Kuru tip bir topraklama transformatörü, doğal olarak erişilebilir bir nötr noktası olmayan üç fazlı sistemler için yapay bir nötr nokta sağlar. Nötr nokta oluşturulduktan sonra, bir ark söndürme bobinine, topraklama direncine, nötr nokta reaktörüne veya diğer yardımcı cihazlara bağlanabilir ve ayırıcı anahtarlar, akım transformatörleri, aşırı gerilim parafudrları veya kıvılcım aralıkları ile birlikte eksiksiz bir nötr topraklama düzeni oluşturur.
Nötr Noktaya Hangi Ekipmanlar Bağlanabilir?
| Ekipman |
Ana İşlev |
IEC ile İlgili Not |
| Ark söndürme bobini / Petersen bobini |
Tek fazlı toprak hatası kapasitif akımını telafi eder ve arkın söndürülmesine yardımcı olur |
Anma değerleri, kısa süreli dayanım ve yalıtım seviyeleri IEC 60076-6'ya referans verilebilir |
| Topraklama direnci |
Toprak hatası akımını sınırlar, aşırı gerilimi bastırır ve algılanabilir sıfır dizisi akımı sağlar |
Direnç, faza-nötr gerilimi ve hedef hata akımına göre seçilir; kısa süreli termal dayanım doğrulanmalıdır |
| Nötr nokta reaktörü |
Sıfır dizisi akımını sınırlar veya ark söndürme bobini ile seri olarak rezonansı bastırır |
IEC 60076-6 kapsamında nötr nokta topraklama reaktörü olarak değerlendirilebilir |
| Parafudr / kıvılcım aralığı |
Nötr nokta aşırı gerilimini sınırlar ve topraklama transformatörünü korur |
Yalıtım koordinasyonu IEC 60071-1 ve IEC 60071-2'ye referans verilebilir |
| Akım transformatörü |
Koruma, toprak hatası hattı seçimi ve izleme için sıfır dizisi akımını ölçer |
Nötr nokta devresine kurulur |
| Ayırıcı |
Bakım ve anahtarlama için görünür bir izolasyon noktası sağlar |
Nötr nokta devresinde sağlanmalıdır |
| İkincil yük |
Topraklama transformatörü aynı zamanda istasyon servis transformatörü olarak hizmet verdiğinde yardımcı güç sağlar |
İkincil kapasite ayrı ayrı hesaplanmalıdır |
Kuru tip topraklama transformatörleri genellikle zigzag bağlantı kullanır, örneğin ZNyn11 veya ZNvn11. Normal çalışma koşullarında, pozitif ve negatif sekans akımlarına yüksek empedans gösterirler ve yalnızca küçük bir mıknatıslanma akımı taşırlar. Tek fazlı toprak arızası sırasında, sıfır sekans akımına düşük empedans göstererek bu akımın nötr nokta üzerinden ark söndürme bobinine veya topraklama direncine akmasına izin verirler.
Ark Söndürme Bobini Ne Zaman Uygundur?
Ark söndürme bobinleri etkin olmayan topraklanmış sistemler için uygundur, bunlar aynı zamanda rezonans topraklı sistemler veya küçük toprak arıza akımı sistemleri olarak da bilinir.
Tipik uygulama koşulları şunları içerir:
- Şunlar gibi orta gerilim sistemleri: 3 kV, 6 kV, 10 kV, 20 kV, 35 kV ve 66 kV.
- Tek fazlı toprak arızası kapasitif akımının yalıtılmış nötr için izin verilen sınırı aştığı, ancak toprak arızası sırasında kısa süreli sürekli çalışmanın gerekli olduğu sistemler.
- Kırsal dağıtım şebekeleri, madenler, petrol sahaları, kimya tesisleri, metalurji tesisleri, hastaneler ve sürekli prosesli endüstriyel tesisler gibi yüksek besleme sürekliliği gereksinimlerine sahip şebekeler.
- Sık geçici toprak arızalarının meydana geldiği hava hattı şebekeleri veya karma hava hattı/kablo şebekeleri.
- Tam telafiye yakın telafi nedeniyle oluşan seri rezonansı önlemek için aşırı telafi altında çalışma.
Rezonans topraklama, tek fazlı toprak arızaları sırasında geçici aşırı gerilimleri sınırlayabilir. Ancak, rezonans yine de önlenmelidir ve telafi ekipmanı anormalse veya yanlış ayarlanmışsa daha yüksek aşırı gerilimler meydana gelebilir.
