Izolovani neutralni krug. Izolirano neutralno. Uređaj i rad. Aplikacija

Električne mreže, kao što znate, dijele se ovisno o naponskoj klasi - do i iznad 1000V. Neutral je uobičajena točka namotaja za transformatore i generatore spojene u zvijezdu. Ako je krug namota trokut i potrebna je nula, tada se možemo prisjetiti kruga. Razmotrićemo samo mreže naizmjenična struja.

Vrste neutralnog uzemljenja u mrežama do 1 kV

IN električne mreže napona do 1000V, uobičajeno je koristiti tri neutralna sistema uzemljenja - to su TN, IT, TT. Svako od slova ima specifično značenje, hajde da ga shvatimo:

1. slovo opisuje kako je nul izvora napajanja uzemljen.

T (terra) - neutralno uzemljeno
I (izolirati) - neutralno je izolirano (i - izolirano, lako za pamćenje)

Drugo slovo pokazuje način uzemljenja izloženih provodnih dijelova (HFC) na zemlju

N (neutralno) - HFC-ovi su uzemljeni preko čvrsto uzemljenog neutralnog izvora napajanja
T - HRE su uzemljeni bez obzira na napajanje

Zauzvrat, TN sistem je podijeljen u tri podsistema - TN-C, TN-S i TN-C-S. U okviru ovog podsistema, treća slova (C - kombinuj, S - odvojeno) označavaju kombinaciju ili razdvajanje u jednoj žici funkcija nultog zaštitnog (PE) i nultog radnog (N) vodiča.

Razmotrimo sada svaki sistem detaljnije.

TN sistem uzemljenja

U ovom sistemu, nula je čvrsto uzemljena, a izloženi provodni delovi su uzemljeni kroz ovu čvrsto uzemljenu nultu. Čvrsto uzemljen - to znači da je neutralni spoj direktno na uređaj za uzemljenje (zavrtnjem, zavarivanjem) ili preko niskog otpora (strujni transformator).

U mrežama do 1 kV, uzemljeni nul se koristi za napajanje jednofaznih i trofaznih opterećenja.

TT sistem uzemljenja

TT sistem pretpostavlja da je neutralni izvor napajanja čvrsto uzemljen, a HRE opreme su uzemljeni pomoću uređaja za uzemljenje koji nije električno povezan sa neutralnim izvorom. To jest, zaštitni PE vodič se stvara kod samog potrošača, a ne dolazi iz izvora napajanja.

IT sistem uzemljenja

U IT sistemu, nul generatora ili transformatora je izolovan ili uzemljen preko uređaja visoke impedancije, a HRE su nezavisno uzemljeni. Ovaj sistem se ne preporučuje za stambene objekte, koji se koriste tamo gde prvi zemljospoj ne zahteva prekid napajanja. To mogu biti električne instalacije sa povećanim zahtjevima za pouzdanost snabdijevanja električnom energijom.

Vrste neutralnog uzemljenja u elektroenergetskim mrežama iznad 1kV

U mrežama sa naponima iznad 1000V koriste se izolovana (neuzemljena) nula, efektivno uzemljena nula i rezonantno uzemljena nula. Uzemljena nula se koristi samo u mrežama do 1kV.

Istorijski prvi sistem uzemljenja. Neutralna tačka napajanja nije spojena na uređaj za uzemljenje. Namotaji su spojeni u trokut i ispostavilo se da nema nulte tačke. Koristi se za napon 3-35kV.

Ova vrsta uzemljenja se koristi u mrežama sa naponima iznad 110 kV. Prednost je u tome što će za jednofazne kvarove na neoštećenim fazama, napon prema zemlji biti 0,8 faza-faza u normalnom radu. U ovom sistemu, sama petlja uzemljenja je napravljena uzimajući u obzir protok velikih struja kratkog spoja, što ga čini komplikovanim i skupim.

Koristi se u mrežama 3-35kV. Koristi se za smanjenje veličine struja kratkog spoja. Istorijski gledano, to je bio drugi način da se neutralno prizemlji. Uzemljenje preko otpornika koristi se u cijelom svijetu, preko reaktora - u zemljama bivšeg Sovjetskog Saveza.

Uzemljenje kroz reaktor - u nedostatku kratkog spoja, struja kroz reaktor je mala. Kada dođe do kvara faza-zemlja, kapacitivna struja kratkog spoja i struja induktivnog reaktora teče kroz kvar. Ako je njihova vrijednost jednaka, onda na mjestu strujnog kola nema struje (fenomen rezonancije).

Uzemljenje kroz otpornik može biti malog i visokog otpora. Razlika u količini struje koju stvara otpornik kada dođe do kvara uzemljenja. Visok otpor se koristi u mrežama sa niskim kapacitivnim strujama, u kom slučaju kratki spoj ne treba odmah isključiti. Uzemljenje niskog otpora, naprotiv, koristi se za visoke kapacitivne struje.

Izbor vrste neutralnog uzemljenja ovisi o sljedećim faktorima:

vrijednost kapacitivne struje mreže
dozvoljena vrijednost jednofaznog kratkog spoja
mogućnost isključivanja jednofaznog kola
vrsta i tip relejne zaštite
sigurnost osoblja
dostupnost rezerve

Ako ne želite da izgubite ovaj materijal, podijelite ga sa svojim prijateljima na društvenim mrežama!

