Τρόποι λειτουργίας των ουδέτερων των μετασχηματιστών του συστήματος ισχύος

Οι μετασχηματιστές έχουν ουδέτερους των οποίων ο τρόπος λειτουργίας ή η μέθοδος γείωσης εργασίας οφείλεται:

• απαιτήσεις για την ασφάλεια και την προστασία της εργασίας του προσωπικού,

• επιτρεπτά ρεύματα ρήγματος γης,

• υπερτάσεις που προκύπτουν από σφάλματα γείωσης, καθώς και η τάση λειτουργίας των ανέπαφων φάσεων της ηλεκτρικής εγκατάστασης σε σχέση με τη γη, που καθορίζουν το επίπεδο μόνωσης των ηλεκτρικών συσκευών,

• την ανάγκη εξασφάλισης αξιόπιστης λειτουργίας του ρελέ γείωσης,

• τη δυνατότητα χρήσης των απλούστερων σχημάτων ηλεκτρικών δικτύων.

Σε περίπτωση μονοφασικού σφάλματος γείωσης, η συμμετρία του ηλεκτρικού συστήματος σπάει: οι τάσεις φάσης σε σχέση με τη γείωση αλλάζουν, εμφανίζονται ρεύματα σφάλματος γείωσης, εμφανίζονται υπερτάσεις στα δίκτυα. Ο βαθμός μεταβολής της συμμετρίας εξαρτάται από την ουδέτερη λειτουργία.

Η ουδέτερη λειτουργία έχει σημαντικό αντίκτυπο στους τρόπους λειτουργίας των ηλεκτρικών δεκτών, στα σχήματα συστημάτων ισχύος, στις παραμέτρους του επιλεγμένου εξοπλισμού.

Ουδέτερο δίκτυο Είναι ένα σύνολο διασυνδεδεμένων ουδέτερων σημείων και αγωγών που μπορούν να απομονωθούν από το δίκτυο ή να συνδεθούν στη γείωση μέσω χαμηλής ή υψηλής αντίστασης.

Χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες ουδέτερες λειτουργίες:

• κωφό γειωμένο ουδέτερο,

• απομονωμένο ουδέτερο,

• αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο.

Η επιλογή της ουδέτερης λειτουργίας στα ηλεκτρικά δίκτυα καθορίζεται από τη συνεχή παροχή των καταναλωτών, αξιοπιστία της εργασίας, ασφάλεια του προσωπικού σέρβις και απόδοση ηλεκτρικών εγκαταστάσεων.

Τα ουδέτερα μετασχηματιστών τριφασικών ηλεκτρικών εγκαταστάσεων, στις περιελίξεις των οποίων συνδέονται ηλεκτρικά δίκτυα, μπορούν να γειωθούν απευθείας με επαγωγική ή ενεργή αντίσταση ή να απομονωθούν από τη γη.

Εάν ο ουδέτερος της περιέλιξης του μετασχηματιστή συνδέεται με τη συσκευή γείωσης απευθείας ή μέσω χαμηλής αντίστασης, τότε αυτός ο ουδέτερος ονομάζεται τυφλά γειωμένος και τα δίκτυα που συνδέονται με αυτό, αντίστοιχα, δίκτυα με γειωμένο ουδέτερο.

Ένας ουδέτερος που δεν είναι συνδεδεμένος σε συσκευή γείωσης ονομάζεται απομονωμένος ουδέτερος.

Τα δίκτυα των οποίων ο ουδέτερος συνδέεται με τη συσκευή γείωσης μέσω ενός αντιδραστήρα (επαγωγική αντίσταση), ο οποίος αντισταθμίζει το χωρητικό ρεύμα του δικτύου, ονομάζονται δίκτυα με συντονισμό γειωμένο ή αντισταθμισμένο ουδέτερο.

Τα δίκτυα των οποίων ο ουδέτερος είναι γειωμένος μέσω μιας αντίστασης (αντίστασης) ονομάζονται δίκτυο με ουδέτερο γειωμένο με αντίσταση.

Ηλεκτρικό δίκτυο με τάση μεγαλύτερη από 1 kV, όπου ο συντελεστής σφάλματος γείωσης δεν υπερβαίνει το 1,4 (ο συντελεστής σφάλματος γείωσης είναι ο λόγος της διαφοράς δυναμικού μεταξύ της άθικτης φάσης και του εδάφους στο σημείο ενός σφάλματος γείωσης ενός άλλου ή δύο άλλων φάσεις στη διαφορά δυναμικού μεταξύ της φάσης και του εδάφους εκείνη τη στιγμή πριν από το κλείσιμο) ονομάζεται δίκτυο με αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο.

Οι ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, ανάλογα με τα μέτρα ηλεκτρικής ασφάλειας, χωρίζονται σε 4 ομάδες:

• ηλεκτρικές εγκαταστάσεις με τάσεις πάνω από 1 kV σε δίκτυα με αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο (με υψηλά ρεύματα σφάλματος γείωσης),

• ηλεκτρικές εγκαταστάσεις με τάση πάνω από 1 kV σε δίκτυα με απομονωμένο ουδέτερο (με χαμηλά ρεύματα γείωσης),

• ηλεκτρικές εγκαταστάσεις με τάση έως 1 kV με γειωμένο ουδέτερο,

• ηλεκτρικές εγκαταστάσεις με τάση έως 1 kV με απομονωμένο ουδέτερο.

