Pf) a reaktivního výkonu (Qf). Výpočetní vzorec je následující:

Při použití ochrany před zemními poruchami založené na opačném směru aktivní složky nulové sekvence proudu se k primární nebo sekundární straně potlačovací cívky přidává odpovídající hodnota zemního odporu, aby se zlepšila citlivost a selektivní přesnost zemní ochrany. I když tento odpor spotřebovává aktivní výkon během provozu, jeho využití je krátkodobé a způsobený nárůst proudu je malý, proto není nutné zvýšit kapacitu zemního transformátoru.