Drugi način da se spriječi pojava luka i povezanih prenapona tokom jednofaznog zemljospoja je mrtvo uzemljenje neutralnog elementa. Čvrsto uzemljena nula je neutralna nula transformatora ili generatora povezana direktno na uređaj za uzemljenje.

Jednofazni zemljospoj (npr. faze A) u sistemima sa gluvim uzemljeno neutralno(Sl. 1.5) je kratak spoj, jer je oštećena faza kratko spojena kroz uzemljenje i nultu transformatora ili generatora. Struja na mjestu kvara je ograničena samo otporima izvora napajanja i stoga je struja kratkog spoja. U isto vrijeme, struja kvara praktički nije: ovisi o vrijednosti otpora izolacije i kapacitivnosti sistema u odnosu na tlo, jer Y 0 » Y A ; Y 0 » Y B ; Y 0 » Y c ; Y 0 = l/r 3 , dakle struja. jednofazni kratki spoj zemlja , npr. faze A, je definisan izrazom

one. sa gluhim uzemljenjem nule (r 3 -> 0; Y 0 -> ∞) vrijednost I 3 A može imati vrlo veliki značaj(hiljade ampera). Naponi neoštećenih faza u odnosu na zemlju određeni su geometrijskim zbirom normalnih napona U " B I U " C i male dodatne komponente zbog otpora namotaja transformatora i dovodnih žica; već količine U " B I U " C manje od 0,8 U L .

U slučaju jednofaznog zemljospoja u sistemu sa uzemljenim neutralnim elementom, jednofazna struja kratkog spoja potiskuje kapacitivnu struju i aktivira relejnu zaštitu koja isključuje oštećeni dio sistema.

I 3A U’ C U’ B

Rice. 1.5. Napon sistema iznad 1000 V sa čvrsto uzemljenim neutralnim elementom:

a-dizajn ekvivalentno kolo u hitnom režimu; b- vektorski dijagram napona.

Smanjenje jednofaznih struja kratkog spoja u sistemu sa čvrsto uzemljenim neutralnim elementom postiže se neutralnim uzemljenjem na nekim sistemskim transformatorima ili uvođenjem strujno ograničavajućeg otpora (aktivno R ili induktivno L). Otkopavanje nule na nekom od transformatora u sistemu ima za cilj da smanji struju jednofaznog kratkog spoja na vrijednost struje trofaznog kratkog spoja, čime se određuje neophodan prekidni kapacitet prekidača. Međutim, u nekim slučajevima smanjenje broja neutralnih neutralnih ne postiže cilj, a rad sistema postaje komplikovaniji. Tada morate pribjeći uzemljivanju neutralnog sistema transformatora kroz otpor jedne ili druge vrste. Ali u isto vrijeme, nije moguće potpuno se riješiti prenapona ili povećanja napona "zdravih" faza u odnosu na tlo u hitnim režimima.

Prilikom uzemljenja neutralnog kroz induktivnu reaktanciju X R(reaktor), struja na mjestu kvara će biti znatno veća od kapacitivne struje zemljospoja, ali ne više od dozvoljenih vrijednosti, ograničeno mogućnošću stabilnog kvara na zemlju. Naponi neoštećenih faza u odnosu na zemlju u režimu nužde su (0,8 ... 1,0) U l (nivo izolacije - kao u sistemima sa izolovanim neutralnim). Neutralni prigušnici povećavaju stabilnost sistema u slučaju jednofaznih zemljospoja i graničnih sklopnih prenapona do prihvatljivih granica.

Prilikom uzemljenja neutralnog preko aktivnog otpora R struja na mjestu kvara bit će veća od kapacitivne struje zemljospoja (ali manja nego kod uzemljenja nule kroz X R), a naponi neoštećenih faza u odnosu na zemlju mogu biti veći nego u sistemu sa izolovanom neutralnom (1,73 ... 1,9) £ / f. Sa ispravnom vrijednošću R stabilnost sistema sa jednofaznim zemljospojevima je obično veća nego sa neutralnim uzemljenjem. Sa stanovišta sklopnih prenapona, sistemi sa neutralnim uzemljenjem kroz R su slični sistemima sa čvrsto uzemljenim neutralom (najnižim). Neutralno uzemljenje R je efikasna mjera za sprječavanje prenapona tokom prolaznih pojava zemljospoja, kao što su R shuntuje kapacitivnost mreže, uzrokujući aperiodični proces pražnjenja (najbolji rezultati u ovom pogledu se javljaju pri vrijednosti od R, jednaka X C =1 / j ZωS ili blizu njega. Pouzdanost neutralnog uzemljenja R više nego kroz x p. Aktivni i reaktivni otpori koji ograničavaju struju, koji uzemljuju nulu, obično biraju takvu vrijednost pri kojoj struja zemljospoja prelazi moguću maksimalnu struju opterećenja.

Sistemi sa neutralnim uzemljenjem R, u poređenju sa sistemom čiji je nul uzemljen X R, imaju sljedeće nedostatke: da bi se postigao isti stepen ograničenja struje zemljospoja potrebna je velika vrijednost otpora ( R), budući da je otpor reaktora ( x p) se aritmetički sabira sa induktivnom reaktancijom sistema, pa su napon u sistemu i gubitak snage pri kratkim spojevima veći; konstruktivno ispunjenje R teže, posebno u visokonaponskim i visokoenergetskim sistemima, a troškovi izgradnje su veći nego kod reaktora (hlađenje postaje teže).

