Sirkuit netral terisolasi. Terisolasi netral. Perangkat dan pekerjaan. Aplikasi

Jaringan listrik, seperti yang Anda ketahui, terbagi tergantung pada kelas voltase - hingga dan di atas 1000V. Netral adalah titik belitan yang umum untuk transformator dan generator yang terhubung dalam bintang. Jika rangkaian belitan adalah segitiga dan nol diperlukan, maka kita dapat mengingat kembali rangkaian tersebut. Kami hanya akan mempertimbangkan jaringan arus bolak-balik.

Jenis pentanahan netral dalam jaringan hingga 1 kV

DI DALAM jaringan listrik tegangan hingga 1000V, biasanya menggunakan tiga sistem pentanahan netral - ini adalah TN, IT, TT. Setiap huruf memiliki arti tertentu, mari kita cari tahu:

Huruf pertama menjelaskan bagaimana catu daya netral di-ground.

T (terra) - netral yang mati
I (mengisolasi) - netral diisolasi (dan - diisolasi, mudah diingat)

Huruf ke-2 menunjukkan metode pembumian bagian konduktif terbuka (HFC) ke bumi

N (netral) - HFC di-ground-kan melalui catu daya netral yang di-ground-kan dengan kuat
T - HRE di-ground terlepas dari catu daya

Pada gilirannya, sistem TN dibagi menjadi tiga subsistem - TN-C, TN-S dan TN-C-S. Dalam kerangka subsistem ini, huruf ketiga (C - combine, S - separe) menunjukkan kombinasi atau pemisahan dalam satu kabel dari fungsi konduktor pelindung nol (PE) dan nol kerja (N).

Mari kita pertimbangkan setiap sistem secara lebih rinci.

Sistem pembumian TN

Dalam sistem ini, netral diarde dengan kuat, dan bagian konduktif yang terbuka diardekan melalui netral yang diarde dengan kuat ini. Berarde kokoh - ini berarti netral terhubung langsung ke perangkat pentanahan (dengan baut, pengelasan) atau melalui resistansi rendah (transformator arus).

Dalam jaringan hingga 1 kV, netral yang diarde digunakan untuk memberi daya pada beban satu fasa dan tiga fasa.

sistem pembumian TT

Sistem TT mengasumsikan bahwa catu daya netral diarde dengan kokoh, dan HRE peralatan diardekan oleh perangkat pentanahan yang tidak terhubung secara elektrik ke sumber netral. Artinya, konduktor PE pelindung dibuat dari konsumen itu sendiri, dan tidak berasal dari sumber listrik.

sistem pentanahan TI

Dalam sistem IT, netral generator atau trafo diisolasi atau di-ground melalui perangkat impedansi tinggi, dan HRE di-ground secara independen. Sistem ini tidak direkomendasikan untuk bangunan tempat tinggal, digunakan dimana gangguan pembumian pertama tidak memerlukan gangguan listrik. Ini bisa berupa instalasi listrik dengan peningkatan persyaratan untuk keandalan pasokan listrik.

Jenis pentanahan netral di jaringan listrik di atas 1kV

Dalam jaringan dengan voltase di atas 1000V, digunakan netral yang diisolasi (tidak diarde), netral yang diardekan secara efektif, dan netral yang diardekan secara resonansi. Netral yang dibumikan mati hanya digunakan dalam jaringan hingga 1kV.

Secara historis sistem pentanahan pertama. Titik netral catu daya tidak terhubung ke perangkat pentanahan. Belitan dihubungkan dalam bentuk segitiga dan ternyata tidak ada titik nol. Ini digunakan untuk tegangan 3-35kV.

Jenis pentanahan ini digunakan dalam jaringan dengan tegangan di atas 110 kV. Keuntungannya adalah untuk gangguan satu fasa pada fasa yang tidak rusak, tegangan ke bumi akan menjadi 0,8 fasa ke fasa dalam operasi normal. Dalam sistem ini, ground loop sendiri dibuat dengan memperhitungkan aliran arus hubung singkat yang tinggi, yang membuatnya rumit dan mahal.

Ini digunakan dalam jaringan 3-35kV. Digunakan untuk mengurangi besarnya arus hubung singkat. Secara historis, itu adalah cara kedua untuk membumikan netral. Pembumian melalui resistor digunakan di seluruh dunia, melalui reaktor - di negara-negara bekas Uni Soviet.

Membumi melalui reaktor - jika tidak ada korsleting, arus melalui reaktor kecil. Ketika terjadi gangguan fasa ke bumi, arus hubung singkat kapasitif dan arus reaktor induktif mengalir melalui gangguan tersebut. Jika nilainya sama, maka tidak ada arus di tempat sirkuit (fenomena resonansi).

Pembumian melalui resistor dapat berupa resistansi rendah dan resistansi tinggi. Perbedaan besarnya arus yang dihasilkan oleh resistor ketika terjadi gangguan tanah. Resistansi tinggi digunakan dalam jaringan dengan arus kapasitif rendah, dalam hal ini korsleting tidak perlu segera dimatikan. Pentanahan resistansi rendah, sebaliknya, digunakan untuk arus kapasitif tinggi.

Pilihan jenis pentanahan netral tergantung pada faktor-faktor berikut:

nilai arus kapasitif jaringan
nilai yang dapat diterima dari hubung singkat satu fasa
kemungkinan mematikan sirkuit fase tunggal
jenis dan tipe proteksi relai
keselamatan personel
tersedianya cadangan

Jika Anda tidak ingin kehilangan materi ini, bagikan dengan teman Anda di jejaring sosial!

