Sieci elektryczne ze skutecznie uziemionym przewodem neutralnym

Skutecznie uziemiony przewód neutralny to uziemiony przewód neutralny trójfazowej sieci zasilającej o napięciu powyżej 1 kV, w którym współczynnik zwarcia doziemnego nie przekracza 1,4.

Co to znaczy? Napięcie międzyfazowe w przypadku zwarcia jednego lub dwóch innych przewodów fazowych z ziemią należy podzielić przez napięcie międzyfazowe w tym momencie do momentu zwarcia doziemnego, a stosunek musi być nie więcej niż 1,4.

Innymi słowy, jeśli zwarcie międzyfazowe wystąpi w sieci trójfazowej z izolowanym punktem neutralnym, to napięcie między pozostałymi fazami a ziemią wzrośnie jednocześnie o około 1,73 razy dla sieci ze skutecznie uziemionym punktem neutralnym, wartość ta nie przekracza 1,4. …

Aspekt ten jest istotny jeśli chodzi o sieci wysokiego napięcia, gdzie dzięki skutecznie uziemionemu przewodowi neutralnemu nie ma potrzeby zwiększania ilości izolacji w sprzęcie oraz w samych sieciach czyli produkcji sieci i urządzeń który będzie działał w warunkach ze skutecznym uziemionym punktem neutralnym zawsze będzie tańszy.

Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna zaleca, aby sieci najwyższych i wysokich napięć z przewodem neutralnym podłączonym do ziemi lub przewodem neutralnym połączonym z ziemią przez niską rezystancję były klasyfikowane jako sieci ze skutecznie uziemionym punktem neutralnym. W szczególności w Rosji sieci o napięciu 110 kV są klasyfikowane jako sieci ze skutecznie uziemionym punktem zerowym.

Zgodnie z zasadami technicznej eksploatacji instalacji elektrycznych konsumentów, w przypadku sieci ze skutecznie uziemionym punktem zerowym maksymalna rezystancja urządzenia uziemiającego jest dostosowana do 0,5 oma, biorąc pod uwagę naturalne uziemienie, a sztuczne urządzenie uziemiające nie powinno mieć rezystancja większa niż - większa niż 1 Ohm. Dotyczy to instalacji elektrycznych 1 kV, w których prąd ziemnozwarciowy przekracza 500 A.

Przepis ten podyktowany jest koniecznością przepuszczania przez urządzenie dużych prądów w przypadku zwarcia doziemnego, gdy napięcie sieciowe jest bardzo wysokie lub wysokie oraz koniecznością ograniczenia napięcia między fazami roboczymi a ziemią, w celu redukować w sytuacjach awaryjnych niebezpieczne przepięcia i napięcia dotykowe oraz kompensować potencjały poza stacją.

Konieczne jest równomierne rozłożenie potencjałów na terenie podstacji, a także wykluczenie pojawienia się napięć krokowych w pewnej odległości od podstacji, co osiąga się za pomocą urządzeń wyrównujących potencjał, które są obowiązkową częścią urządzeń uziemiających dla skutecznie uziemione neutralne.

Ważne niuanse i wymagania przy wdrażaniu urządzeń uziemiających dla sieci ze skutecznie uziemionymi przewodami neutralnymi stwarzają trudności w ich obliczaniu i budowie, sprawiają, że konstrukcje te są materiałochłonne, zwłaszcza jeśli gleba ma wysoką rezystancję, na przykład gleba skalista, kamienista lub piaszczysta. Warunki budowlane są napięte.

Oczywiście niektóre tak zwane wady są nieodłącznie związane z sieciami z skutecznie uziemionym punktem neutralnym i są typowe. Poprzez uziemiony punkt zerowy transformatora, w przypadku zwarcia doziemnego, występuje znaczny prąd zwarciowy, który musi zostać szybko wyeliminowany przez rozłączenie, dzięki zabezpieczeniom przekaźnikowym.

Głównie zwarcia doziemne w sieciach wysokiego napięcia 110 kV mają charakter samorozłączny i dzięki automatyczne urządzenia zamykające moc zostaje przywrócona. Aby móc odprowadzać duże prądy, buduje się pętle uziemiające, ale są one drogie.

Jednofazowe prądy zwarciowe do ziemi, w przypadku dużej liczby uziemionych punktów neutralnych transformatora, mogą przekroczyć prąd obwodu trójfazowego, dlatego w celu wyeliminowania tego stanu rzeczy stosuje się tryb częściowego uziemienia punktów neutralnych transformatora. stosowane w tej części transformatory (110-220 kV) nie są uziemione, ich punkty neutralne są izolowane poprzez podłączenie do rozłączników otwartych. Lub ograniczają prąd zwarciowy transformatora do ziemi, uziemiając jego przewód neutralny przez specjalną rezystancję.

Dla każdego odcinka sieci minimalna liczba uziemionych punktów neutralnych jest ustalana za pomocą obliczeń. Na podstawie wymagania dotyczące ochrony przekaźnika w celu utrzymania prądów ziemnozwarciowych na określonym poziomie oraz zapewnienia ochrony izolacji uziemionych przewodów neutralnych przed przepięciami, dobiera się odpowiednie punkty uziemiające systemu elektroenergetycznego.

Faktem jest, że transformatory na 110 — 220 kV, tradycyjnie dla naszych producentów, wyróżniają się zmniejszoną izolacją neutralną, na przykład dla transformatorów 110 kV z regulacją napięcia pod obciążeniem izolacja neutralna odpowiada 35 kV, ponieważ urządzenia przełączające o klasie izolacji znajdują się po stronie neutralnej 35 kV. To samo dotyczy transformatorów 220 kV. Efekt ekonomiczny jest znaczący.

Transformatory takie przeznaczone są do pracy w sieciach ze skutecznie uziemionym punktem zerowym, a napięcie podczas zwarcia doziemnego z takich sieci nie przekroczy jednej trzeciej wartości linii, czyli 42 kV dla 110 kV.

Do ochrony przed przepięciami uziemionych punktów zerowych, do ochrony w stanie bez obciążenia z częściowymi połączeniami fazowymi lub przerwami transformatorów z izolowanymi punktami neutralnymi, stosuje się krótkotrwałe urządzenia zabezpieczające przed przepięciami. Przewody neutralne zabezpieczone są ogranicznikami dla maksymalnego dopuszczalnego napięcia gaszenia 50 kV.