Dakle, uvođenje jednofaznog kratkog spoja u nulu reaktora radi ograničavanja struje je ekonomski isplativija mjera koja je dobila odgovarajuću distribuciju. Opseg metode neutralnog uzemljenja putem aktivnog otpora ograničen je uglavnom na generatore i generatorske naponske mreže.

Glavne prednosti sistema sa mrtvim neutralnim uzemljenjem su sledeće: neutralni potencijal se stabilizuje i eliminiše mogućnost stabilnih lukova uzemljenja i njihovih posledica; olakšava se rad izolacije tijekom zemljospoja i prijelaza, što omogućava ili smanjenje razine izolacije (i samim tim uštedu na troškovima) ili povećanje pouzdanosti instalacija kao rezultat veće margine sigurnosti u izolaciji uz održavanje razine izolacije u odnosu na druge metode neutralnog uzemljenja; osigurava se implementacija jasne, pouzdane, selektivne i brze relejne zaštite; olakšava se rad sistema u odnosu na neutralni režim.

Međutim, sistem sa mrtvim neutralnim uzemljenjem ima niz nedostataka: svaki jednofazni kvar uzemljenja je kratak spoj i relejna zaštita odmah isključuje oštećeni dio, tj. dolazi do poremećaja neprekidnog napajanja električnom energijom, što iziskuje upotrebu brzih uređaja za automatsko ponovno zatvaranje za ograničavanje mrtvih prekida i implementaciju sistema sa redundansom za najodgovornije potrošače, što dovodi do povećanja troškova, dodatnih ulaganja i štete od nedovoljne ponude proizvoda; postoji značajan elektromagnetski učinak na komunikacijske linije, što dovodi do povećanja troškova zaštite potonjih; cijena relejne zaštite se povećava zbog trofaznog dizajna; struje kratkog spoja mogu dostići vrlo visoke vrijednosti (preći struje trofaznih kratkih spojeva) prilikom zemljospoja, što je uzrok dinamičkih destruktivnih sila koje se protežu na značajan dio sistema (oštećenje gvožđa statora prilikom proboja izolacije na kućištu, pucanje omotača kabla, uništavanje izolatorskih žica na dalekovodima itd.); pri visokim strujama kratkog spoja, sinhronizacijski moment se smanjuje (sinhroni motori mogu usporiti, a stanice koje rade paralelno mogu izaći iz sinhronizma); postoji opasnost od ozljeda ljudi zbog visokih napona kontakta i koraka zbog struja kratkog spoja tokom jednofaznog zemljospoja; značajno povećavaju troškove uređaja za uzemljenje.

Slijepo uzemljenje neutralnih elemenata električnih instalacija ne samo da sprječava nastanak električnih udara u njima, već dovodi i do lakše izolacije u odnosu na uzemljenje, što omogućava smanjenje troškova, a povećanje uštede povećanjem napona mreže. S tim u vezi, uzemljeni neutralan pronašao je široku primjenu u sistemima napona od 110 kV i više. Ako je potrebno ograničiti struju jednofaznog kratkog spoja, neutralni dio transformatora je uzemljen.

Mreže sa uzemljenom neutralom se takođe koriste u sistemima napona do 1000 V. Preporučljivo je koristiti u trofaznim elektroenergetskim sistemima napona 220 i 380 V sa značajno razgranatom mrežom.

