Elektrické sítě s účinně uzemněným neutrálem
Účinně uzemněný neutrál je uzemněný neutrál třífázové napájecí sítě s napětím nad 1 kV, kde faktor zemního spojení nepřesahuje 1,4.
Co to znamená? Napětí mezi fází a zemí při zkratu jednoho nebo dvou dalších fázových vodičů k zemi musí být v tomto okamžiku až do okamžiku zemního spojení rozděleno napětím mezi fází a zemí a poměr musí být nesmí být větší než 1,4.
Jinými slovy, pokud dojde k poruše mezi fází a zemí v třífázové síti s izolovaným neutrálem, pak se u sítě s účinně uzemněným neutrálem zvýší napětí mezi zbývajícími fázemi a zemí současně asi 1,73krát, tato hodnota nepřesahuje 1,4. …
Tento aspekt je důležitý, pokud jde o sítě vysokého napětí, kde díky efektivně uzemněnému neutrálu není potřeba navyšovat množství izolace v zařízení a v sítích samotných, tedy výrobu sítí a zařízení. který bude fungovat v podmínkách s účinným uzemněným neutrálem bude vždy levnější.
Mezinárodní elektrotechnická komise doporučuje, aby sítě extra vysokého a vysokého napětí s nulovým vodičem připojeným k zemi nebo nulovým vodičem připojeným k zemi prostřednictvím nízkého odporu byly klasifikovány jako sítě s účinně uzemněným neutrálem. Zejména v Rusku jsou sítě s napětím 110 kV klasifikovány jako sítě s účinně uzemněným neutrálem.
Podle pravidel pro technický provoz elektrických instalací spotřebitelů je u sítí s účinně uzemněným neutrálem maximální odpor uzemňovacího zařízení nastaven na 0,5 Ohm s přihlédnutím k přirozenému uzemnění a umělé uzemňovací zařízení by nemělo mít odpor větší než - větší než 1 Ohm. To platí pro elektrické instalace 1 kV, kde zemní poruchový proud přesahuje 500 A.
Toto ustanovení je diktováno potřebou procházet zařízeními velké proudy v případě zkratu k zemi, když je síťové napětí mimořádně vysoké nebo vysoké, a požadavkem omezit napětí mezi pracovními fázemi a zemí, aby se snížit v případě nouze nebezpečné překročení napětí a dotykové napětí, stejně jako kompenzaci potenciálů mimo rozvodnu.
Je nutné rovnoměrně rozložit potenciály na území rozvodny a také vyloučit výskyt skokových napětí ve vzdálenosti od rozvodny, čehož je dosaženo použitím zařízení pro vyrovnání potenciálu, která jsou povinnou součástí zemnících zařízení pro účinně uzemněné neutrály.
Důležité nuance a požadavky při implementaci uzemňovacích zařízení pro sítě s účinně uzemněnými neutrály vytvářejí potíže při jejich výpočtu a konstrukci, činí tyto konstrukce materiálově náročnými, zejména pokud má půda vysoký odpor, jako je skalnatá, kamenitá nebo písčitá půda. Stavební podmínky jsou napjaté.
Samozřejmě, některé takzvané nevýhody jsou vlastní sítím s účinně uzemněným neutrálem a jsou typické. Přes uzemněný neutrál transformátoru dojde v případě zkratu k zemi ke značnému zkratovému proudu a ten je nutné rychle odstranit odpojením, díky reléovým ochranným zařízením.
Převážně zemní zkraty ve vysokonapěťových sítích 110 kV jsou samorozpojitelné a díky automatická zavírací zařízení napájení je obnoveno. Aby bylo možné odvádět velké proudy, staví se zemnící smyčky, které jsou ale drahé.
Jednofázové zkratové proudy vůči zemi v případě velkého počtu uzemněných neutrálů transformátoru mohou překročit proud třífázového obvodu a pro odstranění tohoto stavu je režim částečného uzemnění neutrálů transformátoru použité, pro tuto část transformátorů (110-220 kV) nejsou uzemněny, jejich nuly jsou izolovány připojením k otevřeným odpojovačům. Nebo omezují zkratový proud transformátoru k zemi uzemněním jeho neutrálu přes speciální odpor.
Pro každou část sítě je pomocí výpočtů zjištěn minimální počet uzemněných neutrálů. Na základě požadavky na ochranu relé pro udržení zemních poruchových proudů na určité úrovni a pro zajištění ochrany izolace uzemněných neutrálů před přepětím jsou vybrány vhodné uzemňovací body energetického systému.
Faktem je, že transformátory pro 110 — 220 kV, tradičně pro naše výrobce, se vyznačují sníženou izolací nulového vodiče, například u transformátorů 110 kV s regulací napětí při zatížení odpovídá nulová izolace 35 kV, protože spínací zařízení s izolační třídou jsou zařazeny na neutrální straně 35 kV. Totéž platí pro transformátory 220 kV. Ekonomický efekt je významný.
Takové transformátory jsou navrženy pro provoz v sítích s účinně uzemněným neutrálem a napětí během zkratu k zemi z takových sítí nepřesáhne jednu třetinu hodnoty vedení, tj. 42 kV pro 110 kV.
Pro přepěťovou ochranu uzemněných neutrálů, pro ochranu v režimech naprázdno s částečnými fázovými spoji nebo přerušeními transformátorů s izolovanými neutrály se používají krátkodobá přepěťová ochranná zařízení-ventily. Neutrály jsou chráněny omezovači pro maximální přípustné zhášecí napětí 50 kV.