Ηλεκτρικά δίκτυα με αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο
Ένας αποτελεσματικά γειωμένος ουδέτερος είναι ένας γειωμένος ουδέτερος ενός τριφασικού δικτύου τροφοδοσίας με τάση πάνω από 1 kV, όπου ο συντελεστής σφάλματος γείωσης δεν υπερβαίνει το 1,4.
Τι σημαίνει? Η τάση φάσης-γης σε περίπτωση βραχυκυκλώματος ενός ή δύο άλλων αγωγών φάσης προς τη γη πρέπει να διαιρεθεί με την τάση φάσης-γης εκείνη τη στιγμή μέχρι τη στιγμή του σφάλματος γείωσης και ο λόγος πρέπει όχι περισσότερο από 1,4.
Με άλλα λόγια, εάν παρουσιαστεί σφάλμα φάσης-γείωσης σε ένα δίκτυο τριών φάσεων με απομονωμένο ουδέτερο, τότε η τάση μεταξύ των υπόλοιπων φάσεων και της γης αυξάνεται κατά περίπου 1,73 φορές ταυτόχρονα για ένα δίκτυο με αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο, αυτή η τιμή δεν υπερβαίνει το 1,4. …
Αυτή η πτυχή είναι σημαντική όταν πρόκειται για δίκτυα υψηλής τάσης, όπου, χάρη στον αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο, δεν χρειάζεται να αυξηθεί η ποσότητα μόνωσης στον εξοπλισμό και στα ίδια τα δίκτυα, δηλαδή την παραγωγή δικτύων και συσκευών που θα λειτουργήσει σε συνθήκες με αποτελεσματικό γειωμένο ουδέτερο θα είναι πάντα φθηνότερο.
Η Διεθνής Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή συνιστά τα δίκτυα εξαιρετικά υψηλής και υψηλής τάσης με ουδέτερα συνδεδεμένα στη γείωση ή ουδέτερα συνδεδεμένα στη γείωση μέσω χαμηλής αντίστασης να ταξινομούνται ως δίκτυα με αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο. Συγκεκριμένα, στη Ρωσία δίκτυα με τάση 110 kV ταξινομούνται ως δίκτυα με αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο.
Σύμφωνα με τους κανόνες για την τεχνική λειτουργία των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων των καταναλωτών, για δίκτυα με αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο, η μέγιστη αντίσταση της συσκευής γείωσης ρυθμίζεται στα 0,5 Ohm, λαμβάνοντας υπόψη τη φυσική γείωση και η συσκευή τεχνητής γείωσης δεν πρέπει να έχει αντίσταση μεγαλύτερη από - μεγαλύτερη από 1 Ohm. Αυτό ισχύει για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις 1 kV όπου το ρεύμα σφάλματος γείωσης υπερβαίνει τα 500 A.
Αυτή η διάταξη υπαγορεύεται από την ανάγκη διέλευσης μεγάλων ρευμάτων μέσω της συσκευής σε περίπτωση βραχυκυκλώματος στη γείωση όταν η τάση του δικτύου είναι πολύ υψηλή ή υψηλή, και από την απαίτηση περιορισμού της τάσης μεταξύ των φάσεων εργασίας και της γείωσης, προκειμένου να μείωση σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης μιας επικίνδυνης τάσης υπέρβασης και τάσης αφής, καθώς και αντιστάθμισης δυναμικών εκτός του υποσταθμού.
Είναι απαραίτητο να κατανεμηθούν ομοιόμορφα τα δυναμικά στην επικράτεια του υποσταθμού, καθώς και να αποκλειστεί η εμφάνιση βηματικών τάσεων σε απόσταση από τον υποσταθμό, η οποία επιτυγχάνεται με τη χρήση συσκευών εξισορρόπησης δυναμικού, που αποτελούν υποχρεωτικό μέρος των συσκευών γείωσης για αποτελεσματικά γειωμένα ουδέτερα.
Σημαντικές αποχρώσεις και απαιτήσεις στην εφαρμογή συσκευών γείωσης για δίκτυα με αποτελεσματικά γειωμένους ουδέτερους δημιουργούν δυσκολίες στον υπολογισμό και την κατασκευή τους, καθιστούν αυτές τις κατασκευές εντάσεως υλικού, ειδικά εάν το έδαφος έχει υψηλή αντοχή, όπως βραχώδες, πετρώδες ή αμμώδες έδαφος. Οι συνθήκες κατασκευής είναι αυστηρές.
