Neutralny to Definicja, urządzenie i cel

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Elektroenergetyka to złożony kompleks przemysłowy, który składa się z wielu elementów. Aby każdy element działał poprawnie i wykonywał swoje zadania, niezbędna jest dokładna znajomość i zrozumienie procesów fizycznych zachodzących w urządzeniach elektroenergetycznych. Niektóre z nich są łatwe do wyjaśnienia, dlatego sugerujemy zapoznanie się z pojęciem „neutralny”.

Ogólne przeznaczenie przewodu neutralnego w uzwojeniach transformatora

Neutralny to wspólne połączenie przewodu z punktem zerowym w trójfazowych transformatorach lub generatorach. Obecnie istnieją 4 główne typy mocowania w punkcie zerowym:

1. Odizolowane. Ten typ charakteryzuje się brakiem neutralnego. Głównym schematem połączeń dla prezentowanej sieci jest trójkąt. Przy jednofazowych zwarciach doziemnych w fazach pracy nie odczuwają zmian w zużyciu energii. Ten typ jest używany w sieciach dystrybucyjnych.6-35 kV.
2. Rezonans uziemiony. Ta opcja polega na zastosowaniu uziemienia punktu zerowego uzwojeń transformatora lub generatora poprzez cewki lub dławiki gaszące łuk (DGK, DGR). Obecność specjalistycznego sprzętu kompensuje rosnący poziom prądu, unikając bardziej złożonych zwarć międzyfazowych.
3. Głęboko zakorzeniony. Najpopularniejszy rodzaj przewodu neutralnego stosowany w sieciach domowych. Uzwojenie transformatorów po stronie niskiej odbywa się w otwartym połączeniu w gwiazdę, a punkt neutralny jest uziemiony przez pętlę uziemienia transformatora lub podstacji transformatorowej. W przypadku awarii linii lub zwarcia jednofazowego, powstaje potencjał względem ziemi, który aktywuje zabezpieczenie odłączające linię.
4. Skutecznie uziemiony. Rodzaj uziemionego punktu zerowego, który jest stosowany w sieciach wysokiego napięcia 110 kV i więcej. Punkt zerowy transformatorów mocy i potencjał zwarcia są sprowadzane do ziemi. W celu zwiększenia skuteczności zabezpieczeń stosuje się wyposażenie dodatkowe - jednokolumnowy uziemnik neutralny (ZON). Pozycja urządzenia przełączającego jest określona przez instrukcje trybu. W przypadku sieci dystrybucyjnych 6-35 kV stosuje się uziemienie przez rezystor o niskiej rezystancji.

Rodzaje połączeń uzwojeń transformatorów mocy

Jak wspomniano powyżej, przewód neutralny jest połączeniem przewodu neutralnego trójfazowego transformatora mocy lub generatora. Wystarczy określić rodzaj uziemieniaspójrz na schemat urządzeń energetycznych. W przypadku izolowanego przewodu neutralnego schemat obwodu jest trójkątem.

Pozostałe opcje są realizowane poprzez uziemienie przewodu neutralnego do ziemi, DHA, rezystor o niskiej rezystancji. Te ostatnie są stosowane głównie w podstacjach, które przekształcają energię elektryczną wysokiego napięcia w energię elektryczną o niskim napięciu. Schemat ideowy - gwiazda.

Izolowane neutralne w sieciach elektrycznych

Używany w sieciach dystrybucyjnych 6-35 kV. W odniesieniu do fizycznych przejawów izolowanego przewodu neutralnego napięcie wzrasta do wartości liniowej. Główny cel tego typu wiąże się z następującymi punktami:

1. Sieć nie wyłącza się, nadal działa. Konsumenci na fazach bez obwodu używają jednofazowych urządzeń gospodarstwa domowego, dopóki linia nie zostanie odłączona. Nie ma asymetrii napięć w sieciach 0,4 kV, w sieciach 6-35 wzrasta do liniowej.
2. Wdrożenie takich sieci jest wielokrotnie tańsze w utrzymaniu, co pozwala zaoszczędzić znaczne środki na dystrybucji energii elektrycznej.
3. Wysoka niezawodność, szczególnie w przypadku napowietrznych linii energetycznych. Upadek gałęzi nie wyłączy podajnika i zapewni jego wydajność.

