Moduri de funcționare a neutrelor transformatoarelor sistemului de alimentare

Transformatoarele au neutru al căror mod de funcționare sau metodă de lucru de împământare se datorează:

• cerinte de securitate si protectia muncii a personalului,

• curenții de defect la pământ admisibili,

• supratensiunile rezultate din defecțiuni la pământ, precum și tensiunea de funcționare a fazelor intacte ale instalației electrice față de pământ, care determină nivelul de izolare a dispozitivelor electrice,

• necesitatea de a asigura funcționarea fiabilă a releului de împământare,

• posibilitatea utilizării celor mai simple scheme ale reţelelor electrice.

În cazul unui defect la pământ monofazat, simetria sistemului electric este întreruptă: tensiunile de fază în raport cu pământul se modifică, apar curenți de împământare, apar supratensiuni în rețele. Gradul de modificare a simetriei depinde de modul neutru.

Modul neutru are un impact semnificativ asupra modurilor de funcționare ale receptoarelor electrice, schemelor sistemului de alimentare, parametrilor echipamentului selectat.

Neutru al rețelei Este un set de puncte neutre și conductoare interconectate care pot fi izolate de rețea sau conectate la pământ prin rezistență scăzută sau mare.

Sunt utilizate următoarele moduri neutre:

• neutru împământat surd,

• neutru izolat,

• neutru efectiv împământat.

Alegerea modului neutru în rețelele electrice este determinată de alimentarea continuă a consumatorilor, fiabilitatea muncii, siguranta personalului de service si eficienta instalatiilor electrice.

Neutrii transformatoarelor instalațiilor electrice trifazate, la înfășurările cărora sunt conectate rețele electrice, pot fi legați direct la pământ prin rezistență inductivă sau activă sau izolați de pământ.

Dacă neutrul înfășurării transformatorului este conectat la dispozitivul de împământare direct sau printr-o rezistență scăzută, atunci acest neutru se numește împământat orb, iar rețelele conectate la acesta, respectiv, rețele cu un neutru împământat.

Un neutru care nu este conectat la un dispozitiv de împământare se numește neutru izolat.

Rețelele, al căror neutru este conectat la dispozitivul de împământare printr-un reactor (rezistență inductivă), care compensează curentul capacitiv al rețelei, se numesc rețele cu un neutru împământat rezonant sau compensat.

Rețelele al căror neutru este împământat printr-un rezistor (rezistență) se numesc o rețea cu un neutru împământat rezistiv.

Rețea electrică cu o tensiune mai mare de 1 kV, unde factorul de defect la pământ nu depășește 1,4 (factorul de defect la pământ este raportul dintre diferența de potențial dintre faza nedeteriorată și pământ în punctul unei defecțiuni la pământ a altora sau a altor două faze la diferența de potențial dintre fază și sol în acel moment înainte de închidere) se numește rețea cu neutru efectiv împământat.

Instalațiile electrice, în funcție de măsurile de siguranță electrică, sunt împărțite în 4 grupe:

• instalații electrice cu tensiuni peste 1 kV în rețele cu un neutru efectiv împământat (cu curenți mari de defect la pământ),

• instalații electrice cu o tensiune peste 1 kV în rețele cu neutru izolat (cu curenți mici de împământare),

• instalații electrice cu o tensiune de până la 1 kV cu un neutru împământat,

• instalatii electrice cu tensiune pana la 1 kV cu neutru izolat.

Moduri neutre ale sistemelor trifazate

Tensiune, kV Mod neutru Notă 0,23 Neutru surd împământat Cerințe de siguranță. Toate carcasele electrice sunt împământate 0,4 0,69 Neutru izolat Pentru a îmbunătăți fiabilitatea sursei de alimentare 3,3 6 10 20 35 110 Neutru efectiv împământat Pentru a reduce tensiunea fazelor deschise la masă atunci când o fază este scurtcircuitată la masă și pentru a reduce tensiunea nominală de izolație 220 330 500 700

Sistemele cu un neutru oarbă împământat sunt sisteme cu un curent mare de defect la pământ. În cazul unui scurtcircuit, scurtcircuitul este deconectat automat. În sistemele de 0,23 kV și 0,4 kV, această oprire este dictată de cerințele de siguranță. Toate cadrele echipamentelor sunt împământate simultan.

Sistemele de 110 și 220 kV și mai sus sunt implementate cu un neutru efectiv împământat... În cazul unui scurtcircuit, scurtcircuitul este, de asemenea, declanșat automat. Aici, împământarea neutrului duce la o reducere a tensiunii nominale de izolație. Este egală cu tensiunea de fază a fazelor nedeteriorate la masă. Pentru a limita magnitudinea curenților de defect de împământare, nu toți neutrii transformatorului sunt legați la pământ (împământare efectivă).

Moduri neutre ale sistemelor trifazate: a — neutru împământat, b — neutru izolat

Neutru izolat numit neutru, neconectat la un dispozitiv de împământare sau conectat prin dispozitive care compensează curentul capacitiv din rețea, transformatoare de tensiune și alte dispozitive de înaltă rezistență.

Un sistem cu un neutru izolat utilizat pentru a îmbunătăți fiabilitatea sursei de alimentare. Se caracterizează prin faptul că atunci când o fază este închisă la pământ, tensiunea conductorilor de fază în raport cu pământul crește până la tensiunea de linie, iar simetria tensiunilor este ruptă. Curent capacitiv circulă între linie și neutru. Dacă este mai mică de 5A, atunci este permisă continuarea funcționării timp de până la 2 ore pentru turbina generatoare cu o putere de până la 150 MW și pentru hidrogeneratoare - până la 50 MW. Dacă se constată că scurtcircuitul nu a avut loc în înfășurarea generatorului, ci în rețea, atunci lucrul este permis timp de 6 ore.

Rețelele de la 1 la 10 kV sunt rețele cu tensiunea generatorului de centrale electrice și rețele locale de distribuție. Atunci când o fază este legată la pământ într-un astfel de sistem, tensiunea fazelor nedeteriorate față de masă crește până la valoarea tensiunii rețelei. Prin urmare, izolația trebuie să fie evaluată pentru această tensiune.

Principalul avantaj al modului neutru izolat este capacitatea de a furniza energie consumatorilor de alimentare și consumatorilor cu o defecțiune la pământ monofazată.

Dezavantajul acestui mod este detectarea dificilă a locației defectului la pământ.

Fiabilitatea crescută a modului (adică posibilitatea de funcționare normală în cazul defecțiunilor la pământ monofazate, care reprezintă o parte semnificativă a defecțiunii echipamentelor electrice) a neutrului izolat duce la utilizarea sa obligatorie la tensiuni mai mari. 1 kV până la 35 kV inclusiv, deoarece aceste rețele furnizează grupuri mari de consumatori și consumatori de energie.

De la o tensiune de 110 kV și mai sus, utilizarea unui mod neutru izolat devine neprofitabilă din punct de vedere economic, deoarece creșterea tensiunii față de pământ de la fază la linie necesită o creștere semnificativă a izolației de fază. Utilizarea modului neutru izolat de până la 1 kV este permisă și justificată de cerințe sporite de siguranță electrică.

Citeste si: Utilizarea rețelelor electrice cu un neutru izolat