Seçim kılavuzu:
- Kapasitif toprak arıza akımı yalıtılmış nötr sistem için izin verilen sınırı aştığında ve kısa süreli arızalı çalışma gerektiğinde, bir ark söndürme bobini düşünülebilir. Kesin sınır, geçerli ulusal standartlara, yerel kamu hizmeti gereksinimlerine ve ekipman özelliklerine göre belirlenmelidir.
- Kapasitif akım yüksek olduğunda, özellikle tüm kablo şebekelerinde, düşük dirençli topraklama veya birleşik bir topraklama şeması tercih edilebilir.
- Kapasitif akım seçim sınırına yakın olduğunda, birleşik bir şema benimsenebilir: ark söndürme bobini normal koşullar altında çalışır ve kalıcı toprak arızalarını gidermek için bir zaman gecikmesinden sonra paralel bir direnç devreye alınır.
Topraklama Direnci Ne Zaman Uygundur?
Topraklama dirençleri düşük dirençli topraklama ve yüksek dirençli topraklama olarak ikiye ayrılır.
Düşük Dirençli Topraklama
Tipik uygulamalar şunları içerir: 6 kV–35 kV kablo şebekeleri, kentsel dağıtım sistemleri, endüstriyel güç sistemleri ve santral yardımcı sistemleri.
Temel özellikler:
- Toprak arıza akımı nispeten yüksektir, tipik olarak birkaç yüz amper ile sınırlandırılır.
- Sıfır sekans koruması arızayı güvenilir bir şekilde algılayabilir.
- Arızalı besleyiciler hızlı bir şekilde ayrılabilir.
- Geçici aşırı gerilimler etkili bir şekilde sınırlanır.
- Arızalı devre açıldığı için besleme sürekliliği rezonans topraklı sistemlere göre daha düşüktür.
Seçim hususları:
- Tüm kablo şebekeleri ve kentsel yeraltı dağıtım sistemleri için uygundur.
- Hızlı koruma, doğru arıza yeri belirleme ve seçici açma gerektiğinde tercih edilir.
- Topraklama transformatörü, topraklama direnci ve anahtarlama teçhizatı, beklenen toprak arıza akımına ve arıza giderme süresine bağlı olarak kısa süreli termik dayanım açısından doğrulanmalıdır.
Direnç değeri ön olarak şu şekilde tahmin edilebilir:
R = V_ln / I_f
burada V_ln sistem faz-nötr gerilimi ve I_f hedef tek fazlı toprak arıza akımıdır. Bu ifade basitleştirilmiş bir seçim temelidir. Son değer ayrıca sistem gerilim değişimi, topraklama şeması, koruma ayarları, kapasitif akım ve ekipman termik sınırlarını da dikkate almalıdır.
Yüksek Dirençli Topraklama
Yüksek dirençli topraklama, toprak arıza akımının sınırlandırılması gerektiği, rezonans aşırı gerilimlerinin bastırılması gerektiği ve kısa süreli sürekli çalışmanın kabul edilebilir olduğu durumlarda kullanılır.
Temel özellikler:
- Toprak arıza akımı genellikle birkaç amperden birkaç on ampere kadar sınırlandırılır.
- Sistem geçici olarak çalışmaya devam edebilir, ancak arızanın yeri belirlenmeli ve derhal giderilmelidir.
- Yaygın olarak jeneratör terminallerinde, yardımcı güç sistemlerinde ve küçük dağıtım sistemlerinde uygulanır.
Ark Söndürme Bobini ve Düşük Dirençli Topraklama Karşılaştırması
| Karşılaştırma |
Ark Sönümleme Bobini Topraklaması |
Düşük Dirençli Topraklama |
| Toprak arıza akımı |
Düşük artık akım |
Genellikle birkaç yüz amper |
| Arıza yönetimi |
Arkın söndürülmesi; kısa süreli kesintisiz çalışmaya olanak sağlar |
Arızalı besleyicinin hızlı açılması |
| Enerji arzı sürekliliği |
Daha yüksek |
Daha düşük |
| Aşırı gerilim kontrolü |
Geçici aşırı gerilimleri sınırlar; rezonans önlenmelidir |
Etkili aşırı gerilim sınırlaması |
| Koruma |
Toprak arıza hattı seçimine bağlıdır; açma işlemi her zaman anında gerçekleşmez |
Sıfır dizili koruma arızalı devreyi açar |
| Tipik şebeke |
Yüksek güvenilirlik gereksinimlerine sahip havai hat veya karma şebekeler |
Kablo şebekeleri, kentsel ve endüstriyel dağıtım sistemleri |
kuru tip topraklama transformatörü
Nötr Nokta Koruması ve Çalışma Gereksinimleri
Ana nötr nokta ekipmanlarına ek olarak, aşağıdaki koruma ve çalışma önlemleri dikkate alınmalıdır:
- Görünür bir izolasyon noktası sağlamak için bir ayırıcı anahtar kurulmalıdır.
