Bu, genel cevabın genellikle aşırı basitleştirildiği ve bazen de tamamen yanlış olduğu sorulardan biridir. Müşterilerimin, topraklama transformatörünün paratoner gibi olduğunu, darbeleri çeken ve onları güvenli bir şekilde yere gönderen bir şey olduğunu varsaydıklarını gördüm. Bu iş böyle yürümüyor. Yıldırım düştüğünde topraklama transformatörünün gerçekte ne yaptığını ve ne yapmadığını açıklayalım.
Öncelikle Yıldırımın Bir Sisteme Gerçekte Ne Yaptığı
Yıldırım bir elektrik hattına veya bir trafo merkezinin yakınına düştüğünde, elektrik sistemine çok büyük bir akım darbesi enjekte eder. Bu akım mikrosaniyeler içinde yükselir ve onbinlerce ampere ulaşabilir. Çarpma noktasındaki voltaj, akımı bir yere itmek için gereken seviyeye yükselmeye çalışır.
Hasar bu voltajdan kaynaklanıyor. Yalıtım bozulur. Güvenli olması gereken boşluklarda yaylar meydana geliyor. Bağlantılı ekipmanlar, asla başa çıkamayacakları şekilde tasarlanmayan streslerle karşı karşıyadır.
Çözüm yıldırımı durdurmak değil, yapamazsınız. Enerjinin nereye gittiğini kontrol etmek ve ortaya çıkan voltajı sınırlamaktır.
Topraklama Transformatörü Aslında Nedir?
Topraklama transformatörüBazen topraklama transformatörü olarak da adlandırılır, parafudr gibi bir yıldırımdan korunma cihazı değildir. Görevi, doğal olarak nötr bir noktaya sahip olmayan, tipik olarak delta bağlantılı bir sistem veya topraklanmamış bir wye'ye sahip olmayan bir sistemde nötr bir nokta oluşturmaktır.
Bu nötr nokta doğrudan veya bir empedans aracılığıyla toprağa bağlanır. Bunun yaptığı şey, toprak arızası olduğunda akan türden sıfır dizi akımları için tanımlanmış bir yol sağlamaktır.
Topraklama transformatörü olmadan, delta sistemindeki fazdan toprağa arızanın düşük empedanslı dönüş yolu yoktur. Arıza akımı sistem kapasitansı ile sınırlıdır, bu da küçük olduğu anlamına gelir, ancak arızasız fazlar üzerindeki voltaj hatlar arası seviyelere veya daha yüksek seviyelere yükselir. Bu yalıtım açısından kötüdür ve arıza tespitini zorlaştırır.
Bir topraklama transformatörü ile toprak arızası, önemli miktarda akıma sahip düşük empedanslı bir olay haline gelir. Koruyucu röleler bunu görür, kesiciler açılır ve hasar yayılmadan arıza giderilir.
Yıldırımın Resme Girdiği Yer
İşte yıldırımla bağlantının devreye girdiği ve yanlış anlaşılmanın genellikle başladığı yer burasıdır.
Yıldırım bir faz iletkenine çarptığında büyük bir akım dalgalanması yaratır. Bu akımın bir yere gitmesi gerekiyor. Sistemin topraklama transformatörü üzerinden etkili bir topraklama yolu varsa, dalgalanma kontrollü bir şekilde toprağa akabilir. Transformatör, yıldırım akımının sıfır bileşen bileşeni için düşük empedanslı bir yol sağlar.
Ancak -ki bu çok önemlidir- topraklama transformatörü bunu tek başına yapmaz. Parafudrlarla uyum içinde çalışır.
Parafudrlar, gerilim bir eşiği aştığında ileterek gerilimi güvenli bir seviyede kenetler. Akım daha sonra tutuculardan topraklanmış sisteme ve topraklama transformatörü üzerinden istasyonun topraklama şebekesine akar. Transformatörün empedansı, toprak şebeke direnciyle birleştiğinde, dalgalanma sırasında ne kadar voltajın kalacağını belirler.
Topraklama Trafosunun Gerçekte Katkıları Nelerdir?
Tanımlanmış Bir Yol.Nötr bir referans olmadan, yıldırım akımı, kablo kılıfları aracılığıyla, en az direnci sunan yol hangisi olursa olsun, topraktan izolasyona giden kendi yolunu bulmak zorundadır. Bu yollar bunun için tasarlanmamıştır. Hasar sonuçları. Topraklama transformatörü tasarlanmış bir yol sağlar.
Gerilim Stabilizasyonu.İlk dalgalanma geçtikten sonra sistem voltajı toparlanmaya çalışır. Topraklama transformatörünün toprağa bağlantısı, kararlı bir nötr referansının yeniden kurulmasına yardımcı olarak, devam eden arıza veya yeniden tetikleme riskini azaltır.
Koruma Koordinasyonu.Koruyucu rölelerin çalışması için arıza akımına ihtiyacı vardır. Güç takip arızasına dönüşen yıldırım kaynaklı bir atlama, topraklama transformatörünün yeterli arıza akımı büyüklüğünü sağlaması durumunda daha hızlı temizlenecektir. Daha hızlı temizleme, ekipmanda daha az enerji açığa çıkması anlamına gelir.