Cara lain untuk mencegah terjadinya busur listrik dan tegangan lebih terkait selama gangguan pembumian satu fasa adalah pembumian mati pada netral. Netral yang diarde dengan kokoh adalah transformator atau generator netral yang terhubung langsung ke perangkat pentanahan.

Gangguan pembumian satu fasa (mis A) dalam sistem dengan tuli dibumikan netral(Gbr. 1.5) adalah korsleting, karena fasa yang rusak dihubung pendek melalui pentanahan dan netral dari trafo atau generator. Arus di lokasi gangguan hanya dibatasi oleh resistansi catu daya dan karenanya merupakan arus hubung singkat. Pada saat yang sama, praktis tidak ada arus gangguan: itu tergantung pada nilai resistansi isolasi dan kapasitansi sistem relatif terhadap tanah, karena Y 0 » Y A ; Y 0 » Y B ; Y 0 » Y C ; Y 0 = l/r 3 , jadi arusnya. hubung singkat satu fasa bumi , misalnya fase A, ditentukan oleh ekspresi

itu. dengan landasan tuli dari nilai netral (r 3 -> 0; Y 0 -> ∞). SAYA 3 A mungkin sangat sangat penting(ribuan amp). Tegangan fasa yang tidak rusak relatif terhadap bumi ditentukan oleh jumlah geometrik dari tegangan normal AS " B Dan AS " C dan komponen tambahan kecil karena hambatan belitan transformator dan kabel suplai; tapi jumlahnya AS " B Dan AS " C kurang dari 0,8 AS L .

Jika terjadi gangguan pembumian satu fasa dalam sistem dengan netral pembumian mati, arus hubung singkat satu fasa menekan arus kapasitif dan mengaktifkan proteksi relai, yang memutus bagian sistem yang rusak.

I 3A U’ C U’ B

Beras. 1.5. Tegangan sistem di atas 1000 V dengan ground netral yang kokoh:

sirkuit ekuivalen a-desain dalam mode darurat; b- diagram vektor tegangan.

Pengurangan arus hubung singkat satu fasa dalam sistem dengan netral yang diardekan secara kokoh dicapai dengan pentanahan netral pada beberapa transformator sistem atau dengan memperkenalkan resistansi pembatas arus (aktif R atau induktif L). Penggalian netral pada beberapa transformator dalam sistem bertujuan untuk mengurangi arus hubung singkat satu fasa menjadi nilai arus hubung singkat tiga fasa, yang menentukan kapasitas pemutusan pemutus arus yang diperlukan. Namun, dalam beberapa kasus, pengurangan jumlah netral yang mati tidak mencapai tujuan, dan pengoperasian sistem menjadi lebih rumit. Maka Anda harus menggunakan pentanahan netral dari transformator sistem melalui resistansi dari satu jenis atau lainnya. Tetapi pada saat yang sama, tidak mungkin untuk sepenuhnya menghilangkan tegangan lebih atau peningkatan tegangan fase "sehat" relatif terhadap tanah dalam mode darurat.

Saat membumikan netral melalui reaktansi induktif X R(reaktor), arus di lokasi gangguan akan secara signifikan lebih besar dari arus gangguan pembumian kapasitif, tetapi tidak lebih dari nilai yang diizinkan, dibatasi oleh kemungkinan gangguan busur yang stabil ke bumi. Tegangan fase yang tidak rusak relatif terhadap bumi dalam mode darurat adalah (0,8 ... 1,0) U l (tingkat insulasi - seperti pada sistem dengan netral terisolasi). Reaktor netral meningkatkan stabilitas sistem jika terjadi gangguan pembumian satu fasa dan membatasi peralihan tegangan lebih ke batas yang dapat diterima.

Saat membumikan netral melalui resistansi aktif R arus di lokasi gangguan akan lebih besar daripada arus gangguan pembumian kapasitif (tetapi lebih kecil daripada saat membumikan netral melalui X R), dan tegangan fase yang tidak rusak relatif terhadap bumi bisa lebih tinggi daripada sistem dengan netral terisolasi (1,73 ... 1,9) £ / f. Dengan nilai yang benar R stabilitas sistem dengan gangguan pembumian satu fasa biasanya lebih tinggi dibandingkan dengan netral pembumian mati. Dari sudut pandang pengalihan tegangan lebih, sistem dengan pentanahan netral melalui R mirip dengan sistem dengan pentanahan netral (paling rendah). Pentanahan netral melalui R adalah tindakan yang efektif untuk mencegah tegangan lebih selama transien gangguan tanah, seperti R shunt kapasitansi jaringan, menyebabkan proses pelepasan aperiodik (hasil terbaik dalam hal ini terjadi pada nilai R, setara X C =1 / JЗωС atau dekat dengan itu. Keandalan pembumian netral melalui R lebih tinggi daripada melalui xp. Resistansi aktif dan reaktif yang membatasi arus, membumikan netral, biasanya memilih nilai di mana arus gangguan pembumian melebihi kemungkinan arus beban maksimum.

Sistem dengan pentanahan netral R, dibandingkan dengan sistem yang netralnya dibumikan X R, memiliki kerugian sebagai berikut: untuk mencapai tingkat pembatasan arus gangguan bumi yang sama, diperlukan nilai resistansi yang besar ( R), karena resistansi reaktor ( X p) ditambahkan secara aritmatika dengan reaktansi induktif sistem, dan akibatnya, tegangan dalam sistem dan rugi daya selama hubung singkat lebih besar; pemenuhan secara konstruktif R lebih sulit, terutama dalam sistem tegangan tinggi dan daya tinggi, dan biaya konstruksi lebih tinggi daripada reaktor (pendinginan menjadi lebih sulit).