U savremenim elektroenergetskim sistemima, mreže od 110 kV i više rade sa efektivnim uzemljenjem neutralnih namotaja energetski transformatori. Mreže napona od 35 kV i ispod rade sa izolovanom neutralnom ili uzemljenjem kroz lučne reaktore.
Svaka vrsta uzemljenja ima svoje prednosti i nedostatke.
U mrežama sa izolovanim neutralnim jednofazni kratki spoj na masu neće uzrokovati kratki spoj. Mala struja teče na kvaru zbog kapacitivnosti dvije faze prema zemlji. Značajno kapacitivnih struja obično se u cijelosti ili djelomično kompenziraju uključivanjem lučnog reaktora u neutralni transformator. Preostala niska struja kao rezultat kompenzacije nije u stanju održati luk na kvaru, tako da se oštećeno područje, u pravilu, ne gasi automatski. Metalni jednofazni zemljospoj je praćen porastom napona na neoštećenim fazama do linearnog, a kada do kvara dođe kroz luk, mogu nastati prenaponi koji se šire na cijelu električnu mrežu koja može sadržavati područja sa oslabljenom izolacijom. Za zaštitu transformatora koji rade u mrežama sa izolovanim neutralnim elementom ili sa kompenzacijom kapacitivnih struja, od efekata povećanih napona, izolacija njihovih neutralnih delova vrši se za istu naponsku klasu kao i izolacija linearnih ulaza. Sa ovim nivoom izolacije, nisu potrebna nikakva sredstva za zaštitu neutralnih delova, osim odvodnika tipa ventila koji su povezani paralelno sa lučnim reaktorom.
U mrežama sa efektivnim neutralnim uzemljenjem (slika 1.19), jednofazni kvar uzemljenja dovodi do kratkog spoja. Current kratki spoj(Kratki spoj) teče od mjesta kvara preko uzemljenja do uzemljenih neutrala transformatora T1 I T2 raspoređeno obrnuto sa otporom grana. Oštećeni dio se isključuje djelovanjem zemljospojne zaštite. Preko transformatora (TK I T4),čiji neutralni elementi nemaju gluvo uzemljenje, struja jednofaznog kratkog spoja ne prolazi.
Uzimajući u obzir činjenicu da je čest jednofazni kratki spoj (do 80% slučajeva kratkog spoja u elektroenergetskim sistemima su jednofazni kratki spojevi) i teška vrsta oštećenja, poduzimaju se mjere za smanjenje struja kratkog spoja. Jedna takva mjera je djelomično uzemljenje neutralnih transformatora.
Neutrali autotransformatora nisu uzemljeni, jer su dizajnirani da rade s obaveznim uzemljenjem krajeva zajedničkog namotaja.
Broj uzemljenih neutrala u svakoj sekciji mreže utvrđuje se proračunima i uzima se kao minimum. Prilikom odabira tačaka uzemljenja za neutrale u elektroenergetskom sistemu, oni se rukovode kako zahtjevima relejne zaštite u smislu održavanja struja zemljospoja na određenom nivou, tako i osiguranjem zaštite izolacije uzemljenih neutralnih spojeva od prenapona. Posljednja okolnost je zbog činjenice da svi transformatori 110-220 kV domaćih postrojenja imaju smanjeni nivo neutralne izolacije. Dakle, za transformatore od 110 kV sa regulacijom napona pod opterećenjem, nivo neutralne izolacije odgovara standardnoj klasi napona od 35 kV, što je zbog uključivanja rasklopnih uređaja sa klasom izolacije od 35 kV sa neutralne strane. Transformatori 220 kV takođe imaju neutralni nivo izolacije snižen za klasu. U svim slučajevima to daje značajan ekonomski efekat, a što je veći to je naponska klasa transformatora veća.
Izbor specificiranog nivoa izolacije neutralnih delova transformatora namenjenih za rad u mrežama sa efektivno uzemljenim neutralom tehnički je opravdan naponom koji se može pojaviti na nulti tokom jednofaznog kratkog spoja. I može doseći skoro 1/3 mrežnog napona (na primjer, za mreže od 110 kV, oko 42 kV - efektivna vrijednost). Očigledno, izolaciju uzemljenog neutralnog elementa klase 35 kV treba zaštititi od prenapona. Osim toga, tijekom otvorene faze isključenja (ili spajanja) neopterećenih transformatora sa izolovanim neutralnim proces tranzicije praćeno kratkotrajnim skokovima. Dosta pouzdana zaštita neutrali od kratkotrajnih prenapona je upotreba ventilskih odvodnika. Neutrale transformatora 110 kV su zaštićene odvodnicima 2xRVS-20 sa najvećim dozvoljenim efektivnim naponom gašenja od 50 kV.
Međutim, praksa pokazuje da ne samo kratkotrajni prenaponi mogu utjecati na neutralnost transformatora. Na neutrale može uticati fazni napon energetske frekvencije (za mreže 110 kV 65-67 kV), koji je opasan kako za izolaciju transformatora tako i za odvodnik u njegovom neutralnom. Takav napon može se pojaviti i ostati neprimjećen duže vrijeme (desetine minuta) u režimima uključivanja otvorene faze pomoću prekidača, rastavljača i separatora neopterećenih transformatora, kao iu nekim hitnim režimima.

Rice. 1.19..

Preklapanje otvorene faze neopterećenih transformatora. Na sl. 1.20 prikazuje trofazni transformator sa izolovanim neutralnim elementom. Od vektorski dijagram vidi se da su kod simetričnog mrežnog napona i parametara kola, struje magnetizacije i magnetni tokovi u jezgru također simetrični, tj. , a napon na nuli je nula.
Kada se transformator prebaci fazu po fazu, njegovo električno i magnetsko stanje se mijenja. Uključivanje transformatora sa strane namotaja spojenog na zvezdu, sa dve faze (sl. 1. 20, b) dovodi do nestanka toka F With i pojavljivanje na neutralnoj i na isključenoj fazi napona jednakog polovini faze:

Napon na otvorenim kontaktima prekidački uređaj

Kada se napon primjenjuje u jednoj fazi, svi namotaji transformatora i njegova neutralna će biti napajani uključenom fazom. Između otvorenih kontakata aparata, napon D U = U l .
U radu je kašnjenje u eliminaciji otvorenih faznih režima neopterećenih transformatora više puta dovelo do nesreća. Najbolja mjera za zaštitu smanjene izolacije transformatora od opasnih napona je gluvo uzemljenje njihovih neutralnih spojeva. Stoga, prije uključivanja ili isključivanja iz mreže (rastavljača, separatora ili zračnih prekidača) transformatora 110-220 kV, kod kojih je nula zaštićena ventilskim odvodnicima, potrebno je uzemljiti nul namotaja koji je pod naponom ili isključen, ako na iste sabirnice ili na dovodni vod nije priključen drugi transformator sa uzemljenim neutralom.
Ispitivanjem je utvrđeno da gluvo uzemljenje neutralnog transformatora olakšava procese isključivanja i uključivanja struja magnetiziranja. Luk gori manje intenzivno kada je transformator isključen i brzo se gasi.
Isključivanje uzemljivača u nulu transformatora koji normalno radi sa uzemljenim neutralom zaštićenim odvodnikom prenapona treba izvršiti odmah nakon uključivanja napona i provjere pune faze uključenja sklopnog uređaja. Nemoguće je ostaviti uzemljenu nulu dugo vremena, ako to nije predviđeno načinom rada mreže. Uzemljenjem neutralnog elementa mijenja se distribucija struja nulte sekvence i narušava se selektivnost zaštite od jednofaznih zemljospoja.
Šeme napajanja iz jednostrukih i dvostrukih prolaznih vodova trafostanica 110-220 kV, izrađene prema pojednostavljenim shemama, sada se široko koriste. Broj transformatora priključenih na vod nije reguliran i dostiže četiri ili pet. Ako su dva ili više transformatora priključena na vod (slika 1.21), onda je preporučljivo da stalno (ili za vrijeme trajanja rada) barem jedan od njih ima mrtvo neutralno uzemljenje (transformatori T2 I TK na sl. 1.21). Time će se izbjeći pojava opasnih napona na izolovanim neutralnim elementima drugih transformatora u slučaju otvorenog napona napajanja linije zajedno sa transformatorima koji su na njega priključeni.
Da, u jednofazni priključak(faza IN) dovod pod naponom (slika 1.22, a) u jezgrima isključenih faza transformatora sa uzemljenim neutralnim T 1 bliski magnetni tok F B neisključenu fazu. On će inducirati u faznim namotajima A I WITH otprilike jednaka emf međusobna indukcija E A I e With. Transformer T 1 biće u balansiranom jednofaznom režimu.
Kod jednofaznog simetričnog sistema napona na linearnim stezaljkama transformatora (zbir ovih napona je nula), napon na neuzemljenoj neutralnoj T2 u odnosu na tlo je takođe nula:

Gdje
Sa dvofaznim prebacivanjem (faze A I IN) dovod (slika 1.22, b) jezgro isključene faze zatvara ukupni magnetni tok F A +F B =-F C, što će indukovati međusobnu indukcijsku EMF u namotaju isključene faze E C, jednak po vrijednosti i smjeru faznom naponu U c ako je bilo omogućeno. Tako se na linijskim ulazima svih transformatora priključenih na vod formira simetričan trofazni naponski sistem, pri čemu se napon na izolovanoj neutralnoj strani transformatora T2 jednako nuli:

Gdje

Rice. 1.20. Punofazni (a) i dvofazni (b) načini uključivanja neopterećenog transformatora sa izolovanim neutralnim

Rice. 1.21.

U mrežama sa efektivno uzemljenom neutralom, transformatori podložni opasnim prenaponima u vanrednim situacijama, kada, na primjer, kada je žica prekinuta i spojena na uzemljenje, iz ovog ili onog razloga, dodijeli se dio mreže koji nema uzemljenu neutralnu stranu izvora napajanja. U takvom odsjeku napon na neutralima transformatora postaje jednak vrijednosti i recipročan u predznaku EMF-a uzemljene faze, a napon neoštećenih faza u odnosu na masu raste do linearnog. Prenaponi koji u ovom slučaju nastaju kao rezultat oscilatornog punjenja faznih kapacitivnosti prema zemlji predstavljaju ozbiljnu opasnost za izolaciju transformatora i druge opreme lokacije.
U mrežama sa efektivno uzemljenim neutralnim elementom, u slučaju da dio mreže pređe na izolovani neutralni režim od zemljospoja, predviđene su zaštite koje odgovaraju naponu nulte sekvence. 3 U O, koji se pojavljuje na otvorenim delta terminalima naponskog transformatora kada je faza spojena na uzemljenje. Zaštite djeluju tako da isključuju prekidače transformatora s neuzemljenim neutralom. Zaštita od zemljospoja u mreži je konfigurisana tako da se u slučaju jednofaznog kvara prvo isključuju transformatori koji napajaju mrežu sa izolovanim neutralom, a zatim transformatori sa uzemljenim neutralom. Na onim trafostanicama 110 kV gdje se energetski transformatori ne mogu napajati sa strane SN i NN, ovakva zaštita od zemljospoja se ne postavlja, a ne vrši se ni mrtvo uzemljenje nulti.
Preporuke za operativno osoblje. Na osnovu navedenog, operativnom osoblju mogu se dati sljedeće preporuke.
Prilikom iznošenja energetskih transformatora na popravku, kao i promjena u krugovima trafostanice, potrebno je pratiti očuvanje neutralnog režima uzemljenja usvojenog u elektroenergetskom sistemu, te ne dozvoliti, pri uključivanju u mreže sa efektivno uzemljenim neutralom, dodjelu sekcija bez neutralnog uzemljenja na transformatorima koji napajaju mrežu.
Kako bi se izbjegla automatska alokacija ovakvih sekcija na sabirničkom sistemu svake trafostanice, gdje je moguće napajanje iz mreže različitog napona, poželjno je imati transformator sa uzemljenim neutralom sa strujna zaštita nulta sekvenca. Ako se transformator čiji je nul uzemljen iznosi na popravak, potrebno je prvo uzemljiti nul drugog transformatora koji radi paralelno s njim.
Bez promene položaja neutralnih delova drugih transformatora, transformatori sa izolovanim nultom se odvajaju (starinski transformatori sa izolacijom odvoda jednake čvrstoće) ili nulti zaštićen ventilskim odvodnikom.

