Werkingsmodi van de neutralen van de transformatoren van het voedingssysteem

Transformatoren hebben neutralen waarvan de werking of aardingsmethode te wijten is aan:

• vereisten voor veiligheid en arbeidsbescherming van personeel,

• toegestane aardfoutstromen,

• overspanningen als gevolg van aardfouten, evenals de bedrijfsspanning van de intacte fasen van de elektrische installatie ten opzichte van de aarde, die het isolatieniveau van elektrische apparaten bepalen,

• de noodzaak om een ​​betrouwbare werking van het aardingsrelais te garanderen,

• de mogelijkheid om de eenvoudigste schema's van elektrische netwerken te gebruiken.

In het geval van een enkelfasige aardfout wordt de symmetrie van het elektrische systeem verbroken: de fasespanningen ten opzichte van de aarde veranderen, er treden aardfoutstromen op, er treden overspanningen op in netwerken. De mate van symmetrieverandering hangt af van de neutrale modus.

De neutrale modus heeft een aanzienlijke invloed op de bedrijfsmodi van elektrische ontvangers, voedingssysteemschema's, parameters van de geselecteerde apparatuur.

Netneutraal Het is een set van onderling verbonden neutrale punten en geleiders die kunnen worden geïsoleerd van het net of met aarde kunnen worden verbonden via lage of hoge weerstand.

De volgende neutrale modi worden gebruikt:

• doof geaard neutraal,

• geïsoleerd neutraal,

• effectief geaard neutraal.

De keuze voor de neutrale modus in elektrische netwerken wordt bepaald door de continue levering van consumenten, betrouwbaarheid van het werk, veiligheid van servicepersoneel en efficiëntie van elektrische installaties.

Neutralen van transformatoren van driefasige elektrische installaties, op de wikkelingen waarvan elektrische netwerken zijn aangesloten, kunnen direct worden geaard door inductieve of actieve weerstand of geïsoleerd van aarde.

Als de nulleider van de transformatorwikkeling rechtstreeks of via een lage weerstand met het aardingsapparaat is verbonden, dan wordt deze nulleider blind geaard genoemd en de netwerken die erop zijn aangesloten, respectievelijk netwerken met een geaarde nulleider.

Een nulleider die niet is aangesloten op een aardingsapparaat wordt een geïsoleerde nulleider genoemd.

Netwerken waarvan de nulleider is verbonden met het aardingsapparaat via een reactor (inductieve weerstand), die de capacitieve stroom van het netwerk compenseert, worden netwerken genoemd met een resonant geaarde of gecompenseerde nulleider.

Netwerken waarvan de nulleider is geaard via een weerstand (weerstand) wordt een netwerk genoemd met een resistief geaarde nulleider.

Elektrisch netwerk met een spanning hoger dan 1 kV, waarbij de aardfoutfactor niet groter is dan 1,4 (de aardfoutfactor is de verhouding van het potentiaalverschil tussen de onbeschadigde fase en de aarde op het punt van een aardfout van een of twee andere fasen tot het potentiaalverschil tussen de fase en de aarde op dat moment voor het sluiten) wordt netwerk met genoemd effectief geaard neutraal.

Elektrische installaties worden, afhankelijk van elektrische veiligheidsmaatregelen, in 4 groepen verdeeld:

• elektrische installaties met spanningen boven 1 kV in netwerken met een effectief geaarde nulleider (met hoge aardfoutstromen),

• elektrische installaties met een spanning van meer dan 1 kV in netwerken met een geïsoleerde nulleider (met lage aardstromen),

• elektrische installaties met een spanning tot 1 kV met een geaarde nulleider,

• elektrische installaties met een spanning tot 1 kV met geïsoleerde nulleider.