Ne Yapmaz
Topraklama transformatörü yıldırımı çekmez. Yıldırım enerjisini önemli ölçüde absorbe etmez. Parafudrların yerini almaz.
Sanki bağımsız bir çözümmüş gibi "yıldırıma karşı koruma" sağlamak için topraklama transformatörü gerektiren spesifikasyonlar gördüm. Bu iş böyle yürümüyor. Parafudrlar voltaj sınırlamasını yapar. Topraklama transformatörü referansı ve yolu sağlar. Her ikisi de gereklidir.
Topraklama Transformatörlerinin Çeşitleri ve Dalgalanma Performansındaki Rolü
Zikzak transformatörlertopraklama uygulamaları için en yaygın olanlardır. Pozitif ve negatif dizi akımlara yüksek empedans sunarken, sıfır dizi akımlara karşı düşük empedans (arıza akımı ve yıldırım dalgalanma drenajı için tam olarak istediğiniz şeyi) sunarlar.
Wye-delta transformatörleriolarak da hizmet edebilirtopraklama transformatörleri. Delta sargısı, sıfır dizili akımların dolaşımı için bir yol sağlayarak etkili bir şekilde nötr bir referans oluşturur. Yıldırım olaylarında delta sargısı, dalgalanma enerjisinin fazlar arasında dağıtılmasına yardımcı olarak herhangi bir noktadaki stresi azaltabilir.
Aralarındaki seçim sistem voltajına, mevcut arıza akımına ve koruma felsefesine bağlıdır. Yıldırım performansı için, parafudrlarla uygun şekilde koordine edilmesi durumunda her ikisi de çalışabilir.
Kurulum Önemlidir - Zemin Izgarası Bağlantısı
Bir topraklama transformatörü ancak toprağa bağlantısı kadar iyidir. Nötr nokta düşük dirençli bir topraklama ızgarasına bağlanmalıdır. Topraklama şebekesinin direnci yüksekse içinden geçen yıldırım akımı amacını boşa çıkaran bir gerilim yükselmesi yaratır.
Sahadaki sorunları burada görüyorum. Müşteri bir topraklama transformatörü kurar, onu tek bir çubuğa topraklar ve yıldırımdan korunmayı bekler. Daha sonra bir grev meydana gelir, transformatör nötründeki voltaj kilovolta yükselir ve ekipman arızalanır. Transformatör işini yaptı; topraklama sistemi bunu yapmadı.
Topraklama transformatörünün nötr bağlantısı, birden fazla çubukla, gömülü iletkenlerle ve düşük genel dirençle istasyon toprak ızgarasına gitmelidir. Bu tartışılamaz.
Bakım Hususları
Çoğu zaman boşta duran ve yalnızca dengesiz akımı ve ara sıra arıza akımını taşıyan bir topraklama transformatörünün ihmal edilmesi kolaydır. Yıldırımdan korunmanın ihtiyaç duyulduğunda çalışabilmesi için transformatörün iyi durumda olması gerekir.
Yalıtım direnci testleri, sargıların bozulmadığını doğrular. Topraklama şebekesi direnç testleri, topraklama bağlantısının kötüleşmediğini doğrular. Bağlantı denetimleri, gevşek terminalleri yüksek empedans noktaları haline gelmeden önce yakalar.
Beklenen görev ve ortama göre uyarlanmış her topraklama transformatörü için bakım yönergeleri sağlıyoruz. Yıldırıma maruz kalan alanlar için daha sık kontrol yapılması gerekmektedir.
Müşterilere Yıldırımdan Korunma Hakkında Ne Anlatıyorum?
Yıldırım konusunda endişeleniyorsanız ihtiyacınız olan şey:
İlk olarak, her hat giriş noktasında uygun boyutta ve koordineli parafudrlar bulunmalıdır.
İkincisi, mevcut arıza akımı ve toprak koşulları için tasarlanmış düşük empedanslı bir topraklama sistemi (şebeke, çubuklar ve bağlantılar).
Üçüncüsü, sisteminizin ilk ikisinin etkili bir şekilde çalışması için nötr bir referansa ihtiyacı varsa bir topraklama transformatörü.
Topraklama transformatörüetkinleştiricidir. Parafudrların işlerini yapmalarını sağlar ve yıldırım akımına ekipmana zarar vermeyecek bir yol verir. Ancak bu, bağımsız bir çözüm değil, sistemin bir parçasıdır.
Yıldırımdan korunma için bir sistem tasarlıyorsanız ve topraklama transformatörünün uygun olup olmadığını merak ediyorsanız, detayları konuşmaktan memnuniyet duyarım. Doğru cevap sistem konfigürasyonunuza, toprak koşullarına ve kabul edilebilir risk düzeyine bağlıdır.
Referanslar
- IEEE Std 80, AC Trafo Merkezi Topraklamasında Güvenlik için IEEE Kılavuzu.
- IEEE Std C62.22, Alternatif Akım Sistemleri için Metal Oksit Parafudrların Uygulamasına İlişkin IEEE Kılavuzu.
- IEC 60076-6, Güç transformatörleri – Bölüm 6: Reaktörler (topraklama transformatörlerini içerir).