Φυσικά, ορισμένα λεγόμενα μειονεκτήματα είναι εγγενή σε δίκτυα με αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο και είναι τυπικά. Μέσω του γειωμένου ουδέτερου του μετασχηματιστή, σε περίπτωση βραχυκυκλώματος στη γείωση, εμφανίζεται σημαντικό ρεύμα βραχυκυκλώματος και αυτό πρέπει να εξαλειφθεί γρήγορα με την αποσύνδεση, χάρη στις διατάξεις προστασίας ρελέ.
Κυρίως τα βραχυκυκλώματα στη γείωση σε δίκτυα υψηλής τάσης 110 kV αποσυνδέονται αυτόματα και χάρη στο συσκευές αυτόματου κλεισίματος αποκαθίσταται η ισχύς. Για να είναι δυνατή η αποστράγγιση μεγάλων ρευμάτων, κατασκευάζονται βρόχοι γείωσης, αλλά είναι ακριβοί.
Τα μονοφασικά ρεύματα βραχυκυκλώματος προς τη γείωση, στην περίπτωση μεγάλου αριθμού γειωμένων ουδέτερων μετασχηματιστών, μπορεί να υπερβαίνουν το ρεύμα ενός τριφασικού κυκλώματος και για να εξαλειφθεί αυτή η κατάσταση, είναι ένας τρόπος μερικής γείωσης των ουδέτερων μετασχηματιστών. που χρησιμοποιούνται, για αυτό το μέρος των μετασχηματιστών (110-220 kV) δεν είναι γειωμένοι, οι ουδέτεροι απομονώνονται με σύνδεση σε ανοιχτούς αποζεύκτες. Ή περιορίζουν το ρεύμα βραχυκυκλώματος του μετασχηματιστή στη γείωση γειώνοντας τον ουδέτερο του μέσω ειδικής αντίστασης.
Για κάθε ένα από τα τμήματα του δικτύου, ο ελάχιστος αριθμός γειωμένων ουδέτερων βρίσκεται μέσω υπολογισμών. Με βάση απαιτήσεις προστασίας ρελέ για τη διατήρηση των ρευμάτων σφάλματος γείωσης σε ένα ορισμένο επίπεδο και για τη διασφάλιση της προστασίας της μόνωσης των γειωμένων ουδέτερων από υπερτάσεις, επιλέγονται κατάλληλα σημεία γείωσης του συστήματος ισχύος.
Το γεγονός είναι ότι οι μετασχηματιστές για 110 — 220 kV, παραδοσιακά για τους κατασκευαστές μας, διακρίνονται από μειωμένη ουδέτερη μόνωση, για παράδειγμα, για μετασχηματιστές 110 kV με ρύθμιση τάσης υπό φορτίο, η ουδέτερη μόνωση αντιστοιχεί σε 35 kV, καθώς συσκευές μεταγωγής με κατηγορία μόνωσης περιλαμβάνονται στην ουδέτερη πλευρά 35 kV. Το ίδιο ισχύει και για τους μετασχηματιστές 220 kV. Το οικονομικό αποτέλεσμα είναι σημαντικό.
Τέτοιοι μετασχηματιστές έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε δίκτυα με αποτελεσματικά γειωμένο ουδέτερο και η τάση κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος προς τη γείωση από τέτοια δίκτυα δεν θα υπερβαίνει το ένα τρίτο της τιμής της γραμμής, δηλαδή 42 kV για 110 kV.
Για προστασία από υπέρταση γειωμένων ουδέτερων, για προστασία σε λειτουργίες χωρίς φορτίο με μερικές συνδέσεις φάσης ή διακοπές μετασχηματιστών με απομονωμένους ουδέτερους, χρησιμοποιούνται συσκευές-βαλβίδες προστασίας από υπέρταση βραχείας διάρκειας. Οι ουδέτεροι προστατεύονται από περιοριστές για τη μέγιστη επιτρεπόμενη τάση κατάσβεσης των 50 kV.