- Sıfır dizisi akım ölçümü, koruması ve toprak arızası hat seçimi için bir akım transformatörü sağlanmalıdır.
- Aşırı gerilim sınırlayıcıları veya kıvılcım aralıkları, nötr nokta aşırı gerilimini sınırlamak için dikkate alınmalıdır.
- Topraklama transformatörü, sistem topraklama şemasıyla koordine edilmiş sıfır dizisi aşırı akım koruması ile donatılmalıdır.
- Normalde, aynı bara bölümüne yalnızca bir topraklama transformatörü nötr noktası bağlanmalı ve konum kilitlemesi uygulanmalıdır.
- Rezonans topraklı sistemler tek fazlı toprak arızası hat seçimi ile donatılmalıdır.
- Düşük dirençli topraklı sistemler güvenilir sıfır dizisi koruma çalışmasını sağlamalı ve topraklama direncinin termal dayanımını doğrulamalıdır.
- Yalıtım seviyeleri, IEC 60071-1 ve IEC 60071-2'ye uygun olarak yalıtım koordinasyonu yoluyla kontrol edilmelidir.
Seçim Önerileri
- Ana transformatörün alçak gerilim tarafı üçgen bağlı olduğunda ve erişilebilir bir nötr noktası olmadığında, bir topraklama transformatörü sağlanmalıdır.
- Kapasitif toprak arızası akımı nispeten düşük olduğunda ve kısa süreli sürekli çalışmaya izin verildiğinde, genellikle bir ark söndürme bobini tercih edilir.
- Şebekede çok sayıda kablo devresi olduğunda, yüksek kapasitif akım bulunduğunda ve hızlı arıza giderme gerektiğinde, düşük dirençli topraklama genellikle daha uygundur.
- Kapasitif akım seçim sınırına yakın olduğunda, bir birleşik şema benimsenebilir: normal koşullar altında ark söndürme bobini çalışır ve kalıcı toprak arızaları için paralel bir direnç devreye sokulur.
- Topraklama transformatörü gücü nötr nokta ekipmanıyla eşleşmelidir. Ark söndürme bobini topraklaması için transformatör, bobin gücünü, kısa süreli görevi ve termal gereksinimleri karşılamalıdır. Direnç topraklaması için, kısa süreli toprak arızası akımına ve arıza süresine karşı doğrulanmalıdır. Topraklama transformatörü aynı zamanda yardımcı güç de sağlıyorsa, ikincil yük kapasitesi ayrı ayrı hesaplanmalıdır.
- Tipik kısa süreli değerler 10 s, 30 s ve 60 s'yi içerir, ancak nihai değer koruma açma süresine, sistem çalışma koşullarına ve üretici özelliklerine göre belirlenmelidir.
- Nötr nokta devresi, ayırıcı anahtarlar, akım transformatörleri, aşırı gerilim sınırlayıcıları veya kıvılcım aralıkları ve gerekli koruma cihazları dahil olmak üzere eksiksiz bir düzenleme olarak tasarlanmalıdır.
Özetle, kuru tip topraklama transformatörünün nötr noktası esas olarak bir ark söndürme bobini, topraklama direnci ve ilgili koruma ve ölçüm ekipmanını bağlamak için kullanılır. Ark söndürme bobini topraklaması, yüksek besleme sürekliliği ve kontrollü toprak arızası akımları gerektiren şebekeler için daha uygundur.
Düşük dirençli topraklama, hızlı arıza giderme gerektiren kablo ağırlıklı kentsel ve endüstriyel şebekeler için daha uygundur. Nihai parametreler ve ekipman seçimi, geçerli IEC standartlarına, yerel kamu hizmeti düzenlemelerine ve ekipman üreticisinin teknik koşullarına uygun olmalıdır.
Giriş