Dengan demikian, pengenalan hubung singkat satu fasa ke netral reaktor untuk membatasi arus adalah ukuran yang lebih layak secara ekonomis yang telah menerima distribusi yang sesuai. Ruang lingkup metode pentanahan netral melalui resistansi aktif terbatas terutama pada generator dan jaringan tegangan generator.

Keuntungan utama dari sistem dengan pentanahan netral mati adalah sebagai berikut: potensi netral distabilkan dan kemungkinan busur pentanahan yang stabil dan konsekuensinya dihilangkan; pengoperasian insulasi selama gangguan bumi dan transien difasilitasi, yang memungkinkan untuk mengurangi tingkat insulasi (dan karenanya menghemat biaya), atau untuk meningkatkan keandalan instalasi sebagai hasil dari margin keamanan yang lebih besar dalam insulasi sementara mempertahankan tingkat insulasi dibandingkan dengan metode pentanahan netral lainnya; implementasi proteksi relai yang jelas, andal, selektif, dan cepat dipastikan; pengoperasian sistem dalam kaitannya dengan mode netral difasilitasi.

Namun, sistem dengan pentanahan netral mati memiliki sejumlah kelemahan: gangguan pentanahan satu fasa apa pun adalah hubung singkat dan proteksi relai segera memutus bagian yang rusak, mis. catu daya yang tidak terputus terganggu, yang memerlukan penggunaan perangkat penutupan otomatis berkecepatan tinggi untuk membatasi pemutusan hubungan kerja dan penerapan sistem dengan redundansi untuk konsumen yang paling bertanggung jawab, hal ini menyebabkan peningkatan biaya, investasi tambahan, dan kerusakan akibat kekurangan pasokan produk ; ada efek elektromagnetik yang signifikan pada jalur komunikasi, yang mengarah pada peningkatan biaya perlindungan yang terakhir; biaya perlindungan relai meningkat karena desain tiga fasenya; arus hubung singkat dapat mencapai nilai yang sangat tinggi (melebihi arus hubung singkat tiga fasa) selama gangguan bumi, yang merupakan penyebab gaya destruktif dinamis yang meluas ke bagian penting dari sistem (kerusakan pada besi stator selama isolasi kerusakan pada rumahan, selubung kabel putus, penghancuran senar isolator pada saluran listrik dan lain-lain); pada arus hubung singkat yang tinggi, torsi sinkronisasi berkurang (motor sinkron dapat melambat, dan stasiun yang beroperasi secara paralel dapat keluar dari sinkronisasi); ada risiko cedera pada orang karena kontak tinggi dan voltase langkah akibat arus hubung singkat selama gangguan pembumian satu fasa; secara signifikan meningkatkan biaya perangkat pentanahan.

Pentanahan netral dari instalasi listrik tidak hanya mencegah terjadinya tegangan lebih busur di dalamnya, tetapi juga mengarah pada isolasi yang lebih ringan dalam kaitannya dengan pentanahan, yang memungkinkan untuk mengurangi biaya, dan penghematan meningkat dengan meningkatnya tegangan jaringan. Dalam hal ini, netral pembumian mati telah menemukan aplikasi luas dalam sistem dengan tegangan 110 kV dan lebih tinggi. Jika perlu untuk membatasi arus hubung singkat satu fasa, bagian netral transformator ditanahkan.

Jaringan dengan netral mati juga digunakan dalam sistem dengan tegangan hingga 1000 V. Dianjurkan untuk menggunakannya dalam sistem daya tiga fase dengan tegangan 220 dan 380 V dengan jaringan bercabang yang signifikan.