Główne wady odizolowanych sieci to:

1. W przypadku zwarcia jednofazowego sieć nadal działa, zabezpieczenia nie działają, co czasami prowadzi do wypadków wśród ludności.
2. Występowanie procesów ferrorezonansowych i występowanie mocy biernej, która pogarsza jakośćenergia elektryczna.

Rezystor i napięcie 110 kV i wyższe: jak realizowany jest punkt zerowy?

Skuteczne uziemienie to specjalny rodzaj przewodu neutralnego podłączonego do specjalistycznego sprzętu, który jest używany w instalacjach elektrycznych powyżej 1 kV. W przypadku sieci dystrybucyjnych stosowany jest wariant z uziemieniem przez rezystory niskooporowe, który zapewnia bezzwłoczne odłączenie linii w przypadku jednofazowego zwarcia doziemnego.

Linie wysokiego napięcia 110 kV i wyższe również wykorzystują prezentowany typ przewodu neutralnego, co zapewnia szybką reakcję zabezpieczeń. Aby zwiększyć czułość działania „przekaźnika”, każdy transformator mocy posiada specjalne wyposażenie ZON. Uziemienie neutralne w jednej kolumnie zapewnia również ochronę przed przeciążeniem.

Uziemienie przez rezystory o niskiej rezystancji

Zastosowanie rezystorów o niskiej rezystancji jest uważane za idealne rozwiązanie dla bezpieczeństwa ludzi w sieciach dystrybucyjnych, a także dla utrzymania izolacji linii kablowych. Realizacja zabezpieczenia polega na doprowadzeniu punktu zerowego do specjalistycznego sprzętu, który ma niższą rezystancję omową i daje sygnał do wyłączenia linii. Podajnik wyłączany jest z minimalnym opóźnieniem, co jest jedną z zalet. Inne obejmują:

• Po pierwsze, jest to neutralny, który w momencie pojawienia się „ziemi” dokładnie określa uszkodzony kierunek i wyłącza wymaganylinia.
• Po drugie: nie ma potrzeby wykonywania dodatkowych obliczeń i kompilacji map reżimów z ograniczonymi możliwościami dzwonienia w sieciach dystrybucyjnych.

Ważne wady tego rodzaju uziemienia:

1. Nieskuteczne w przypadku wysokich prądów ziemnozwarciowych, ponieważ powoduje problemy w podstacjach, w których zainstalowane są rezystory o niskiej rezystancji.
2. Niska wydajność na liniach napowietrznych, a także na liniach dalekobieżnych. W pierwszym przypadku najlżejsze zbliżenie się gałęzi spowoduje wyłączenie podajnika. Szczególnie dotyczy konsumentów z 1 specjalnej, 1 i 2 kategorii.
3. Dodatkowe wyłączenia, które występują z powodu nieprawidłowego działania zabezpieczeń (brak automatycznego ponownego załączenia), oznaczają przestoje w poborze, straty materialne organizacji zasilającej.

Ślepe uziemienie transformatorów mocy do ziemi

Wszystko połączone z siecią dystrybucyjną 0,4 kV jest neutralne z głuchym uziemieniem na ziemię. Prezentowany typ zajmuje szczególne miejsce i rolę pod względem bezpieczeństwa. W przypadku zwarcia do masy wyzwalane jest zabezpieczenie, w szczególności przepalanie PN-2 lub wyłączanie maszyny. W związku z taką siecią opracowywane są również zabezpieczenia okablowania w domach i mieszkaniach. Uderzającym przykładem jest działanie RCD, który zapewnia wykrywanie prądów upływowych.

Główne zalety tego typu neutralnych to:

1. Idealny do dystrybucji energii elektrycznej, utrzymuje gospodarstwo domowe i specjalistycznesprzęt jednofazowy/trójfazowy.
2. Obwód zabezpieczający nie wymaga specjalistycznego i drogiego sprzętu. Środki techniczne, takie jak bezpieczniki lub wyłączniki automatyczne, mogą z łatwością poradzić sobie z martwym zwarciem do masy.

