Načini rada neutrala transformatora elektroenergetskog sustava

Transformatori imaju neutrale čiji je način rada ili metoda radnog uzemljenja posljedica:

• zahtjevi za sigurnost i zaštitu na radu osoblja,

• dopuštene struje zemljospoja,

• prenapone nastale uslijed zemljospoja, kao i radni napon neoštećenih faza električne instalacije u odnosu na zemlju, koji određuju stupanj izolacije električnih uređaja,

• potreba za osiguranjem pouzdanog rada releja za uzemljenje,

• mogućnost korištenja najjednostavnijih shema električnih mreža.

U slučaju jednofaznog zemljospoja narušava se simetrija električnog sustava: mijenjaju se fazni naponi u odnosu na uzemljenje, pojavljuju se struje zemljospoja, javljaju se prenaponi u mrežama. Stupanj promjene simetrije ovisi o neutralnom modu.

Neutralni način ima značajan utjecaj na načine rada električnih prijemnika, sheme elektroenergetskog sustava, parametre odabrane opreme.

Neutralno napajanje mreže To je skup međusobno povezanih neutralnih točaka i vodiča koji se mogu izolirati od mreže ili spojiti na uzemljenje pomoću niskog ili visokog otpora.

Koriste se sljedeći neutralni načini rada:

• gluho uzemljena neutralna,

• izolirano neutralno,

• učinkovito uzemljena neutralna.

Izbor neutralnog načina rada u električnim mrežama određen je kontinuiranom opskrbom potrošača, pouzdanost rada, sigurnost servisnog osoblja i učinkovitost električnih instalacija.

Neutrali transformatora trofaznih električnih instalacija, na čije su namote priključene električne mreže, mogu biti uzemljeni izravno induktivnim ili aktivnim otporom ili izolirani od zemlje.

Ako je nul transformatorskog namota spojen na uređaj za uzemljenje izravno ili preko niskog otpora, tada se ovaj nul naziva slijepo uzemljenim, a mreže spojene na njega, odnosno mreže s uzemljenim neutralom.

Neutrala koja nije spojena na uređaj za uzemljenje naziva se izolirana neutrala.

Mreže, čiji je neutralni spoj povezan s uzemljivačem preko reaktora (induktivni otpor), koji kompenzira kapacitivnu struju mreže, nazivaju se mreže s rezonantno uzemljenim ili kompenziranim neutralnim.

Mreže čija je nula uzemljena preko otpornika (otpora) nazivaju se mrežom s otpornički uzemljenom nultom.

Električna mreža napona većeg od 1 kV, kod koje faktor zemljospoja ne prelazi 1,4 (faktor zemljospoja je omjer potencijalne razlike između neoštećene faze i zemlje u točki zemljospoja druge ili dvije druge faze na razliku potencijala između faze i zemlje u tom trenutku prije zatvaranja) naziva se mreža sa učinkovito uzemljena neutralna.

Električne instalacije, ovisno o mjerama električne sigurnosti, dijele se u 4 skupine:

• električne instalacije napona iznad 1 kV u mrežama s učinkovito uzemljenom neutralnom nulom (s visokim strujama zemljospoja),

• električne instalacije napona iznad 1 kV u mrežama s izoliranom neutralnom nulom (s niskim strujama uzemljenja),

• električne instalacije napona do 1 kV s uzemljenom nultom,

• električne instalacije napona do 1 kV s izoliranom nultom.

Neutralni modovi trofaznih sustava

Napon, kV Neutralni način rada Napomena 0,23 Gluhi uzemljeni neutralni sigurnosni zahtjevi. Sva električna kućišta su uzemljena 0,4 0,69 Izolirana nula Za poboljšanje pouzdanosti napajanja 3,3 6 10 20 35 110 Učinkovito uzemljena nula Za smanjenje napona otvorenih faza prema zemlji kada je jedna faza kratko spojena na masu i smanjenje nazivnog izolacijskog napona 220 330 500 750 1150

Sustavi sa slijepo uzemljenom nultom su sustavi s visokom strujom zemljospoja. U slučaju kratkog spoja, kratki spoj se automatski prekida. U sustavima 0,23 kV i 0,4 kV ovo isključenje je diktirano sigurnosnim zahtjevima. Svi okviri opreme uzemljeni su istovremeno.

Sustavi od 110 i 220 kV i više implementirani su s učinkovito uzemljenom neutralnom spojnicom… U slučaju kratkog spoja, kratki spoj se također aktivira automatski. Ovdje uzemljenje nule dovodi do smanjenja nazivnog izolacijskog napona. Jednak je faznom naponu neoštećenih faza prema masi. Kako bi se ograničila veličina struja zemljospoja, nisu svi neutralni dijelovi transformatora uzemljeni (efektivno uzemljenje).

Neutralni načini rada trofaznih sustava: a — uzemljena neutralna, b — izolirana neutralna

Izolirana neutralna neutralna, koja nije spojena na uređaj za uzemljenje ili povezana preko uređaja koji kompenziraju kapacitivnu struju u mreži, naponski transformatori i drugi uređaji visokog otpora.

Sustav s izoliranom nultom koja se koristi za poboljšanje pouzdanosti napajanja. Karakterizira ga činjenica da kada je jedna faza zatvorena na zemlju, napon faznih vodiča u odnosu na zemlju raste na linijski napon, a simetrija naprezanja je narušena. Kapacitivna struja teče između linije i nule. Ako je manji od 5A, dopušteno je nastaviti s radom do 2 sata za turbinske generatore snage do 150 MW, a za hidrogeneratore - do 50 MW. Ako se utvrdi da kratki spoj nije nastao u namotu generatora, već u mreži, tada je dopušteno raditi 6 sati.

Mreže od 1 do 10 kV su mreže s generatorskim naponom elektrana i lokalne distribucijske mreže. Uzemljenjem jedne faze u takvom sustavu napon neoštećenih faza u odnosu na masu raste na vrijednost napona mreže. Izolacija stoga mora biti nominalna za ovaj napon.

Glavna prednost izoliranog neutralnog načina je mogućnost opskrbe energijom napojne potrošače i potrošače s jednofaznim zemljospojem.

Nedostatak ovog načina je teško otkrivanje mjesta zemljospoja.

Povećana pouzdanost načina rada (odnosno mogućnost normalnog rada u slučaju jednofaznih zemljospoja, koji čine značajan dio kvara električne opreme) izolirane neutralne nule dovodi do njegove obvezne uporabe na naponima iznad 1 kV do uključivo 35 kV, jer ove mreže opskrbljuju velike skupine potrošača i potrošače energije.

Od napona od 110 kV i više, korištenje izoliranog neutralnog načina rada postaje ekonomski neisplativo, jer povećanje napona u odnosu na zemlju od faze do linije zahtijeva značajno povećanje izolacije faza. Korištenje izoliranog neutralnog načina rada do 1 kV dopušteno je i opravdano povećanim zahtjevima za električnu sigurnost.

Pročitajte također: Korištenje električnih mreža s izoliranom neutralnom nulom