Dalam sistem tenaga modern, jaringan 110 kV ke atas dioperasikan dengan pembumian netral belitan yang efektif transformator daya. Jaringan dengan tegangan 35 kV ke bawah beroperasi dengan netral terisolasi atau pentanahan melalui reaktor lengkung.
Setiap jenis grounding memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.
Dalam jaringan dengan netral terisolasi hubung singkat satu fasa ke ground tidak akan menyebabkan hubung singkat. Arus kecil mengalir pada kesalahan karena kapasitansi dari dua fase ke tanah. Penting arus kapasitif biasanya dikompensasi secara keseluruhan atau sebagian dengan dimasukkannya reaktor busur dalam transformator netral. Sisa arus rendah akibat kompensasi tidak mampu mempertahankan busur pada kesalahan, sehingga area yang rusak biasanya tidak mati secara otomatis. Gangguan bumi fase tunggal logam disertai dengan peningkatan tegangan pada fase yang tidak rusak menjadi linier, dan ketika gangguan terjadi melalui busur, tegangan lebih dapat terjadi yang menyebar ke seluruh jaringan yang terhubung secara elektrik, yang mungkin berisi area dengan insulasi yang melemah. Untuk melindungi transformator yang beroperasi di jaringan dengan netral terisolasi atau dengan kompensasi arus kapasitif, dari efek tegangan yang meningkat, insulasi netralnya dilakukan untuk kelas tegangan yang sama dengan insulasi input linier. Dengan tingkat isolasi ini, tidak diperlukan sarana untuk melindungi netral, kecuali arester tipe katup yang dihubungkan secara paralel dengan reaktor busur.
Dalam jaringan dengan pentanahan netral yang efektif (Gbr. 1.19), gangguan pentanahan satu fasa menyebabkan korsleting. Saat ini arus pendek(Hubungan pendek) berjalan dari lokasi gangguan melalui tanah ke netral transformator yang diarde T1 Dan T2 didistribusikan terbalik dengan hambatan cabang. Bagian yang rusak dihentikan operasinya oleh tindakan proteksi gangguan pembumian. Melalui transformer (TK Dan T4), netral yang tidak memiliki ground tuli, arus hubung singkat satu fasa tidak lewat.
Mempertimbangkan fakta bahwa hubung singkat satu fasa sering terjadi (hingga 80% kasus hubung singkat dalam sistem tenaga adalah hubung singkat satu fasa) dan jenis kerusakan yang parah, langkah-langkah diambil untuk mengurangi arus hubung singkat. Salah satu tindakan tersebut adalah pembumian sebagian netral transformator.
Autotransformer netral tidak diarde, karena dirancang untuk bekerja dengan pentanahan wajib pada ujung belitan umum.
Jumlah netral yang dibumikan di setiap bagian jaringan ditentukan dengan perhitungan dan diambil sebagai minimum. Saat memilih titik pentanahan untuk netral dalam sistem tenaga, mereka dipandu oleh persyaratan perlindungan relai dalam hal mempertahankan arus gangguan pembumian pada tingkat tertentu, dan dengan memastikan perlindungan insulasi netral pentanahan dari lonjakan. Keadaan terakhir ini disebabkan oleh fakta bahwa semua transformator 110-220 kV pembangkit rumah tangga memiliki tingkat isolasi netral yang berkurang. Jadi, untuk trafo 110 kV dengan pengaturan tegangan di bawah beban, tingkat insulasi netral sesuai dengan kelas tegangan standar 35 kV, yang disebabkan oleh dimasukkannya perangkat switching dengan kelas insulasi 35 kV dari sisi netral. Transformer 220 kV juga memiliki tingkat isolasi netral yang diturunkan berdasarkan kelas. Dalam semua kasus, ini memberikan efek ekonomi yang signifikan, dan semakin tinggi kelas tegangan transformator.
Pilihan tingkat isolasi netral transformator yang ditentukan yang dimaksudkan untuk operasi di jaringan dengan netral yang diardekan secara efektif secara teknis dibenarkan oleh nilai tegangan yang mungkin muncul pada netral selama korsleting satu fase. Dan itu dapat mencapai hampir 1/3 dari tegangan saluran (misalnya, untuk jaringan 110 kV, sekitar 42 kV - nilai efektif). Jelas, insulasi kelas 35 kV dari netral yang dibumikan perlu dilindungi dari tegangan lebih. Selain itu, selama perjalanan fase terbuka (atau koneksi) transformator yang dibongkar dengan netral terisolasi proses transisi disertai dengan lonjakan jangka pendek. Cukup perlindungan yang handal netral dari tegangan lebih jangka pendek adalah penggunaan arester katup. Netral transformator 110 kV dilindungi oleh arester 2xRVS-20 dengan tegangan pendinginan efektif tertinggi yang diizinkan sebesar 50 kV.
Namun, praktik menunjukkan bahwa tidak hanya tegangan lebih jangka pendek yang dapat mempengaruhi netral transformator. Netral dapat dipengaruhi oleh tegangan fasa frekuensi daya (untuk jaringan 110 kV 65-67 kV), yang berbahaya baik untuk insulasi trafo maupun arester dalam keadaan netral. Tegangan seperti itu dapat muncul dan tidak diperhatikan untuk waktu yang lama (puluhan menit) dalam mode switching fase terbuka oleh sakelar, pemisah dan pemisah transformator yang dibongkar, serta dalam beberapa mode darurat.

Beras. 1.19..

Sakelar fase terbuka dari transformator tanpa beban. Pada ara. 1.20 menunjukkan transformator tiga fasa dengan netral terisolasi. Dari diagram vektor dapat dilihat bahwa dengan parameter rangkaian dan tegangan listrik simetris, arus magnetisasi dan fluks magnet di inti juga simetris, yaitu , dan tegangan pada netral adalah nol.
Ketika transformator diaktifkan fase demi fase, keadaan listrik dan magnetnya berubah. Menyalakan trafo dari sisi belitan yang terhubung ke bintang, dengan dua fase (Gbr. 1. 20, B) menyebabkan hilangnya aliran F Dengan dan penampilan pada fase netral dan pada fase terputus dari tegangan sama dengan setengah fase:

Tegangan pada kontak terbuka beralih perangkat

Ketika tegangan diterapkan dalam satu fasa, semua belitan transformator dan netralnya akan diberi energi oleh fasa yang diaktifkan. Antara kontak terbuka peralatan, tegangan D AS = AS l .
Dalam operasinya, penundaan penghapusan mode fase terbuka dari transformator yang dibongkar telah berulang kali menyebabkan kecelakaan. Langkah terbaik untuk melindungi insulasi trafo yang berkurang dari voltase berbahaya adalah pembumian tuli dari netralnya. Oleh karena itu, sebelum menyalakan atau melepaskan dari jaringan (pemisah, pemisah atau pemutus sirkuit udara) transformator 110-220 kV, di mana netral dilindungi oleh arester katup, perlu untuk membumikan netral dari belitan yang dihidupkan di bawah tegangan atau terputus jika tidak terhubung ke bus yang sama atau ke saluran suplai trafo lain dengan ground netral.
Pengujian telah menetapkan bahwa pentanahan tuli dari netral transformator memfasilitasi proses mematikan dan menghidupkan arus magnetisasi. Busur terbakar kurang intens saat transformator dimatikan dan cepat padam.
Pemutusan sakelar pembumian pada netral transformator yang beroperasi secara normal dengan netral pentanahan yang dilindungi oleh arester surja harus dilakukan segera setelah penyalaan tegangan dan pemeriksaan penyalaan fase penuh perangkat sakelar. Tidak mungkin membiarkan ground netral untuk waktu yang lama, jika ini tidak disediakan oleh mode operasi jaringan. Dengan membumikan netral, terjadi perubahan pada distribusi arus urutan-nol dan selektivitas perlindungan terhadap gangguan pembumian satu fasa dilanggar.
Skema daya dari jalur lewat tunggal dan ganda gardu 110-220 kV, dibuat sesuai dengan skema yang disederhanakan, sekarang banyak digunakan. Jumlah trafo yang terhubung ke saluran tidak diatur dan mencapai empat atau lima. Jika dua atau lebih transformator dihubungkan ke saluran (Gbr. 1.21), maka disarankan untuk terus-menerus (atau selama operasi) memiliki setidaknya satu dari mereka memiliki pembumian netral mati (transformator T2 Dan TK dalam gambar. 1.21). Ini akan menghindari munculnya tegangan berbahaya pada netral terisolasi dari transformator lain jika terjadi suplai tegangan fase terbuka ke saluran bersama dengan transformator yang terhubung dengannya.
Ya, di koneksi fase tunggal(fase DI DALAM) saluran suplai di bawah tegangan (Gbr. 1.22, a) di inti fase terputus dari transformator dengan netral yang dibumikan mati T 1 fluks magnet dekat F B fase yang tidak terhubung. Dia akan menginduksi belitan fase A Dan DENGAN sekitar sama emf saling induksi e A Dan e Dengan. Transformator T 1 akan berada dalam mode fase tunggal yang seimbang.
Dengan sistem tegangan simetris fase tunggal pada terminal linier transformator (jumlah dari tegangan ini adalah nol), tegangan pada netral yang tidak dibumikan T2 relatif terhadap tanah juga nol:

Di mana
Dengan peralihan dua fase (fase A Dan DI DALAM) saluran suplai (Gbr. 1.22, b) inti dari fase terputus menutup fluks magnet total F A +F B =-F C, yang akan menginduksi EMF induksi timbal balik dalam belitan fase terputus e C, sama nilainya dan arahnya dengan tegangan fasa AS C jika diaktifkan. Dengan demikian, sistem tegangan tiga fase simetris terbentuk pada input saluran dari semua transformator yang terhubung ke saluran, di mana tegangan pada netral terisolasi transformator T2 sama dengan nol:

Di mana

Beras. 1.20. Mode penyalaan fase penuh (a) dan dua fase (b) pada trafo tanpa beban dengan netral terisolasi

Beras. 1.21.

Dalam jaringan dengan netral yang diarde secara efektif, transformer tunduk pada tegangan lebih berbahaya dalam kondisi darurat, ketika, misalnya, ketika kabel putus dan terhubung ke ground, karena satu dan lain hal, bagian jaringan dialokasikan yang tidak memiliki ground netral di sisi sumber daya. Pada bagian seperti itu, tegangan pada netral transformator menjadi sama nilainya dan timbal balik sebagai tanda EMF dari fase yang dibumikan, dan tegangan fase yang tidak rusak relatif terhadap tanah naik menjadi linier. Tegangan lebih yang timbul dalam kasus ini sebagai akibat dari pengisian ulang osilasi kapasitansi fase ke tanah merupakan bahaya serius bagi isolasi transformator dan peralatan lain di lokasi.
Dalam jaringan dengan netral yang diarde secara efektif, jika sebagian jaringan beralih ke mode netral terisolasi dari gangguan pentanahan, proteksi disediakan yang menanggapi tegangan urutan nol. 3 AS HAI, yang muncul di terminal delta terbuka transformator tegangan saat fasa dihubungkan ke bumi. Perlindungan bertindak untuk trip pemutus transformator dengan netral ungrounded. Proteksi gangguan pentanahan dalam jaringan diatur sedemikian rupa sehingga jika terjadi gangguan satu fasa, transformator yang memasok jaringan dengan netral terisolasi dimatikan terlebih dahulu, kemudian transformator dengan netral pentanahan. Pada gardu induk 110 kV di mana transformator daya tidak dapat diumpankan dari sisi MV dan LV, perlindungan terhadap gangguan pembumian seperti itu tidak dipasang, dan pembumian netral yang mati juga tidak dilakukan.
Rekomendasi untuk personel operasi. Berdasarkan hal tersebut di atas, rekomendasi berikut dapat diberikan kepada personel operasional.
Ketika transformator daya dibawa keluar untuk perbaikan, serta perubahan sirkuit gardu induk, perlu untuk memantau pelestarian mode pentanahan netral yang diadopsi dalam sistem tenaga, dan tidak mengizinkan, ketika beralih di jaringan dengan netral yang diarde secara efektif, alokasi bagian tanpa pentanahan netral pada transformator yang memasok jaringan.
Untuk menghindari alokasi otomatis bagian-bagian tersebut pada setiap sistem busbar gardu induk, di mana dimungkinkan untuk memasok daya dari jaringan tegangan yang berbeda, diinginkan untuk memiliki trafo dengan ground netral dengan a perlindungan saat ini urutan nol. Jika trafo yang netralnya diardekan dibawa keluar untuk diperbaiki, pertama-tama perlu diardekan netralnya dari trafo lain yang beroperasi secara paralel dengannya.
Tanpa mengubah posisi netral transformator lain, transformator dengan netral terisolasi diputus (transformator model lama dengan insulasi timah berkekuatan sama) atau netral yang dilindungi oleh arester katup.

