Načini delovanja nevtralnih transformatorjev elektroenergetskega sistema

Transformatorji imajo nevtralne napeljave, katerih način delovanja ali način delovne ozemljitve je posledica:

• zahteve za varnost in varstvo pri delu osebja,

• dopustni zemeljski tokovi,

• prenapetosti, ki so posledica zemeljskih stikov, kot tudi obratovalne napetosti nedotaknjenih faz električne napeljave glede na zemljo, ki določajo stopnjo izolacije električnih naprav,

• potreba po zagotovitvi zanesljivega delovanja ozemljitvenega releja,

• možnost uporabe najpreprostejših shem električnih omrežij.

V primeru enofazne zemeljske napake je simetrija električnega sistema porušena: spremenijo se fazne napetosti glede na tla, pojavijo se tokovi zemeljske napake, v omrežjih se pojavijo prenapetosti. Stopnja spremembe simetrije je odvisna od nevtralnega načina.

Nevtralni način ima pomemben vpliv na načine delovanja električnih sprejemnikov, sheme elektroenergetskega sistema, parametre izbrane opreme.

Omrežno nevtralno Je niz med seboj povezanih nevtralnih točk in vodnikov, ki jih je mogoče izolirati od električnega omrežja ali povezati z zemljo prek nizkega ali visokega upora.

Uporabljajo se naslednji nevtralni načini:

• gluho ozemljeno nevtralno,

• izolirano nevtralno,

• učinkovito ozemljeno nevtralno.

Izbira nevtralnega načina v električnih omrežjih je določena z neprekinjeno oskrbo porabnikov, zanesljivost dela, varnost servisnega osebja in učinkovitost električnih inštalacij.

Nevtralne transformatorje trifaznih električnih instalacij, na navitja katerih so priključena električna omrežja, je mogoče ozemljiti neposredno z induktivnim ali aktivnim uporom ali izolirati od zemlje.

Če je nevtralnost navitja transformatorja povezana z ozemljitveno napravo neposredno ali prek nizkega upora, se ta nevtralnost imenuje slepo ozemljena, omrežja, ki so nanjo povezana, pa omrežja z ozemljeno nevtralnostjo.

Nevtralnost, ki ni povezana z ozemljitveno napravo, se imenuje izolirana nevtralnost.

Omrežja, katerih nevtralnost je povezana z ozemljitveno napravo preko reaktorja (induktivni upor), ki kompenzira kapacitivni tok omrežja, se imenujejo omrežja z resonančno ozemljeno ali kompenzirano nevtralnostjo.

Omrežja, katerih nevtralnost je ozemljena preko upora (upora), se imenujejo omrežja z uporovno ozemljeno nevtralnostjo.

Električno omrežje z napetostjo, višjo od 1 kV, kjer faktor zemeljskega stika ne presega 1,4 (faktor zemeljskega stika je razmerje potencialne razlike med nepoškodovano fazo in zemljo v točki zemeljskega stika druge ali dveh drugih faz na potencialno razliko med fazo in zemljo v tistem trenutku pred zaprtjem) imenujemo omrežje z učinkovito ozemljeno nevtralno.

Električne instalacije so glede na ukrepe električne varnosti razdeljene v 4 skupine:

• električne napeljave z napetostjo nad 1 kV v omrežjih z učinkovito ozemljeno nevtralnostjo (z visokimi tokovi zemeljske napake),

• električne napeljave z napetostjo nad 1 kV v omrežjih z izoliranim nevtralnim (z nizkimi ozemljitvenimi tokovi),

• električne napeljave z napetostjo do 1 kV z ozemljeno nevtralnostjo,

• električne instalacije z napetostjo do 1 kV z izoliranim nevtralnim.

Nevtralni načini trifaznih sistemov

Napetost, kV Nevtralni način Opomba 0,23 Gluho ozemljeno nevtralno Varnostne zahteve. Vsa električna ohišja so ozemljena 0,4 0,69 Izolirano nevtralno Za izboljšanje zanesljivosti napajanja 3,3 6 10 20 35 110 Učinkovito ozemljeno nevtralno Za zmanjšanje napetosti odprtih faz na tla, ko je ena faza v kratkem stiku z zemljo, in zmanjšanje nazivne izolacijske napetosti 220 330 500 750 1150

Sistemi s slepo ozemljeno nevtralnostjo so sistemi z visokim tokom zemeljske napake. V primeru kratkega stika se kratek stik samodejno prekine. V sistemih 0,23 kV in 0,4 kV to zaustavitev narekujejo varnostne zahteve. Vsi okvirji opreme so ozemljeni hkrati.

Sistemi 110 in 220 kV in več so izvedeni z učinkovito ozemljeno nevtralno... V primeru kratkega stika se tudi kratek stik samodejno sproži. Tu ozemljitev nevtralnega vodi do zmanjšanja nazivne izolacijske napetosti. Enaka je fazni napetosti nepoškodovanih faz proti ozemljitvi. Za omejitev velikosti tokov zemeljske napake niso vsi nevtralni transformatorji ozemljeni (efektivna ozemljitev).

Nevtralni načini trifaznih sistemov: a - ozemljeno nevtralno, b - izolirano nevtralno

Izolirano nevtralno, imenovano nevtralno, ni povezano z ozemljitveno napravo ali povezano prek naprav, ki kompenzirajo kapacitivni tok v omrežju, napetostni transformatorji in druge visokoodporne naprave.

Sistem z izolirano nevtralnostjo, ki se uporablja za izboljšanje zanesljivosti napajanja. Zanj je značilno, da ko je ena faza zaprta s tlemi, se napetost faznih vodnikov glede na tla poveča na omrežna napetost, in simetrija napetosti je porušena. Kapacitivni tok teče med linijo in nevtralnim. Če je manjši od 5A, je dovoljeno nadaljevati delovanje do 2 uri za turbinske generatorje z močjo do 150 MW in za hidrogeneratorje - do 50 MW. Če se ugotovi, da do kratkega stika ni prišlo v navitju generatorja, ampak v omrežju, je dovoljeno delo 6 ur.

Omrežja od 1 do 10 kV so omrežja z generatorsko napetostjo elektrarn in lokalnih distribucijskih omrežij. Pri ozemljitvi ene faze v takem sistemu se napetost nepoškodovanih faz glede na zemljo poveča na vrednost omrežne napetosti. Izolacija mora biti zato ocenjena za to napetost.

Glavna prednost izoliranega nevtralnega načina je zmožnost dobave energije napajalnim porabnikom in porabnikom z enofazno zemeljsko napako.

Pomanjkljivost tega načina je težko odkrivanje mesta zemeljske napake.

Povečana zanesljivost načina (to je možnost normalnega delovanja v primeru enofaznih zemeljskih napak, ki predstavljajo pomemben del okvare električne opreme) izoliranega nevtralnega vodi do njegove obvezne uporabe pri napetostih nad 1 kV do vključno 35 kV, saj ta omrežja napajajo velike skupine porabnikov in porabnikov energije.

Od napetosti 110 kV in več postane uporaba izoliranega nevtralnega načina ekonomsko nedonosna, saj povečanje napetosti glede na tla od faze do črte zahteva znatno povečanje fazne izolacije. Uporaba izoliranega nevtralnega načina do 1 kV je dovoljena in utemeljena s povečanimi zahtevami za električno varnost.

Preberite tudi: Uporaba električnih omrežij z izolirano nevtralnostjo