Mreža sa efektivnim neutralnim uzemljenjem - mreža u kojoj je uzemljena večina neutralni namotaji energetskih transformatora. U slučaju jednofaznog kratkog spoja u takvoj mreži, napon na neoštećenim fazama ne bi trebao biti veći od 1,4 faznog napona normalnog rada kompleta. U SSSR-u, mreže napona od 110 kV i više, koje rade, u pravilu, sa čvrsto uzemljenim neutralom, klasificirane su kao mreže s efektivno uzemljenim neutralom.

Isključivanje (uključivanje) otvorene faze naziva se prebacivanjem, pri čemu se prekidači, rastavljači ili separatori u krugu ispostavljaju da su uključeni ne s tri, već s dvije ili čak jednom fazom

U procesu prenosa, distribucije i potrošnje električna energija koristi se simetrični 3-fazni sistem. Takva se simetrija može postići dovođenjem linearnog i fazni naponi. Stoga se stvara ujednačeno strujno opterećenje na svim fazama, jednak fazni pomak napona i struja.

Ali tokom rada takvog sistema često se javljaju hitni načini rada, što dovodi do različitih kvarova vodiča. Kao rezultat toga, dolazi do kršenja simetrije trofazni sistem. Takvi prekršaji moraju biti brzo ispravljeni. Ima veliki uticaj brzina relejne zaštite.

Njegovo ispravno funkcioniranje ovisi o neutralnim elementima, koji su izolirani ili čvrsto uzemljeni. Svaki od njih ima svoje nedostatke i prednosti, te se koristi u odgovarajućim uslovima rada. Njegov normalan rad zavisi od tehničkog stanja relejne zaštite.

Uređaj

Izolirano neutralno stvara način rada koji je našao primenu u ruskim elektroenergetskim sistemima za, kao i za generatore. Njihove neutralne tačke nisu spojene na petlju za uzemljenje. U visokonaponskim mrežama (od 6 do 10 kV) neutralna točka nije potrebna, jer su namotaji transformatora izrađeni prema shemi trokuta.

Prema pravilima, moguće je ograničiti izolirani neutralni način na struju kapacitivnosti. Ova struja se javlja kada je jedna faza zatvorena.

Struja kvara može se kompenzirati korištenjem reaktora za gašenje luka u sljedećim slučajevima:

Struja više od 30 A, napon od 3 do 6 kV.
Struja je veća od 20 A, napon je 10 kV.
Struja više od 15 A, napon od 15 do 20 kV.
Struja preko 10 A, napon od 3 do 20 kV, sa nosačima dalekovoda.
Sve elektroenergetske mreže za napon 35 kV.
U grupi "generator-transformator" sa opterećenjem od 5 A i naponom na generatoru od 6 do 20 kV.

Dozvoljeno je kompenzirati struju kvara u krugu uzemljenja zamjenom neutralnog uzemljenja posebnim otpornikom. U tom slučaju će se promijeniti redoslijed relejne zaštite. Izolovani neutralni element je prvo bio uzemljen električnih uređaja sa malom količinom napona.

U domaćim elektroenergetskim mrežama koristi se izolirani neutralni:

U 2-žičnim DC mrežama.
U 3-faznim AC mrežama do 1 kV.
U 3-faznim mrežama od 6 do 35 kilovolti, predviđeno dozvoljena struja zatvaranja.
U niskonaponskim mrežama sa zaštitnim uređajima u vidu razdjelnih transformatora, zaštitnom izolacijom, za stvaranje sigurnog ljudskog okruženja.

Princip rada

Izolovani nul se koristi u strujnim krugovima u slučajevima spajanja sekundarni namotaji transformatori prema shemi trokuta, kao i kada je nemoguće isključiti struju u slučaju nesreće. Dakle, nema neutralne tačke.

Faza-zemlja se ne smatra kratkim spojem u izolovanoj neutralnoj mreži, jer nema veze između uzemljenja i mrežnih provodnika. Ali to ne znači da neće biti struje curenja kada je zatvoren.

To je zato što izolacija kabla nije apsolutni dielektrik, kao drugi izolatori, koji imaju određenu minimalnu provodljivost. Što je vod duži, to je veća struja curenja. Zamislite jezgro kabla sa oblogom kondenzatora. Drugi sloj će biti zemlja. Vazduh i izolacija će biti dielektrik između delova pod naponom bez napona i kabla. Kapacitet takvog imaginarnog kondenzatora će biti veći, što je dužina dalekovoda.

Mreža sa izolovanim neutralnim elementom je zamjenski krug, uzimajući u obzir specifični električni kapacitet mreže i izolacijski otpor. Ovo je prikazano na slici.

Takve komponente kola stvaraju struju curenja. At raznim uslovima u takvim mrežama od 380 volti, struja curenja je zanemarljiva i iznosi nekoliko miliampera. Unatoč tome, takav kratki spoj dovodi do kvara mreže, iako mreža može još neko vrijeme raditi.