Jaringan dengan pentanahan netral yang efektif - jaringan tempat pentanahan kebanyakan belitan netral transformator daya. Dalam kasus hubung singkat satu fasa dalam jaringan seperti itu, tegangan pada fasa yang tidak rusak tidak boleh melebihi 1,4 tegangan fasa dari operasi normal rangkaian. Di Uni Soviet, jaringan dengan tegangan 110 kV ke atas, beroperasi, sebagai aturan, dengan netral yang diarde dengan kuat, diklasifikasikan sebagai jaringan dengan netral yang diarde secara efektif.

Pemutusan fase terbuka (switching on) disebut switching, di mana sakelar, pemisah atau pemisah di sirkuit dihidupkan bukan oleh tiga, tetapi oleh dua atau bahkan satu fase

Dalam proses transmisi, distribusi dan konsumsi energi listrik sistem 3 fase simetris digunakan. Simetri seperti itu dapat dicapai dengan membawa linear dan tegangan fasa. Oleh karena itu, beban arus seragam dibuat pada semua fase, pergeseran fase tegangan dan arus yang sama.

Tetapi selama pengoperasian sistem seperti itu, mode darurat sering terjadi, yang menyebabkan berbagai kegagalan fungsi konduktor. Akibatnya, terjadi pelanggaran simetri sistem tiga fasa. Pelanggaran seperti itu harus segera diperbaiki. Memiliki pengaruh besar kecepatan perlindungan relai.

Fungsinya yang benar bergantung pada netral, yang diisolasi atau diarde dengan kuat. Masing-masing memiliki kekurangan dan kelebihannya sendiri, dan digunakan dalam kondisi kerja yang sesuai. Pengoperasian normalnya bergantung pada kondisi teknis proteksi relai.

Perangkat

Terisolasi netral menciptakan mode yang telah menemukan aplikasi dalam sistem tenaga Rusia, serta generator. Titik netral mereka tidak terhubung ke ground loop. Dalam jaringan tegangan tinggi (dari 6 hingga 10 kV), titik netral tidak diperlukan, karena belitan transformator dibuat sesuai dengan skema segitiga.

Menurut aturan, dimungkinkan untuk membatasi mode netral terisolasi ke arus kapasitansi. Arus ini terjadi ketika salah satu fasa ditutup.

Arus gangguan dapat dikompensasi dengan menggunakan reaktor pendinginan busur dalam kasus berikut:

Saat ini lebih dari 30 A, tegangan dari 3 hingga 6 kV.
Arusnya lebih dari 20 A, tegangannya 10 kV.
Saat ini lebih dari 15 A, tegangan dari 15 hingga 20 kV.
Saat ini lebih dari 10 A, tegangan dari 3 hingga 20 kV, dengan dukungan saluran transmisi daya.
Semua jaringan catu daya untuk tegangan 35 kV.
Pada kelompok "generator-transformator" dengan beban 5 A dan tegangan pada generator dari 6 hingga 20 kV.

Diijinkan untuk mengkompensasi arus gangguan ke sirkuit pentanahan dengan menggantinya dengan pentanahan netral dengan resistor khusus. Dalam hal ini, urutan proteksi relai akan berubah. Netral terisolasi pertama kali dibumikan alat listrik dengan tegangan yang kecil.

Dalam jaringan listrik domestik, netral terisolasi digunakan:

Dalam jaringan DC 2 kabel.
Dalam jaringan AC 3 fase hingga 1 kV.
Dalam jaringan 3 fase dari 6 hingga 35 kilovolt, disediakan arus yang dapat diterima penutupan.
Pada jaringan tegangan rendah dengan alat pelindung berupa transformator pemisah, insulasi pelindung, untuk menciptakan lingkungan manusia yang aman.

Prinsip operasi

Netral terisolasi digunakan dalam sirkuit catu daya dalam kasus koneksi belitan sekunder transformator sesuai dengan skema segitiga, serta bila tidak mungkin mematikan daya jika terjadi kecelakaan. Oleh karena itu, tidak ada titik netral.

Gangguan fase-ke-bumi tidak dianggap hubung singkat dalam jaringan terisolasi-netral, karena tidak ada hubungan antara bumi dan konduktor jaringan. Tetapi ini tidak berarti bahwa tidak akan ada arus bocor saat ditutup.

Ini karena isolasi kabel bukan dielektrik absolut, seperti isolator lain yang memiliki konduktivitas minimum tertentu. Semakin panjang saluran, semakin tinggi arus bocor. Bayangkan inti kabel dengan lapisan kapasitor. Lapisan kedua akan menjadi tanah. Udara dan insulasi akan menjadi dielektrik antara bagian aktif tanpa tegangan, dan kabel. Kapasitansi kapasitor imajiner seperti itu akan semakin tinggi, semakin panjang saluran transmisinya.

Jaringan dengan netral terisolasi adalah sirkuit pengganti, dengan mempertimbangkan kapasitas listrik spesifik jaringan dan resistansi isolasi. Ini ditunjukkan pada gambar.

Komponen sirkuit semacam itu menciptakan arus bocor. Pada berbagai kondisi dalam jaringan 380 volt seperti itu, arus bocor dapat diabaikan, dan berjumlah beberapa miliampere. Meskipun demikian, korsleting seperti itu menyebabkan kegagalan jaringan, meskipun jaringan mungkin masih berfungsi untuk beberapa waktu.