Ουδέτεροι τρόποι λειτουργίας τριφασικών συστημάτων

Τάση, kV Ουδέτερη λειτουργία Σημείωση 0.23 Κωφός γειωμένος ουδέτερος Απαιτήσεις ασφαλείας. Όλα τα ηλεκτρικά περιβλήματα είναι γειωμένα 0,4 0,69 Απομονωμένος ουδέτερος Για βελτίωση της αξιοπιστίας του τροφοδοτικού 3,3 6 10 20 35 110 Αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο Για μείωση της τάσης των ανοιχτών φάσεων στη γείωση όταν μια φάση βραχυκυκλώνεται στη γείωση και μείωση της ονομαστικής τάσης μόνωσης 220 100 350

Τα συστήματα με τυφλό γειωμένο ουδέτερο είναι συστήματα με υψηλό ρεύμα σφάλματος γείωσης. Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, το βραχυκύκλωμα αποσυνδέεται αυτόματα. Σε συστήματα 0,23 kV και 0,4 kV αυτή η διακοπή λειτουργίας υπαγορεύεται από απαιτήσεις ασφαλείας. Όλα τα πλαίσια εξοπλισμού γειώνονται ταυτόχρονα.

Τα συστήματα 110 και 220 kV και άνω υλοποιούνται με αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο… Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, το βραχυκύκλωμα διακόπτεται επίσης αυτόματα. Εδώ, η γείωση του ουδέτερου οδηγεί σε μείωση της ονομαστικής τάσης μόνωσης. Είναι ίση με την τάση φάσης των μη κατεστραμμένων φάσεων προς τη γείωση. Για να περιοριστεί το μέγεθος των ρευμάτων σφάλματος γείωσης, δεν είναι γειωμένοι όλοι οι ουδέτεροι μετασχηματιστές (αποτελεσματική γείωση).

Ουδέτεροι τρόποι λειτουργίας τριφασικών συστημάτων: α — γειωμένος ουδέτερος, β — απομονωμένος ουδέτερος

Απομονωμένος ουδέτερος που ονομάζεται ουδέτερος, δεν είναι συνδεδεμένος σε συσκευή γείωσης ή συνδεδεμένος μέσω συσκευών που αντισταθμίζουν το χωρητικό ρεύμα στο δίκτυο, μετασχηματιστές τάσης και άλλες συσκευές υψηλής αντίστασης.

Ένα σύστημα με απομονωμένο ουδέτερο που χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της αξιοπιστίας του τροφοδοτικού. Χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι όταν μια φάση είναι κλειστή στο έδαφος, η τάση των αγωγών φάσης σε σχέση με το έδαφος αυξάνεται σε τάση γραμμής, και σπάει η συμμετρία των τάσεων. Το χωρητικό ρεύμα ρέει μεταξύ γραμμής και ουδέτερου. Εάν είναι μικρότερη από 5Α, τότε επιτρέπεται η συνέχιση της λειτουργίας έως και 2 ώρες για στροβιλογεννήτριες με ισχύ έως 150 MW και για υδρογεννήτριες - έως 50 MW. Εάν διαπιστωθεί ότι το βραχυκύκλωμα δεν συνέβη στην περιέλιξη της γεννήτριας, αλλά στο δίκτυο, τότε επιτρέπεται η εργασία για 6 ώρες.

Τα δίκτυα από 1 έως 10 kV είναι δίκτυα με τάση γεννήτριας σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και τοπικών δικτύων διανομής. Όταν μια φάση είναι γειωμένη σε ένα τέτοιο σύστημα, η τάση των μη κατεστραμμένων φάσεων σε σχέση με τη γείωση αυξάνεται στην τιμή της τάσης του δικτύου. Επομένως, η μόνωση πρέπει να είναι ονομαστική για αυτήν την τάση.

Το κύριο πλεονέκτημα της απομονωμένης ουδέτερης λειτουργίας είναι η δυνατότητα παροχής ενέργειας σε καταναλωτές τροφοδοσίας και καταναλωτές με μονοφασικό σφάλμα γείωσης.

Το μειονέκτημα αυτού του τρόπου λειτουργίας είναι ο δύσκολος εντοπισμός της θέσης του ρήγματος γης.

Η αυξημένη αξιοπιστία του τρόπου λειτουργίας (δηλαδή η δυνατότητα κανονικής λειτουργίας σε περίπτωση μονοφασικών σφαλμάτων γείωσης, που αποτελούν σημαντικό μέρος της βλάβης του ηλεκτρικού εξοπλισμού) του απομονωμένου ουδέτερου οδηγεί στην υποχρεωτική χρήση του σε τάσεις πάνω από 1 kV έως και 35 kV, καθώς αυτά τα δίκτυα παρέχουν μεγάλες ομάδες καταναλωτών και καταναλωτών ενέργειας.

Από τάση 110 kV και άνω, η χρήση απομονωμένου ουδέτερου τρόπου γίνεται οικονομικά ασύμφορη, καθώς η αύξηση της τάσης σε σχέση με το έδαφος από φάση σε γραμμή απαιτεί σημαντική αύξηση της απομόνωσης φάσης. Η χρήση απομονωμένου ουδέτερου τρόπου λειτουργίας έως 1 kV επιτρέπεται και δικαιολογείται από αυξημένες απαιτήσεις για ηλεκτρική ασφάλεια.

Διαβάστε επίσης: Η χρήση ηλεκτρικών δικτύων με απομονωμένο ουδέτερο