مقاومت اتصال زمین

مقاومت اتصال زمین که به آن Neutral Grounding Resistors یا به اختصار NGR گفته می شود، در سیستم های قدرت به عنوان مقاومت زمین در ترانسفورماتورها و ژنراتورهایی که به صورت ستاره wye متصل شده اند به کار می روند. این مقاومت ها معمولا بین نقطه نول اتصال ستاره تجهیزات و زمین قرار می گیرد. NGR ، مابین زمین و نول ترانسفورماتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتورهای زمین قرار می گیرد. NGR جریان های خطا را تا حدی که برای عملکرد رله های حفاظتی مناسب باشد محدود می کند، بنابراین از آسیب ناخواسته به سیستم جلوگیری می کند.جریان خطا از طریق رله های حفاظتی تشخیص داده شده و سپس رفع می شود. همچنین مقاومت های اتصال زمین جهت کاهش مشکلاتی همچون شکست عایقی ناشی از اضافه ولتاژ های گذرای ایجاد شده به وسیله آرک های خطای زمین در سیستم های زمین نشده و کاهش آسیب هایی که در اثر قوس الکتریکی در سیستم زمین شده مستقیم به موتورها و سوئیچگیرها وارد می شود، مورد استفاده قرارمی گیرند.
      
                                 
سیستم زمین نول به یکی از دو صورت زمین کردن با امپدانس پایین ( LRG ) و زمین کردن با امپدانس بالا ( HRG ) موجود می باشد. زمین کردن با امپدانس پایین دارای نرخ جریان خطای بالاتر از 25 آمپر هستند. زمین کردن با امپدانس بالا دارای نرخ جریان خطای کمتر یا مساوی 25 آمپر دارند. طراحی اندازه مقاومت نقطه نوترال به میزان جریان قابل تحمل عبوری از آن و به مدت زمان تداوم جریان خطا و اندازه دمای قابل تحمل آن بستگی دارد و بر اساس اطلاعات مربوط به شبکه مقاومت مطابق با استانداردIEEE-32طراحی می شود.

                                     

زمین کردن با امپدانس پایین ( LRG ):

زمین کردن با امپدانس پایین ( LRG )،  جریان های خطای ناشی از اتصال ناخواسته فاز یک سیستم قدرت به زمین را محدود می کند. اکثر سیستم ها بر اساس دستورالعمل هایی که در IEEE-142 ذکر شده ،  جریان خطا را تا 200-400 آمپر محدود می کنند.
 هنگامی که خطا رخ می دهد، مقاومت اتصال زمین (NGR) جریانی را که می تواند از سمت زمین به ترانسفورماتور برگشت داده شود، محدود کند. این مقاومت باعث محدود کردن کلی جریان خطای زمین از سیستم ورودی می شود. اگر چه جریان محدود می شود، ولی جریان هنوز هم به اندازه کافی بالا بوده و نیاز به رله محافظ دارد تا به بریکر فرمان داده و برق را از سیستم دارای خطا جدا کند.به طور معمول، NGR ها از 480 ولت تا 72 کیلو ولت (ولتاژ خط به خط )موجود می باشند. NGR استاندارد، دارای محفظه های مخصوص فضای بیرونی برای نصب در کنار و یا بر روی ترانسفورماتور قدرت یا ژنراتورمی باشد.
 ترانس مولفه صفر جریان و رله های خطای زمین ، جریان های خطا را تشخیص داده و در5 تا 20 درصد، ماکزیمم جریان خطای زمین تریپ می دهند.

NGR با جریان نامی 200 تا 400آمپر، به طور کلی در سیستم های  6.9kV تا 34.5kV مورد استفاده قرار می گیرد.
NGR با جریان نامی 100 تا 400آمپر، به طور کلی در سیستم های 2.4 تا 4.16 کیلو ولت مورد استفاده قرار می گیرد.

زمین کردن با امپدانس بالا ( HRG):

زمین کردن با امپدانس بالا ( HRG) ، جریان خطا را به میزان کمی که بریکر ها تریپ نداده و بار ها بدون قطعی به عملکرد پیوسته خود ادامه دهند، محدود می کنند.چرا سیستم های HRG در گذشته استفاده نشده است؟رله حفاظتی حالت جامد( Solid state)، دارای حساسیت هستند که رله های مکانیکی این قابلیت را نداشتند.
سیستم های HRG بر روی سیستم های بالای 15کیلو ولت کاربردی نداشته و استاندارد NEC اجازه استفاده از سیستم های HRG بر روی سیستم های دارای بارهای تکفاز (فاز و نول ) را نمی دهد. هنگامی که خطا رخ می دهد جریان خطا به میزان مجاز محدود شده و رله، اضافه ولتاژ موجود در مقاومت اتصال زمین را حس می کند. سیگنال رله همراه با یک تاخیر بوده تا از آلارم های اشتباه جلوگیری کند و پس از یک زمان مشخص بوق هشدار را فعال می کند. کنتاکت های کمکی برای استفاده در پنل هشدار از راه دور ارائه شده است.به کمک این آلارم بارهای سیستم بدون وقفه به کار خود ادامه داده و خطا ممکن است در طی یک دوره تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده تصحیح شود و اگر نادیده گرفته شود ، خطا ممکن است در فاز دیگر رخ داده و باعث خرابی تجهیزات و تریپ بریکر شود.

بعضی از سیستم های HRG دارای تنظیمات جریان برای تعیین مقدار مقاومت هستندو به همین دلیل در صورت اصلاح و تغییر سیستم  قدرت و یا اضافی شدن تجهیزات، میزان جریان خطا قابل تغییر خواهد بود.
سیستم های HRG با قاب های بدون نیاز به نگهدارنده و قابل نصب بر روی کف قابل ارائه بوده و به راحتی در داخل سوئیچگیر قرار می گیرند. همچنین HRG ها به صورت جعبه های دیواری و یک قسمت مقاومت نصب شده از راه دور موجود می باشند.  

به طور کلی سیستم HRG هنگام خطای خط به زمین آلارم داده و تریپ نمی دهد. HRG برای سیستم هایی که قطعی برق ناشی از خطای تک فاز خط به زمین باعث خرابی می شود توصیه می شود. زمین کردن با امپدانس بالا، خطای زمین را حداکثر از 5 تا 10 آمپر محدود می کند. ترانس های جریان مولفه صفر و رله های خطای زمین ، خطا را تشخیص داده و در 10 تا 20 درصد ماکزیمم جریان خطای زمین آلارم می دهند. از این مقاومت ها برای مکانهایی که به برق بدون وقفه با افزایش دمای ماکزیمم 375 درجه سانتیگراد نیاز است، مورد استفاده قرار می گیرد.