Kita tidak boleh lupa bahwa dalam jaringan serupa, ketika fase 1 ditutup ke tanah, tegangan antara tanah dan fase yang dapat diservis meningkat secara signifikan. Tegangan ini mendekati 380 volt (tegangan saluran). Fakta ini dapat menyebabkan sengatan listrik pekerja listrik.

Juga, netral terisolasi, ketika satu fase disingkat ke tanah, berkontribusi pada kerusakan isolasi dan munculnya korsleting pada fase lain, yaitu korsleting interfase dapat terjadi dengan arus tinggi. Untuk memberikan perlindungan dalam situasi seperti itu, tautan sekering atau pemutus sirkuit diperlukan.

Kesalahan pentanahan ganda sangat berbahaya bagi pekerja jaringan. Oleh karena itu, jika ada hubung singkat satu fasa di jaringan, maka jaringan seperti itu dianggap darurat, karena kondisi keamanannya berkurang tajam. Kehadiran "tanah" meningkatkan risiko sengatan listrik saat menyentuh bagian aktif. Oleh karena itu, korsleting satu fasa sekalipun ke bumi harus segera ditiadakan.

Nilai yang tidak signifikan dari arus gangguan 1 fasa dengan netral terisolasi adalah alasan faktor sedemikian rupa sehingga kesalahan seperti itu tidak dapat diputuskan dan. Oleh karena itu, diperlukan instalasi listrik relai bantu yang akan memperingatkan operasi darurat.

Sistem tenaga ini membutuhkan sejumlah besar alarm dan perangkat pelindung, dan persyaratan kualifikasi tinggi dikenakan pada pekerja yang melayani jaringan.

Keuntungan

Mode netral terisolasi memiliki keuntungan karena tidak perlu segera men-trip gangguan arde 1 fase pertama. Arus kecil muncul di titik gangguan, disediakan kapasitas kecil arus ke tanah.

Mode ini digunakan secara terbatas, karena memiliki beberapa kekurangan yang serius.

Kekurangan

Pemecahan masalah yang sulit.
Semua instalasi listrik harus diisolasi ke tegangan saluran.
Jika sirkuit berlanjut dalam waktu lama, maka ada bahaya sengatan listrik yang nyata bagi seseorang.
Dengan hubung singkat 1 fasa, fungsi normal proteksi relai tidak terjamin, karena nilai arus gangguan aktual secara langsung bergantung pada pengoperasian jaringan catu daya, yaitu pada jumlah cabang rangkaian yang terhubung.
Masa pakai insulasi berkurang karena akumulasi cacat secara bertahap akibat paparan tegangan lebih busur untuk waktu yang lama.
Kerusakan mungkin muncul di berbagai tempat karena kerusakan isolasi di tempat lain di mana tegangan lebih busur muncul. Oleh karena itu, banyak kabel yang gagal, seperti halnya motor listrik dan instalasi listrik lainnya.
Lonjakan busur, busur arus rendah dapat terjadi di tempat gangguan tanah 1 fase.

Akibatnya, dapat dikatakan bahwa sejumlah besar kerugian melebihi semua keuntungan dari mode pentanahan ini. Namun dalam kondisi tertentu, cara ini sepenuhnya menunjukkan keefektifannya dan tidak melanggar persyaratan aturan instalasi listrik.

Diketahui bahwa dalam kabel dan saluran udara nutrisi gardu transformator ada tegangan tinggi, selama transmisi yang sangat penting untuk memperhatikan tindakan pencegahan keselamatan. Seperti sistem catu daya 380 Volt, saluran tegangan tinggi (VL) dinyalakan sesuai dengan skema yang menyediakan perlindungan yang efektif dari kerusakan oleh tegangan yang bekerja di sirkuit. Pada saat yang sama, sesuai dengan persyaratan PUE titik netral dari trafo suplai (netral) paling sering diardekan dengan andal, yaitu, dihubungkan ke perangkat pentanahan yang dilengkapi khusus untuk tujuan ini - pengisi daya.

Cara menyalakan netral

Kekhasan pengoperasian sistem tegangan tinggi (HV) adalah jika terjadi putus atau kerusakan pada saluran yang disertai dengan korsleting kawat terpisah tanah, arus bocor bisa sangat tinggi. Dengan demikian, langkah-langkah perlindungan yang diambil dalam jaringan tersebut sangat berbeda dari yang ada di sirkuit pengguna akhir.

Untuk jaringan 6-35 kilovolt, mode pentanahan netral yang tercantum di bawah ini adalah tipikal:

koneksi langsung ke pengisi daya, dilengkapi langsung di gardu induk atau di tiang tegangan tinggi (tanah netral yang diarde kokoh);
koneksi melalui reaktor atau kompensator lengkung khusus;
penggunaan sistem pentanahan untuk tujuan ini, di mana netral dihubungkan melalui resistor;
tanpa koneksi ke pengisi daya dalam batas garis atau objek yang dilindungi (netral terisolasi).

Pemasangan elemen kompensasi khusus di sirkuit pengalih konduktor netral membantu mengurangi komponen kapasitif dari arus hubung singkat. Selama pengoperasian rangkaian seperti itu, arus ini dapat dinetralkan karena perubahan halus pada induktansi koil, tegangan yang memiliki fase balik.

Pada nilai tertentu, induktansi turun menjadi nol. Untuk meningkatkan efisiensi pentanahan seperti itu, sebuah resistor dihubungkan secara paralel dengan induktansi, yang menyediakan kondisi aliran komponen aktif arus yang digunakan untuk mengoperasikan relai proteksi tegangan tinggi. Opsi lain untuk mengaktifkan netral akan dibahas secara terpisah di bawah.

