Energosistēmas transformatoru neitrālu darbības režīmi
Transformatoriem ir neitrāli, kuru darbības veids vai darba zemējuma metode ir saistīta ar:
- prasības personāla drošībai un darba aizsardzībai,
- pieļaujamās zemējuma defekta strāvas,
- pārspriegumi, kas rodas zemējuma bojājumu rezultātā, kā arī elektroinstalācijas neskarto fāžu darba spriegums attiecībā pret zemi, kas nosaka elektroierīču izolācijas līmeni,
- nepieciešamība nodrošināt drošu zemējuma releja darbību,
- iespēja izmantot vienkāršākās elektrotīklu shēmas.
Vienfāzes zemējuma defekta gadījumā tiek izjaukta elektriskās sistēmas simetrija: mainās fāzes spriegumi attiecībā pret zemi, parādās zemesslēguma strāvas, tīklos rodas pārspriegumi. Simetrijas izmaiņu pakāpe ir atkarīga no neitrālā režīma.
Neitrālais režīms būtiski ietekmē elektrisko uztvērēju darbības režīmus, energosistēmu shēmas, izvēlētās iekārtas parametrus.
Tīkla neitrāla Tas ir savstarpēji savienotu neitrālu punktu un vadītāju kopums, ko var izolēt no tīkla vai savienot ar zemi, izmantojot zemu vai augstu pretestību.
Tiek izmantoti šādi neitrālie režīmi:
-
kurls zemējums neitrāls,
-
izolēts neitrāls,
-
efektīvi iezemēts neitrāls.
Neitrāla režīma izvēli elektrotīklos nosaka nepārtraukta patērētāju piegāde, darba uzticamība, apkalpojošā personāla drošību un elektroinstalācijas efektivitāti.
Trīsfāzu elektroietaišu transformatoru neitrāli, kuru tinumiem ir pieslēgti elektrotīkli, var tikt iezemēti tieši ar induktīvo vai aktīvo pretestību vai izolēti no zemes.
Ja transformatora tinuma neitrāls ir savienots ar zemējuma ierīci tieši vai caur zemu pretestību, tad šo neitrālu sauc par akli iezemētu, bet ar to savienotos tīklus attiecīgi par tīkliem ar iezemētu neitrāli.
Neitrālu, kas nav savienota ar zemējuma ierīci, sauc par izolētu neitrālu.
Tīklus, kuru neitrāla caur reaktoru ir savienota ar zemējuma ierīci (induktīvā pretestība), kas kompensē tīkla kapacitatīvo strāvu, sauc par tīkliem ar rezonansi iezemētu vai kompensētu neitrāli.
Tīklus, kuru neitrāls ir iezemēts caur rezistoru (pretestību), sauc par tīklu ar rezistīvi iezemētu neitrālu.
Elektrotīkls ar spriegumu, kas lielāks par 1 kV, kur zemējuma bojājuma koeficients nepārsniedz 1,4 (zemējuma bojājuma koeficients ir potenciālu starpības attiecība starp nebojāto fāzi un zemi cita vai divu citu zemējuma bojājuma punktā fāzes līdz potenciālajai starpībai starp fāzi un zemi tajā brīdī pirms slēgšanas) sauc par tīklu ar efektīvi iezemēts neitrāls.
Elektriskās instalācijas atkarībā no elektriskās drošības pasākumiem iedala 4 grupās:
- elektroinstalācijas ar spriegumu virs 1 kV tīklos ar efektīvi iezemētu neitrālu (ar lielām zemesslēguma strāvām),
- elektroinstalācijas ar spriegumu virs 1 kV tīklos ar izolētu neitrālu (ar zemu zemējuma strāvu),
- elektroinstalācijas ar spriegumu līdz 1 kV ar iezemētu neitrālu,
- elektroinstalācijas ar spriegumu līdz 1 kV ar izolētu neitrālu.
