سیستم زمین الکتریکی فعال

انتخاب روش مناسب برای زمین کردن نقطه نوترال، یکی از مهم ترین بخش های طراحی سیستم های الکتریکی است. اهمیت این موضوع از آن جا ناشی می شود که بسیاری از پارامترهای سیستم قدرت مانند سطح عایقی تجهیزات، ایمنی پرسنل و دستگاه ها، سطح جریان خطا و تنش های الکتریکی و مکانیکی ناشی از آن، مقادیر اضافه ولتاژهای گذرا و موقتی، عملکرد سیستم حفاظتی، تعداد و مدت زمان قطعی ها، کیفیت توان ارائه شده و بسیاری موارد دیگر، در ارتباط مستقیم با سیستم زمین انتخاب شده است. بنابراین در طراحی سیستم های الکتریکی بایستی به مقوله زمین کردن توجه کافی مبذول گردد. زمین کردن نقطه نوترال شبکه های الکریکی به چند روش شناخته شده صورت می گیرد. علت تنوع استفاده از سیستم های زمین مختلف، کارایی ها و محدودیت های هر یک از آن ها در شبکه های مختلف است. سطح ولتاژ شبکه، نوع خطوط تغذیه استفاده شده (خطوط هوایی یا کابل های زیرزمینی) و گستردگی سیستم قدرت و نوع تجهیزات موجود، باعث محدودیت در استفاده از برخی از روش های زمین کردن و قدرتمندی برخی روش های دیگر می شود. در سطح ولتاژ فشار متوسط تنوع به کارگیری سیستم های زمین مختلف، بیشتر به چشم می خورد. این موضوع ناشی برآورده کردن اهداف خاصی است که در طراحی این شبکه ها مدنظر قرار می گیرد. در برخی از سیستم های الکتریکی، بارهای حساسی وجود دارد که تداوم سرویس دهی آن ها اهمیت بیشتری دارد. کارخانجات پتروشیمی، سیمان، کاغذ و غیره از این دسته اند. حفظ سرویس دهی این سیستم ها به ازای خطاهای تک فاز گذرا می تواند بسیار سودمند باشد. برخی از سیستم های زمین امپدانس بالا امکان ادامه عملکرد سیستم های قدرت در حضور خطای تک فاز به زمین را فراهم می کنند. با گسترش استفاده از ادوات الکترونیک قدرت در سیستم های الکتریکی، روش های زمین کردن نقطه نوترال را نیز تحت تأثیر قرار گرفته و نویسندگان مختلف اصلاح و تعویض سیستم های زمین سنتی را با تجهیزات مبتنی بر ادوات الکترونیک قدرت پیشنهاد داده اند. سرعت فوق العاده کلیدهای الکترونیک قدرت باعث شده است که سیستم های زمین مبتنی بر ادوات الکترونیک قدرت، برخی معایب سیستم های زمین سنتی را برطرف نموده و چندین مزیت از سیستم های زمین سنتی در یک سیستم زمین جمع شود. اخیراً یک روش زمین جدید که با استفاده از اینورترها و چاپرهای الکترونیک قدرت، جریان کنترل شده در نقطه نوترال تزریق می کند، معرفی گردیده و لفظ «سیستم زمین فعال» برای این روش به کار برده شده است. سیستم زمین فعال با قابلیت تزریق جریان کنترل شده از نظر دامنه، فاز و فرکانس، امکان حذف برخی محدودیت های سیستم های زمین سنتی را فراهم نموده است. یک مشکل مشترک سیستم های زمین امپدانس بالا، پیچیدگی تشخیص فیدر معیوب از فیدرهای سالم است. در سیستم های زمین امپدانس بالا به علت محدود شدن دامنه جریان خطا به سطوح کم، سیستم حفاظت قادر به حفاظت موضعی خطاهای تک فاز به زمین نخواهد بود. در سیستم زمین فعال نیز با محدود شدن جریان خطا، جریان فیدر معیوب در حالت عادی و در حضور خطا تفاوت چندانی ندارد. قابلیت بالقوه سیستم زمین فعال در تغییر سطح جریان تزریق شده، امکان تشخیص فیدر معیوب بدون این که جریان این فیدر به حد آستانه رله های حفاظتی افزایش یابد، فراهم نموده است. کاهش اضافه ولتاژها و تعیین جریان شارژ خازنی سیستم از دیگر کارایی های سیستم زمین فعال است و مورد بررسی قرار گرفته است.