Ne smijemo zaboraviti da se u sličnim mrežama, kada je 1-faza zatvorena sa zemljom, napon između uzemljenja i servisnih faza značajno raste. Ovaj napon se približava 380 volti (mrežni napon). Ova činjenica može dovesti do strujni udar električari.

Također, izolovana nula, kada je jedna faza kratko spojena na masu, doprinosi kvaru izolacije i pojavi kratkog spoja na drugim fazama, odnosno može doći do međufaznog kratkog spoja sa velike struje. Da bi se pružila zaštita u takvoj situaciji, potrebni su osigurači ili prekidači.

Dvostruki kvar uzemljenja je veoma opasan za radnike na mreži. Stoga, ako postoji jednofazni kratki spoj u mreži, tada se takva mreža smatra hitnom, jer su sigurnosni uvjeti naglo smanjeni. Prisustvo "uzemljenja" povećava rizik od strujnog udara pri dodiru dijelova pod naponom. Stoga se kratki spojevi čak i jedne faze na zemlju moraju odmah eliminirati.

Beznačajna vrijednost 1-fazne struje kvara sa izolovanim neutralnim elementom razlog je takvog faktora da se takav kvar ne može isključiti i. Stoga će biti potrebne pomoćne relejne električne instalacije koje će upozoravati na hitan rad.

Ovaj sistem napajanja zahtijeva značajan broj alarma i zaštitnih uređaja, a radnicima koji opslužuju mreže postavljaju se visoki kvalifikacijski zahtjevi.

Prednosti

Izolirani neutralni način rada ima prednost u tome što ne mora odmah isključiti prvi 1-fazni zemljospoj. Mala struja se pojavljuje na tačkama kvara, pod uslovom mali kapacitet struja na masu.

Ovaj način rada se koristi u ograničenoj mjeri, jer ima nekoliko ozbiljnih nedostataka.

Nedostaci

Teško otklanjanje problema.
Sve električne instalacije moraju biti izolirane na mrežni napon.
Ako se strujni krug nastavi dugo vremena, postoji stvarna opasnost od strujnog udara za osobu.
Kod 1-faznih kratkih spojeva nije osigurano normalno funkcioniranje relejne zaštite, jer vrijednost stvarne struje kvara direktno ovisi o radu mreže za napajanje, odnosno o broju spojenih grana kola.
Vijek trajanja izolacije se smanjuje zbog postepenog nakupljanja nedostataka zbog dugotrajnog izlaganja prenaponu luka.
Oštećenja se mogu pojaviti u raznim mjestima zbog kvara izolacije na drugim mjestima gdje se pojavljuju lučni prenaponi. Zbog toga mnogi kablovi pokvare, baš kao i elektromotori i druge električne instalacije.
Na mjestima 1-faznog zemljospoja mogu se pojaviti udari luka, lukovi male struje.

Kao rezultat toga, može se reći da značajan broj nedostataka nadmašuje sve prednosti ovog načina uzemljenja. Ali pod određenim uvjetima, ova metoda u potpunosti pokazuje svoju učinkovitost i ne krši zahtjeve pravila električnih instalacija.

Poznato je da u kablovskoj i nadzemnih vodova hrana transformatorske podstanice postoje visoki naponi, pri čijem prijenosu je posebno važno pridržavati se sigurnosnih mjera opreza. Kao i sistemi napajanja od 380 volti, visokonaponski vodovi (VL) se uključuju prema šemama koje obezbeđuju efikasnu zaštitu od oštećenja naponima koji djeluju u kolu. Istovremeno, u skladu sa PUE zahtjevi neutralna točka dovodnog transformatora (neutralna) najčešće je pouzdano uzemljena, odnosno spojena je na uređaj za uzemljenje posebno opremljen za tu svrhu - punjač.

Načini uključivanja neutralnog

Specifičnost rada visokonaponskih (VN) sistema je da u slučaju prekida ili oštećenja vodova, praćenog kratkim spojem odvojena žica uzemljenje, struje curenja mogu biti veoma visoke. Shodno tome, zaštitne mjere koje se poduzimaju u takvim mrežama značajno se razlikuju od onih u kolima krajnjih korisnika.

Za mreže od 6-35 kilovolti tipični su dolje navedeni načini neutralnog uzemljenja:

direktan priključak na punjač, opremljen direktno na trafostanici ili na visokonaponskom stupu (čvrsto uzemljeno neutralno);
povezivanje preko posebnog lučnog reaktora ili kompenzatora;
korištenje sistema uzemljenja u ove svrhe, u kojem je neutralni spoj povezan preko otpornika;
bez priključka na punjač unutar granica zaštićene linije ili objekta (izolovana neutralna).

Ugradnja posebnih kompenzacijskih elemenata u krug povezivanja neutralnog vodiča pomaže u smanjenju kapacitivnih komponenti struja kratkog spoja. Tokom rada takvog kruga, ove struje se mogu neutralizirati zbog glatke promjene induktivnosti zavojnice, napon u kojem ima obrnutu fazu.

