Perché i trasformatori di tensione e i trasformatori di corrente devono essere messi a terra?

Nei sistemi di alimentazione, il lato primario di un trasformatore si collega alle linee ad alta-tensione, mentre il lato secondario si collega a strumenti di misura e dispositivi di protezione relè, richiedendo un contatto frequente da parte degli operatori.

Prevenzione dei guasti-da alta tensione: se l'isolamento tra gli avvolgimenti primario e secondario di un trasformatore si rompe a causa di invecchiamento, umidità o sovratensione, l'alta tensione (ad es. 10 kV, 35 kV) dal lato primario entrerà direttamente nel circuito secondario. In questa situazione, tutte le apparecchiature secondarie e i cablaggi trasporteranno una tensione pericolosamente alta, minacciando direttamente la vita degli operatori.

La funzione della messa a terra protettiva: dopo aver messo a terra in modo affidabile un'estremità del lato secondario, in caso di un picco di tensione elevato-, un'enorme corrente di guasto fluirà rapidamente nel terreno attraverso il punto di messa a terra, bloccando forzatamente la tensione sul lato secondario al potenziale di terra (ovvero, potenziale zero), garantendo così che il personale in piedi a terra non venga fulminato quando tocca l'apparecchiatura secondaria.

La capacità distribuita esiste tra gli avvolgimenti primario e secondario di un trasformatore di misura e tra l'avvolgimento secondario e la terra. Durante il normale funzionamento, l'effetto di divisione della tensione di queste capacità farà sì che l'avvolgimento secondario senza messa a terra generi un potenziale fluttuante rispetto alla terra, ovvero esiste una certa tensione. Sebbene questa tensione di solito non sia elevata, in determinate circostanze può comunque causare lesioni alle apparecchiature secondarie o al personale scarsamente isolate. La messa a terra del lato secondario elimina questo potenziale fluttuante.

In alcuni sistemi (come i sistemi di messa a terra a bassa-corrente), la messa a terra del punto neutro sul lato primario del trasformatore di tensione fornisce un percorso per la corrente a sequenza zero del sistema. Ciò consente al dispositivo di monitoraggio dell'isolamento di rilevare correttamente la tensione di sequenza zero ed emettere un segnale di allarme quando si verifica un guasto a terra monofase, avvisando gli operatori di gestire tempestivamente la situazione.

Sebbene il lato secondario debba essere messo a terra, in un circuito secondario collegato (ad esempio, l'intero circuito dal trasformatore alla sala di controllo), può esserci un solo punto di terra.

Se esistono due o più punti di terra, poiché la rete di terra della sottostazione non è perfettamente equipotenziale, verrà generata una differenza di potenziale tra i diversi punti di terra quando una grande corrente (come una corrente di guasto di cortocircuito) viene iniettata nella rete. Ciò crea una corrente circolante aggiuntiva nel circuito secondario, portando a dati di misurazione imprecisi e persino causando il malfunzionamento o il mancato funzionamento dei dispositivi di protezione relè, con conseguenti gravi conseguenze.