Masing-masing skema ini memerlukan perangkat wajib di sisi penerima pengisi daya terpisah yang menyediakan pengardean ulang netral dan menciptakan kondisi aman operasi VL.

Tanpa perangkat ini, sirkuit switching yang digunakan tidak dapat memenuhi fungsinya secara efektif fungsi perlindungan, karena jika konduktor netral putus secara tidak sengaja, peralatan listrik gardu induk akan tetap tidak terlindungi.

Opsi lain dimungkinkan, di mana pentanahan netral di jaringan 6-35 kV dilakukan melalui inklusi titik umum ke dalam jaringan pasokan, yang disebut pentanahan yang efektif dan diimplementasikan melalui pembuatan secara praktis kondisi ideal untuk mengalirkan arus ke tanah. Namun, dianggap terlalu mahal dan biasanya hanya digunakan pada gardu suplai dengan tegangan input 110 kilovolt ke atas.

Sistem dengan netral terisolasi dari bumi

Mode operasi jaringan dengan netral terisolasi cukup umum di sebagian besar wilayah Rusia. Dengan metode penyambungan ini, titik netral generator suplai (transformator) dengan susunan belitan sesuai dengan skema "segitiga" tetap tidak ditanahkan.

Alasan permintaan untuk opsi yang dipertimbangkan adalah bahwa dengan skema koneksi netral ini, hubungan pendek fase-ke-tanah apa pun tidak dapat dianggap pendek (karena kurangnya komunikasi melalui tanah). Apalagi dalam mode darurat seperti itu, jaringan tegangan tinggi dapat beroperasi tanpa banyak kerusakan selama beberapa jam.

Keuntungan lain dari rangkaian ini termasuk arus rendah pada titik gangguan satu fasa ke bumi (OSZ) karena kapasitansi jaringan yang tidak signifikan relatif terhadap tanah.

Penting! Arus lonjakan di pilihan ini menyalakan jauh lebih sedikit daripada dalam kasus kesalahan fase-ke-fase, yang merupakan keuntungan lain dari jaringan ini.

Dalam hal ini, sistem semacam itu tidak memerlukan alat perlindungan khusus yang bekerja cepat terhadap SPE, yang secara signifikan mengurangi biaya pengoperasiannya.

Ke nomor kekurangan yang signifikan koneksi semacam itu harus mencakup:

kemungkinan pembentukan tegangan lebih dengan efek busur dan arus yang relatif kecil (hingga puluhan ampere) di titik SPZ;
kemungkinan terkait kerusakan pada kabel atau peralatan bertegangan tinggi karena rusaknya insulasi akibat tegangan lebih busur;
persyaratan untuk memperhitungkan tegangan yang meningkat (linier 380 Volt), jika perlu, untuk mengisolasi peralatan listrik linier dengan andal;
kesulitan dalam mengidentifikasi lokasi yang tepat kerusakan.

Jadi, sebelum memilih metode menghubungkan netral ini, semua pro dan kontra harus diperhitungkan, serta diperhitungkan konsekuensi yang mungkin terjadi mode darurat.

melalui resistansi rendah

Membumikan netral dengan resistor nominal kecil dipraktikkan secara luas hanya di beberapa negara (khususnya di Rusia dan Belarusia). Pada saat yang sama, tampaknya lebih logis untuk menggunakan resistor resistansi tinggi (mode RB) di sirkuit ini, yang memberikan tegangan lebih rendah dalam mode SFG.

Jenis pentanahan netral lainnya melibatkan penggunaan opsi gabungan untuk koneksinya menggunakan induktansi (mode LB plus RB).

Tetapi setelah mempelajari pendekatan ini dengan cermat, ternyata resistor dengan resistansi tinggi tidak hanya berbeda dalam dimensi yang signifikan, tetapi juga memiliki bobot dan biaya yang layak. Varian pemasangan reaktor pemadam busur yang dipertimbangkan di atas juga memiliki karakteristik dan kekurangannya sendiri.

Akibatnya, sebelum memilih mode dengan resistor resistansi rendah, studi dan perhitungan komprehensif harus dilakukan, dengan mempertimbangkan semua faktor di atas.

Ada dua cara yang diketahui untuk menerapkan pentanahan dengan resistansi rendah, salah satunya melibatkan pemasangan elemen resistif di sirkuit ini, yang memastikan pengoperasian perlindungan arus jika terjadi kesalahan. Pendekatan kedua menggunakan sirkuit pembumian induktansi yang dirancang untuk melindungi dari gangguan fase ganda.

Versi resistif memperhitungkan komponen arus tambahan di netral, melebihi nilai kapasitif OZZ sekitar 3 kali atau lebih. Di sirkuit dengan pentanahan reaktif (induktif), level komponen ini tidak boleh melebihi jumlah arus operasi dari sirkuit ganda dan hubung singkat kapasitif pada SPE.

Kami juga mencatat bahwa menurut PUE, mode operasi yang dipertimbangkan biasanya dibagi menjadi jangka pendek dan jangka panjang. Dalam kasus terakhir, elemen pentanahan ditempatkan secara permanen di rantai koneksi netral. Penggunaan metode koneksi ini sesuai dengan persyaratan keselamatan hanya diperbolehkan dengan pentanahan berkualitas tinggi (RЗ ≤ 0,5 Ohm), yang tidak sesuai baik karena alasan ekonomi maupun biaya tenaga kerja.