Pri određenoj vrijednosti induktivnost pada na nulu. Da bi se poboljšala efikasnost takvog uzemljenja, paralelno sa induktivitetom se priključuje otpornik, koji obezbeđuje uslove za protok aktivne komponente struje koja se koristi za rad visokonaponskog zaštitnog releja. Ostale opcije za uključivanje neutralnog prekidača bit će razmotrene posebno u nastavku.

Svaka od ovih shema zahtijeva obavezni uređaj na prijemnoj strani zasebnog punjača koji osigurava ponovno uzemljenje neutralnog elementa i stvara sigurnim uslovima VL operacija.

Bez ovog uređaja, sklopna kola koja se koriste ne mogu efikasno ispuniti svoje zaštitne funkcije, jer će u slučaju slučajnog prekida neutralnog provodnika elektroenergetska oprema trafostanica ostati nezaštićena.

Moguća je i druga opcija, u kojoj se neutralno uzemljenje u mrežama 6-35 kV izvodi kroz uključivanje zajednička tačka u mrežu snabdevanja, nazvano efektivno uzemljenje i implementirano kroz kreiranje praktično idealnim uslovima za odvod struje u masu. Međutim, smatra se preskupim i obično se koristi samo na trafostanicama sa ulaznim naponima od 110 kilovolti i više.

Sistemi sa izolovanim neutralnim od zemlje

Način rada mreža sa izolovanom neutralnom vezom prilično je uobičajen u većini regija Rusije. Ovim načinom povezivanja, neutralna točka generatora napajanja (transformatora) s rasporedom namotaja prema shemi "trokuta" ostaje neuzemljena.

Razlog potražnje za opcijom koja se razmatra je taj što se s ovom shemom neutralnog povezivanja svaki kratki spoj faza-zemlja ne može smatrati kratkim (zbog nedostatka komunikacije kroz zemlju). Štaviše, u takvom hitnom režimu, visokonaponska mreža može raditi bez većih oštećenja nekoliko sati.

Ostale prednosti ovog kola uključuju niske struje u tački jednofaznog kvara (OSZ) zbog neznatnog kapaciteta mreže u odnosu na zemlju.

Bitan! Prenaponske struje na ovu opciju uključivanje je mnogo manje nego u slučaju kvarova faza-faza, što je još jedna prednost ovih mreža.

S tim u vezi, ovakvi sistemi ne trebaju specijalna brza sredstva zaštite od SPE, što značajno smanjuje troškove njihovog rada.

Na broj značajne nedostatke takva veza bi trebala uključivati:

mogućnost stvaranja prenapona sa efektima luka i relativno malim strujama (do desetina ampera) na tački SPZ;
povezana mogućnost oštećenja kabelske ili visokonaponske opreme zbog uništenja izolacije zbog prenapona luka;
zahtjev da se uzme u obzir povećani (linearni 380 volti) napon, ako je potrebno, da se pouzdano izoluje linearna električna oprema;
poteškoće u identifikaciji tacna lokacija oštećenja.

Dakle, prije nego što odaberete ovu metodu povezivanja neutralnog, potrebno je uzeti u obzir sve prednosti i nedostatke, kao i izračunati moguće posljedice hitni režimi.

kroz mali otpor

Uzemljenje nule s malim nominalnim otpornikom se široko praktikuje u samo nekoliko zemalja (posebno u Rusiji i Bjelorusiji). U isto vrijeme, čini se logičnijim koristiti otpornik visokog otpora (RB-mod) u ovim krugovima, koji obezbjeđuje nizak nivo prenapona u SFG modu.

Druge vrste neutralnog uzemljenja uključuju korištenje kombiniranih opcija za njegovo povezivanje pomoću induktivnosti (LB plus RB načini).

Ali nakon pažljivog proučavanja ovih pristupa, ispostavlja se da se otpornici visokog otpora razlikuju ne samo po značajnim dimenzijama, već imaju i pristojnu težinu i cijenu. Gore razmatrana varijanta ugradnje reaktora za gašenje luka također ima svoje karakteristike i nedostatke karakteristične za nju.

Kao rezultat toga, prije odabira načina rada s otpornikom niske otpornosti, potrebno je provesti sveobuhvatne studije i proračune, uzimajući u obzir sve gore navedene faktore.

Postoje dva poznata načina implementacije uzemljenja niskog otpora, od kojih jedan uključuje ugradnju otpornog elementa u ova kola, koji osigurava rad strujne zaštite u slučaju kvara. Drugi pristup koristi induktivno uzemljena kola dizajnirana da zaštite od dvofaznih kvarova.

Otpornička verzija uzima u obzir dodatne strujne komponente u nulu, prekoračenje kapacitivnih vrijednosti OZZ otprilike 3 ili više puta. U krugovima sa reaktivnim (induktivnim) uzemljenjem, nivo ovih komponenti ne bi trebalo da prelazi zbir radnih struja od dvostruka kola i kapacitivni kratki spoj na SPE.

Također napominjemo da se prema PUE-u, režimi rada koji se razmatraju obično dijele na kratkoročne i dugoročne. U potonjem slučaju, elementi za uzemljenje su trajno postavljeni u neutralni spojni lanac. Upotreba ovog načina povezivanja u skladu sa sigurnosnim zahtjevima dopuštena je samo uz dovoljno kvalitetno uzemljenje (RZ ≤ 0,5 Ohm), što je neprikladno kako iz ekonomskih razloga tako i zbog troškova rada.