Trīsfāzu sistēmu neitrālie režīmi
Spriegums, kV Neitrāls režīms Piezīme 0.23 Nedzirdīga zemējuma neitrāla Drošības prasības. Visi elektriskie korpusi ir iezemēti 0,4 0,69 Izolēta neitrāla Lai uzlabotu strāvas padeves uzticamību 3,3 6 10 20 35 110 Efektīvi iezemēta neitrāla Lai samazinātu atvērto fāžu spriegumu pret zemi, kad viena fāze ir saīsināta ar zemi, un samazinātu nominālo izolācijas spriegumu 220 330 501 500
Sistēmas ar aklo iezemētu neitrālu ir sistēmas ar augstu zemējuma defekta strāvu. Īssavienojuma gadījumā īssavienojums tiek automātiski atvienots. 0,23 kV un 0,4 kV sistēmās šo atslēgšanu nosaka drošības prasības. Visi iekārtu rāmji tiek iezemēti vienlaicīgi.
Sistēmas 110 un 220 kV un augstākas tiek realizētas ar efektīvi iezemētu neitrālu... Īssavienojuma gadījumā automātiski tiek atslēgts arī īssavienojums. Šeit neitrāla zemējums noved pie nominālā izolācijas sprieguma samazināšanās. Tas ir vienāds ar nebojāto fāžu fāzes spriegumu uz zemi. Lai ierobežotu zemējuma defektu strāvu lielumu, ne visas transformatoru neitrālas ir iezemētas (efektīvā zemēšana).
Trīsfāzu sistēmu neitrālie režīmi: a — iezemēts neitrāls, b — izolēts neitrāls
Izolēta neitrāla, ko sauc par neitrālu, nav savienota ar zemējuma ierīci vai savienota ar ierīcēm, kas kompensē tīkla kapacitatīvo strāvu, sprieguma transformatori un citas augstas pretestības ierīces.
Sistēma ar izolētu neitrālu, ko izmanto, lai uzlabotu barošanas avota uzticamību. To raksturo fakts, ka, kad viena fāze ir aizvērta zemei, fāzes vadītāju spriegums attiecībā pret zemi palielinās līdz līnijas spriegums, un spriegumu simetrija ir izjaukta. Kapacitatīvā strāva plūst starp līniju un neitrālu. Ja tas ir mazāks par 5A, tad turbīnu ģeneratoriem ar jaudu līdz 150 MW un hidroģeneratoriem - līdz 50 MW atļauts turpināt darbību līdz 2 stundām. Ja tiek konstatēts, ka īssavienojums nav noticis ģeneratora tinumā, bet tīklā, tad darbs ir atļauts 6 stundas.
Tīkli no 1 līdz 10 kV ir tīkli ar elektrostaciju ģeneratora spriegumu un vietējiem sadales tīkliem. Kad viena fāze ir iezemēta šādā sistēmā, nebojāto fāžu spriegums attiecībā pret zemi palielinās līdz tīkla sprieguma vērtībai. Tāpēc izolācijai jābūt noteiktai šim spriegumam.
Izolētā neitrālā režīma galvenā priekšrocība ir iespēja piegādāt enerģiju padeves patērētājiem un patērētājiem ar vienfāzes zemējuma defektu.
Šī režīma trūkums ir apgrūtināta zemējuma bojājuma vietas noteikšana.
Izolētā nulles režīma paaugstināta uzticamība (tas ir, normālas darbības iespēja vienfāzes zemējuma defektu gadījumā, kas veido ievērojamu daļu no elektroiekārtu bojājumiem) noved pie tā obligātas izmantošanas pie sprieguma, kas pārsniedz 1 kV līdz 35 kV ieskaitot, jo šie tīkli apgādā lielas patērētāju un enerģijas patērētāju grupas.
No 110 kV un lielāka sprieguma izolēta neitrāla režīma izmantošana kļūst ekonomiski neizdevīga, jo sprieguma palielināšanai attiecībā pret zemi no fāzes uz līniju ir nepieciešams ievērojami palielināt fāzes izolāciju. Izolēta neitrāla režīma izmantošana līdz 1 kV ir atļauta un pamatota ar paaugstinātām elektrodrošības prasībām.