Wady obejmują:

1. Zabezpieczenia są niewrażliwe na zwarcie dalekiego zasięgu. Niezbędne jest dokładne obliczenie rezystancji omowej pętli faza-zero i prawidłowy dobór wyłączników lub bezpieczników.
2. Wyłączenie nie występuje, jeśli nie ma zwarcia doziemnego. Stanowi to zagrożenie dla ludzi, co jest niwelowane przez zastosowanie izolowanych przewodów.

Rezonansowo uziemione lub skompensowane przewody neutralne

Rezonansowo uziemione punkty zerowe są stosowane głównie w sieciach dystrybucyjnych o napięciu 6-35 kV, gdzie schemat połączeń jest realizowany za pomocą linii kablowych. Połączenie punktu zerowego odbywa się za pomocą specjalnych transformatorów nurnikowych lub nastawnych RUOM. Taki system pozwala określić indukcyjność w sieci podczas zwarcia jednofazowego, co zapewnia kompensację poziomu prądu.

Ten rodzaj przewodu neutralnego zmniejsza ryzyko wypadku, przejścia z zwarcia jednofazowego do międzyfazowego. Zalety dla napięcia 6-35 kV to:

Główna zaleta związana jest z przeznaczeniem sprzętu. Wysoki stopień ochrony izolacji linii kablowych przy odpowiedniej regulacji

Wady sieci z tego rodzaju neutralnym to:

1. Trudne w konfiguracji. może wystąpić niedopłata lub nadmierna kompensacja,co uniemożliwi prawidłowe użytkowanie sprzętu. Do wyrównania konieczne jest obliczenie indukcyjności prądów w zależności od długości linii, mocy transformatorów. W przypadku zmiany schematu lub dodania urządzeń zasilających transformatory nurnikowe nie zawsze radzą sobie z zadaniami.
2. Nieprawidłowo skonfigurowany sprzęt i duże zużycie linii kablowych prowadzi do reakcji łańcuchowej, która wiąże się z awarią kilku słabych odcinków sieci.
3. Wzrost strat technicznych, które występują podczas pracy, a także problemów z bezpieczeństwem. Kompensacja prądowa w podstacji realizowana jest w stosunku do ziemi.
4. Brak możliwości określenia linii, w której nastąpiło zwarcie. Proces doboru zasilacza z „uziemieniem” odbywa się poprzez porównanie prądów harmonicznych, co nie zawsze jest uważane za skuteczny sposób uzyskania wiarygodnych informacji.

Przewód neutralny i cewka gaszenia łuku, reaktor

Różnica w rezonansowym uziemionym przewodzie neutralnym jest związana z używanym sprzętem. Jak zauważono powyżej, punkt zerowy może znajdować się na cewce nurnikowej typu nurnikowego lub na regulowanym reaktorze. Główne różnice są związane z następującymi punktami:

1. DGK zakłada kompensację poprzez dostrojony system transformatorów nurnikowych. Ustawienie realizowane jest poprzez obliczenia sieci rzeczywistej przez usługę ochrony przekaźników. Gdy wystąpi zwarcie doziemne, prądy są kompensowane na podstawie indukcyjności. Proces nie jest regulowany ani dostosowywany, coto nieprzyjemny moment w przypadku pojawienia się „ziemi” w kilku punktach na różnych liniach.
2. DGR - nowocześniejszy sprzęt, który polega na wykorzystaniu automatycznych układów do określania indukcyjności sieci. Wśród popularnych opcji są reaktory typu RUOM z tuningiem SAMUR. Implementacja odpytywania w czasie rzeczywistym zapewnia działanie nawet w przypadku wielu zwarć doziemnych.

Niezależnie od tego, czy są solidnie uziemione, czy izolowane, każdy typ ma swoje miejsce w dzisiejszej energetyce. A znajomość funkcji pozwoli Ci poradzić sobie z fizyczną istotą problemu.