Neutrale modi van driefasige systemen

Spanning, kV Neutrale modus Opmerking 0,23 Doof geaarde nulleider Veiligheidseisen. Alle elektrische behuizingen zijn geaard 0,4 0,69 Geïsoleerde nulleider Om de betrouwbaarheid van de voeding te verbeteren 3,3 6 10 20 35 110 Effectief geaarde nulleider Om de spanning van open fasen naar aarde te verlagen wanneer een fase is kortgesloten naar aarde en om de nominale isolatiespanning te verlagen 220 330 500 750 1150

Systemen met een blind geaarde nulleider zijn systemen met een hoge aardfoutstroom. Bij kortsluiting wordt de kortsluiting automatisch verbroken. In 0,23 kV- en 0,4 kV-systemen wordt deze uitschakeling ingegeven door veiligheidseisen. Alle apparatuurframes worden tegelijkertijd geaard.

Systemen 110 en 220 kV en hoger worden uitgevoerd met een effectief geaarde nulleider… Bij kortsluiting wordt de kortsluiting ook automatisch geactiveerd. Hier leidt het aarden van de nulleider tot een verlaging van de nominale isolatiespanning. Het is gelijk aan de fasespanning van de onbeschadigde fasen naar aarde. Om de omvang van aardfoutstromen te beperken, zijn niet alle neutrale transformatoren geaard (effectieve aarding).

Neutrale modi van driefasige systemen: a - geaarde nulleider, b - geïsoleerde nulleider

Geïsoleerde nulleider genaamd nulleider, niet aangesloten op een aardingsapparaat of aangesloten via apparaten die de capacitieve stroom in het netwerk compenseren, spanningstransformatoren en andere apparaten met hoge weerstand.

Een systeem met een geïsoleerde nulleider die wordt gebruikt om de betrouwbaarheid van de voeding te verbeteren. Het wordt gekenmerkt door het feit dat wanneer een fase naar de aarde is gesloten, de spanning van de fasegeleiders ten opzichte van de aarde toeneemt tot netspanning, en de symmetrie van de spanningen is verbroken. Capacitieve stroom vloeit tussen lijn en neutraal. Als het minder is dan 5A, mag het maximaal 2 uur blijven werken voor turbinegeneratoren met een vermogen tot 150 MW en voor hydrogeneratoren - tot 50 MW. Als blijkt dat de kortsluiting niet is opgetreden in de generatorwikkeling, maar in het netwerk, is werk gedurende 6 uur toegestaan.

Netwerken van 1 tot 10 kV zijn netwerken met generatorspanning van elektriciteitscentrales en lokale distributienetwerken. Wanneer in zo'n systeem één fase wordt geaard, neemt de spanning van de onbeschadigde fasen ten opzichte van de aarde toe tot de waarde van de netspanning. De isolatie moet daarom geschikt zijn voor deze spanning.

Het belangrijkste voordeel van de geïsoleerde neutrale modus is de mogelijkheid om energie te leveren aan feederconsumenten en consumenten met een enkelfasige aardfout.

Het nadeel van deze modus is de moeilijke detectie van de locatie van de aardfout.

De verhoogde betrouwbaarheid van de modus (dat wil zeggen de mogelijkheid van normaal bedrijf in het geval van eenfasige aardfouten, die een aanzienlijk deel uitmaken van de uitval van elektrische apparatuur) van de geïsoleerde nulleider leidt tot het verplichte gebruik ervan bij spanningen boven 1 kV tot en met 35 kV, omdat deze netten grote groepen consumenten en energieconsumenten voorzien.

Vanaf een spanning van 110 kV en hoger wordt het gebruik van een geïsoleerde neutrale modus economisch onrendabel, aangezien de toename van de spanning ten opzichte van de aarde van fase naar lijn een aanzienlijke toename van fase-isolatie vereist. Het gebruik van geïsoleerde neutrale modus tot 1 kV is toegestaan ​​en gerechtvaardigd door verhoogde eisen voor elektrische veiligheid.

Lees ook: Het gebruik van elektrische netwerken met een geïsoleerde nulleider