Provozní režimy neutrálů transformátorů energetického systému

Transformátory mají neutrály, jejichž způsob provozu nebo způsob pracovního uzemnění je způsoben:

• požadavky na bezpečnost a ochranu práce personálu,

• přípustné zemní poruchové proudy,

• přepětí v důsledku zemních poruch, jakož i provozní napětí neporušených fází elektrické instalace vůči zemi, které určují úroveň izolace elektrických zařízení,

• potřeba zajistit spolehlivý provoz zemnícího relé,

• možnost použití nejjednodušších schémat elektrických sítí.

V případě jednofázového zemního spojení je narušena symetrie elektrického systému: mění se fázová napětí vůči zemi, objevují se zemní poruchové proudy, v sítích dochází k přepětí. Míra změny symetrie závisí na neutrálním režimu.

Neutrální režim má významný vliv na provozní režimy elektrických přijímačů, schémata napájecího systému, parametry vybraného zařízení.

Síťový neutrál Jedná se o soubor vzájemně propojených neutrálních bodů a vodičů, které mohou být izolovány od sítě nebo připojeny k zemi prostřednictvím nízkého nebo vysokého odporu.

Používají se následující neutrální režimy:

• hluchozemně neutrální,

• izolovaný neutrální,

• účinně uzemněný neutrál.

Volba neutrálního režimu v elektrických sítích je určena nepřetržitým zásobováním spotřebitelů, spolehlivost práce, bezpečnost obsluhy a účinnost elektroinstalace.

Neutrály transformátorů třífázových elektrických instalací, k jejichž vinutí jsou připojeny elektrické sítě, mohou být uzemněny přímo indukčním nebo aktivním odporem nebo izolovány od země.

Pokud je neutrál vinutí transformátoru připojen k uzemňovacímu zařízení přímo nebo prostřednictvím nízkého odporu, pak se tento neutrál nazývá slepě uzemněný a sítě k němu připojené sítě s uzemněným neutrálem.

Neutrál, který není připojen k uzemňovacímu zařízení, se nazývá izolovaný neutrál.

Sítě, jejichž neutrál je připojen k uzemňovacímu zařízení přes tlumivku (indukční odpor), který kompenzuje kapacitní proud sítě, se nazývají sítě s rezonančně uzemněným nebo kompenzovaným neutrálem.

Sítě, jejichž neutrál je uzemněn přes odpor (odpor), se nazývá síť s odporově uzemněným neutrálem.

Elektrická síť s napětím vyšším než 1 kV, kde činitel zemního spojení nepřesahuje 1,4 (činitel zemního spojení je poměr rozdílu potenciálů mezi nepoškozenou fází a zemí v místě zemního spojení jiné nebo dvou dalších fáze na potenciálový rozdíl mezi fází a zemí v tu chvíli před uzavřením) se nazývá síť s účinně uzemněný neutrální.

Elektrické instalace, v závislosti na elektrických bezpečnostních opatřeních, jsou rozděleny do 4 skupin:

• elektrické instalace s napětím nad 1 kV v sítích s účinně uzemněným neutrálem (s vysokými zemními poruchovými proudy),

• elektrické instalace s napětím nad 1 kV v sítích s izolovaným neutrálem (s nízkými zemnícími proudy),

• elektrické instalace s napětím do 1 kV s uzemněným neutrálem,

• elektrické instalace s napětím do 1 kV s izolovaným neutrálem.

Neutrální režimy třífázových soustav

Napětí, kV Neutrální režim Poznámka 0.23 Hluchý uzemněný neutrál Bezpečnostní požadavky. Všechny elektrické skříně jsou uzemněny 0,4 0,69 Izolovaný nulový vodič Pro zlepšení spolehlivosti napájení 3,3 6 10 20 35 110 Účinně uzemněný nulový vodič Pro snížení napětí otevřených fází vůči zemi, když je jedna fáze zkratována k zemi a snížení jmenovitého izolačního napětí 220 330 500 750 1150

Systémy se slepým uzemněným neutrálem jsou systémy s vysokým zemním poruchovým proudem. V případě zkratu se zkrat automaticky odpojí. V systémech 0,23 kV a 0,4 kV je toto odstavení dáno bezpečnostními požadavky. Všechny rámy zařízení jsou uzemněny současně.

Systémy 110 a 220 kV a vyšší jsou implementovány s účinně uzemněným neutrálem… V případě zkratu se zkrat také automaticky vypne. Zde vede uzemnění neutrálu ke snížení jmenovitého izolačního napětí. Rovná se fázovému napětí nepoškozených fází vůči zemi. Pro omezení velikosti zemních poruchových proudů nejsou všechny nuly transformátoru uzemněny (účinné uzemnění).

Neutrální režimy třífázových systémů: a — uzemněný neutrál, b — izolovaný neutrál

Izolovaný neutrál nazývaný neutrál, není připojen k uzemňovacímu zařízení nebo připojen přes zařízení, která kompenzují kapacitní proud v síti, napěťové transformátory a další zařízení s vysokým odporem.

Systém s izolovaným neutrálem používaný ke zlepšení spolehlivosti napájení. Vyznačuje se tím, že při uzavření jedné fáze k zemi se napětí fázových vodičů vůči zemi zvýší na síťové napětía symetrie napětí je narušena. Kapacitní proud teče mezi linkou a nulou. Pokud je méně než 5A, pak je povoleno pokračovat v provozu až 2 hodiny pro turbínové generátory s výkonem do 150 MW a pro hydrogenerátory - až 50 MW. Pokud se zjistí, že ke zkratu nedošlo ve vinutí generátoru, ale v síti, je povolena práce po dobu 6 hodin.

Sítě od 1 do 10 kV jsou sítě s generátorovým napětím elektráren a místních distribučních sítí. Při uzemnění jedné fáze v takovém systému vzroste napětí nepoškozených fází vůči zemi na hodnotu síťového napětí. Izolace proto musí být dimenzována na toto napětí.

Hlavní výhodou izolovaného neutrálního režimu je schopnost dodávat energii spotřebičům napáječe a spotřebičům s jednofázovým zemním spojením.

Nevýhodou tohoto režimu je obtížná detekce místa zemního spojení.

Zvýšená spolehlivost režimu (tj. možnost normálního provozu v případě jednofázových zemních poruch, které tvoří významnou část poruchy elektrického zařízení) izolovaného neutrálu vede k jeho povinnému použití při napětí nad 1 kV až 35 kV včetně, protože tyto sítě zásobují velké skupiny spotřebitelů a spotřebitelů energie.

Od napětí 110 kV a více se použití izolovaného neutrálního režimu stává ekonomicky nerentabilním, protože zvýšení napětí vzhledem k zemi z fáze na linku vyžaduje výrazné zvýšení fázové izolace. Použití izolovaného neutrálního režimu do 1 kV je povoleno a odůvodněno zvýšenými požadavky na elektrickou bezpečnost.

Přečtěte si také: Použití elektrických sítí s izolovaným neutrálem