Nötr topraklama dirençleri, elektrik sistemlerinde çalışanların ve ekipmanların güvenliğini sağlamak için faz-toprak arıza akımını sınırlamakta kullanılır. AG ve OG dağıtım şebekelerinde güç transformatörlerinin ve jeneratörlerin nötr noktaları bir direnç üzerinden topraklanır.
Sınırlama akımı belirlenirken, direncin bağlanacağı transformatör ya da jeneratörün hemen yakınında oluşacak faz-toprak kısa devre akımının değeri hesaplanır. Arıza akımı genellikle bu kısa devre akımının %10'u mertebesinde sınırlanacak şekilde uygun direnç değeri seçilir. Seçilen sınırlandırılmış arıza akımının röleler tarafından algılanabilmesi için optimum bir değerde olması gerekir; bu nedenle direncte kullanılan akım trafosunun primer değeri, sınırlandırılmış arıza akım değerinden farklı seçilebilir.
Uygulamanın amaçları şunlardır: toprak kısa devre akımının trafo ve jeneratöre zarar vermeyecek mertebelere sınırlandırılarak işletme sürekliliğinin ve güvenliğin en üst seviyeye çıkarılması; direnç üzerindeki akım trafosu sayesinde arızanın röleler vasıtasıyla algılanması ve arıza süresinin tanımlanması; arıza akımının kesilmesiyle oluşacak geçici rejim gerilim dalgalanmalarının sınırlandırılarak ekipman izolasyon seviyelerinin korunması; sahadaki adım geriliminin güvenilir seviyelerde tutulmasıyla personel güvenliğinin artırılması; ve arıza akımına maruz kalan ekipmanların aşırı ısınma ile mekanik zorlanmasının önlenmesi.
Arıza süresi genellikle 5–10 saniye olarak seçilir. Ani enerji kesintisine tahammülü olmayan işletmelerde 30 saniyeye kadar çıkabilir. Hastane, veri merkezi, tekstil, çimento ve enjeksiyonla üretim yapan fabrikalar gibi sistem sürekliliğinin kritik olduğu tesislerde, arıza akımı sisteme zarar vermeyecek seviyede olmak koşuluyla arıza süresi sürekli de seçilebilir.
Nötr topraklama trafosu tarafında iki çözüm bulunur. Tek fazlı trafo ve dirençle nötr topraklama sisteminde, tek fazlı bir topraklama transformatörü ile nötr topraklama direnci birlikte kullanılır. Bu sistem özellikle jeneratörlerin topraklanmasına uygundur; çünkü normalde topraklanmamış bir sistem gibi davranır, ancak bir fazdan toprağa arıza meydana geldiğinde arıza akımını sınırlar. Topraklama transformatörünün birincil sargısı sistemin nötr sargısına, nötr topraklama direnci ise sekonder sargısına bağlanır.
İkinci çözüm zig-zag transformatörle yapay nötr noktası elde etmektir. Nötr noktası olmayan delta bağlantılı sistemlerde veya nötr noktaya erişilemeyen durumlarda, yapay bir nötr nokta oluşturmak için topraklama transformatörü kullanılır ve sistem bu nokta üzerinden topraklanabilir. Çoğu topraklama transformatörü arıza akımını genellikle 10 saniyenin altında bir süreye maruz kalacak şekilde tasarlandığından, aynı dereceye sahip sıradan üç fazlı sürekli anma transformatörüne göre boyut olarak daha küçük ve daha ucuzdur.
Bir nötr topraklama direncine teklif verilebilmesi için, mümkünse sistemin tek hat şeması ve temel sistem parametreleri gereklidir.
