Prevádzkové režimy neutrálov transformátorov energetického systému

Transformátory majú neutrály, ktorých režim prevádzky alebo spôsob pracovného uzemnenia je spôsobený:

• požiadavky na bezpečnosť a ochranu práce personálu,

• prípustné zemné poruchové prúdy,

• prepätia vyplývajúce zo zemných porúch, ako aj prevádzkové napätie neporušených fáz elektrickej inštalácie voči zemi, ktoré určujú úroveň izolácie elektrických zariadení,

• potreba zabezpečiť spoľahlivú prevádzku uzemňovacieho relé,

• možnosť použitia najjednoduchších schém elektrických sietí.

Pri jednofázovom zemnom spojení je narušená symetria elektrického systému: menia sa fázové napätia voči zemi, objavujú sa zemné poruchové prúdy, v sieťach vznikajú prepätia. Stupeň zmeny symetrie závisí od neutrálneho režimu.

Neutrálny režim má významný vplyv na prevádzkové režimy elektrických prijímačov, schémy energetického systému, parametre vybraného zariadenia.

Neutrál siete Ide o súbor vzájomne prepojených neutrálnych bodov a vodičov, ktoré môžu byť izolované od siete alebo pripojené k zemi prostredníctvom nízkeho alebo vysokého odporu.

Používajú sa nasledujúce neutrálne režimy:

• hluchý uzemnený neutrálny,

• izolovaný neutrálny,

• účinne uzemnený neutrálny.

Voľba neutrálneho režimu v elektrických sieťach je určená nepretržitým zásobovaním spotrebiteľov, spoľahlivosť práce, bezpečnosť obsluhujúceho personálu a efektívnosť elektroinštalácie.

Neutrály transformátorov trojfázových elektrických inštalácií, na ktorých vinutia sú pripojené elektrické siete, môžu byť uzemnené priamo indukčným alebo aktívnym odporom alebo izolované od zeme.

Ak je neutrál vinutia transformátora pripojený k uzemňovaciemu zariadeniu priamo alebo cez nízky odpor, potom sa tento neutrál nazýva slepo uzemnený a siete k nemu pripojené siete s uzemneným neutrálom.

Neutrál, ktorý nie je pripojený k uzemňovaciemu zariadeniu, sa nazýva izolovaný neutrál.

Siete, ktorých neutrál je pripojený k uzemňovaciemu zariadeniu cez reaktor (indukčný odpor), ktorý kompenzuje kapacitný prúd siete, sa nazývajú siete s rezonančne uzemneným alebo kompenzovaným neutrálom.

Siete, ktorých neutrál je uzemnený cez odpor (odpor), sa nazýva sieť s odporovo uzemneným neutrálom.

Elektrická sieť s napätím vyšším ako 1 kV, kde činiteľ zemného spojenia nepresahuje 1,4 (činiteľ zemného spojenia je pomer rozdielu potenciálov medzi nepoškodenou fázou a zemou v mieste zemného spojenia ďalšej alebo dvoch ďalších fázy k potenciálnemu rozdielu medzi fázou a zemou v tom momente pred uzavretím) sa nazýva sieť s účinne uzemnený neutrálny.

Elektrické inštalácie sú v závislosti od elektrických bezpečnostných opatrení rozdelené do 4 skupín:

• elektrické inštalácie s napätím nad 1 kV v sieťach s účinne uzemneným neutrálom (s vysokými zemnými poruchovými prúdmi),

• elektrické inštalácie s napätím nad 1 kV v sieťach s izolovaným neutrálom (s nízkymi uzemňovacími prúdmi),

• elektrické inštalácie s napätím do 1 kV s uzemneným neutrálom,

• elektrické inštalácie s napätím do 1 kV s izolovaným neutrálom.

Neutrálne režimy trojfázových systémov

Napätie, kV Neutrálny režim Poznámka 0.23 Hluchý uzemnený neutrál Bezpečnostné požiadavky. Všetky elektrické kryty sú uzemnené 0,4 0,69 Izolovaný neutrál Na zlepšenie spoľahlivosti napájania 3,3 6 10 20 35 110 Účinne uzemnený neutrál Na zníženie napätia otvorených fáz voči zemi, keď je jedna fáza skratovaná k zemi a zníženie menovitého izolačného napätia 220 330 500 750 1150

Systémy so slepým uzemneným neutrálom sú systémy s vysokým zemným poruchovým prúdom. V prípade skratu sa skrat automaticky odpojí. V systémoch 0,23 kV a 0,4 kV je toto vypnutie diktované bezpečnostnými požiadavkami. Všetky rámy zariadení sú súčasne uzemnené.

Systémy 110 a 220 kV a vyššie sú implementované s účinne uzemneným neutrálom... V prípade skratu sa skrat tiež automaticky vypne. Tu uzemnenie neutrálu vedie k zníženiu menovitého izolačného napätia. Rovná sa fázovému napätiu nepoškodených fáz voči zemi. Aby sa obmedzila veľkosť zemných poruchových prúdov, nie všetky neutrály transformátora sú uzemnené (efektívne uzemnenie).

Neutrálne režimy trojfázových systémov: a — uzemnený neutrál, b — izolovaný neutrál

izolovaný neutrál nazývaný neutrálny, nepripojený k uzemňovaciemu zariadeniu alebo pripojený cez zariadenia, ktoré kompenzujú kapacitný prúd v sieti, napäťové transformátory a iné zariadenia s vysokým odporom.

Systém s izolovaným neutrálom používaný na zlepšenie spoľahlivosti napájania. Vyznačuje sa tým, že pri uzavretí jednej fázy k zemi sa napätie fázových vodičov voči zemi zvýši na sieťové napätiea symetria napätí je narušená. Kapacitný prúd tečie medzi vedením a neutrálom. Ak je to menej ako 5A, potom je povolené pokračovať v prevádzke až 2 hodiny pre turbínové generátory s výkonom do 150 MW a pre hydrogenerátory - do 50 MW. Ak sa zistí, že skrat nenastal vo vinutí generátora, ale v sieti, potom je povolená práca 6 hodín.

Siete od 1 do 10 kV sú siete s generátorovým napätím elektrární a miestnych distribučných sietí. Pri uzemnení jednej fázy v takomto systéme sa napätie nepoškodených fáz voči zemi zvýši na hodnotu sieťového napätia. Izolácia preto musí byť dimenzovaná na toto napätie.

Hlavnou výhodou izolovaného neutrálneho režimu je schopnosť dodávať energiu spotrebiteľom napájača a spotrebičom s jednofázovou zemnou poruchou.

Nevýhodou tohto režimu je obtiažna detekcia miesta zemného spojenia.

Zvýšená spoľahlivosť režimu (to znamená možnosť normálnej prevádzky v prípade jednofázových zemných porúch, ktoré tvoria významnú časť poruchy elektrického zariadenia) izolovaného neutrálu vedie k jeho povinnému používaniu pri napätiach nad 1 kV do 35 kV vrátane, keďže tieto siete zásobujú veľké skupiny spotrebiteľov a spotrebiteľov energie.

Od napätia 110 kV a vyššie sa použitie izolovaného neutrálneho režimu stáva ekonomicky nerentabilným, pretože zvýšenie napätia vzhľadom na zem z fázy na vedenie si vyžaduje výrazné zvýšenie fázovej izolácie. Použitie izolovaného neutrálneho režimu do 1 kV je povolené a odôvodnené zvýšenými požiadavkami na elektrickú bezpečnosť.

Prečítajte si tiež: Použitie elektrických sietí s izolovaným neutrálom