Neutrální je Definice, zařízení a účel

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Elektrárenský průmysl je komplexní průmyslový komplex, který se skládá z mnoha komponent. Aby každý prvek správně fungoval a plnil své úkoly, je nezbytná přesná znalost a pochopení fyzikálních procesů, které se vyskytují v energetických zařízeních. Některé z nich lze snadno vysvětlit, proto doporučujeme seznámit se s konceptem „neutrální“.

Obecný účel nulového vodiče ve vinutí transformátoru

Neutrál je běžné připojení vodiče s nulovým bodem v třífázových transformátorech nebo generátorech. V současné době existují 4 hlavní typy připojení nulového bodu:

1. Ojedinělý. Tento typ se vyznačuje absencí neutrálu. Hlavním schématem připojení pro prezentovanou síť je trojúhelník. Při jednofázových zemních poruchách v pracovních fázích nepociťují změny spotřeby energie. Tento typ se používá v distribučních sítích.6–35 kV.
2. Rezonanční uzemnění. Tato možnost zahrnuje použití uzemnění nulového bodu vinutí transformátoru nebo generátoru přes cívky nebo reaktory pro potlačení oblouku (DGK, DGR). Přítomnost specializovaného zařízení kompenzuje rostoucí úroveň proudu a zabraňuje složitějším poruchám mezi fázemi.
3. Hluboko uzemněné. Nejběžnější typ neutrálu používaný v domácích sítích. Vinutí transformátorů na spodní straně je provedeno v otevřeném zapojení do hvězdy a neutrální bod je uzemněn přes zemní smyčku transformátoru nebo transformátorové rozvodny. V případě poruchy vedení nebo jednofázového zkratu se vůči zemi vytvoří potenciál, který aktivuje ochranu, která odpojí vedení.
4. Efektivně uzemněno. Druh uzemněného neutrálu, který se používá ve vysokonapěťových sítích 110 kV a více. Nulový bod výkonových transformátorů a poruchový potenciál jsou přivedeny k zemi. Pro zvýšení účinnosti ochran se používá přídavné zařízení - jednosloupový neutrální uzemňovač (ZON). Poloha spínacího zařízení je určena pokyny režimu. Pro distribuční sítě 6-35 kV se používá uzemnění přes odpor s nízkým odporem.

Typy připojení vinutí výkonových transformátorů

Jak je uvedeno výše, nulový vodič je připojení nulového vodiče třífázového výkonového transformátoru nebo generátoru. K určení typu uzemnění stačípodívejte se na schéma energetického zařízení. Pro izolovaný neutrál je schéma zapojení trojúhelník.

Zbytek možností je realizován prostřednictvím uzemnění nulového vodiče k zemi, DHA, nízkoodporového rezistoru. Posledně jmenované se používají hlavně v rozvodnách, které přeměňují vysokonapěťovou elektrickou energii na nízkou spotřebu. Schematický diagram - hvězda.

Izolovaný neutrál v elektrických sítích

Používá se v distribučních sítích 6-35 kV. S ohledem na fyzikální projevy izolovaného neutrálu stoupá napětí na lineární. Hlavní účel tohoto typu je spojen s následujícími body:

1. Síť se nevypne, nadále funguje. Spotřebitelé na fázích bez obvodu používají jednofázové domácí spotřebiče, dokud není linka odpojena. V sítích 0,4 kV není žádná napěťová nerovnováha, v sítích 6-35 se zvyšuje na lineární.
2. Realizace takových sítí je mnohonásobně levnější na údržbu, což umožňuje ušetřit značné finanční prostředky na rozvodu elektrické energie.
3. Vysoká spolehlivost, zejména na venkovním elektrickém vedení. Pád větve podavač nevypne a nezajistí jeho výkon.

Hlavní nevýhody izolovaných sítí jsou:

1. Při jednofázovém zkratu síť nadále funguje, ochrany nefungují, což někdy vede k nehodám s obyvatelstvem.
2. Přítomnost ferorezonančních procesů a výskyt jalového výkonu, který zhoršuje kvalituelektrická energie.

Rezistor a napětí 110 kV a více: jak se provádí nulový bod?

Efektivní uzemnění je speciální typ nulového vodiče připojený ke specializovanému zařízení, který se používá v elektrických instalacích nad 1 kV. Pro distribuční sítě se používá varianta s uzemněním přes nízkoodporové odpory, která zajišťuje odpojení vedení v případě jednofázového zemního spojení bez časového zpoždění.

Vedení vysokého napětí 110 kV a více také používá prezentovaný typ neutrálu, který zajišťuje rychlou odezvu ochran. Pro zvýšení citlivosti „reléového“provozu má každý výkonový transformátor speciální zařízení ZON. Jednosloupové neutrální uzemnění také poskytuje ochranu proti přetížení.

Uzemnění přes odpory s nízkým odporem

Použití nízkoodporových rezistorů je považováno za ideální řešení pro bezpečnost osob v distribučních sítích a také pro zachování izolace kabelových vedení. Implementace ochrany spočívá v přivedení nulového bodu na specializované zařízení, které má nižší ohmický odpor a dává signál k vypnutí linky. Podavač se vypíná s minimální časovou prodlevou, což je jedna z výhod. Mezi další patří:

• Za prvé se jedná o neutrál, který, když se objeví „země“, přesně určí směr poškození a vypne požadovanýřádek.
• Za druhé: není potřeba dalších výpočtů a sestavování režimových map s omezenými možnostmi zvonění distribučních sítí.

Důležité nevýhody tohoto typu uzemnění:

1. Neefektivní pro vysoké zemní poruchové proudy, protože způsobuje problémy v rozvodnách, kde jsou instalovány odpory s nízkým odporem.
2. Nízká účinnost na venkovních vedeních i na dálkových vedeních. V prvním případě sebemenší přiblížení větví stromů způsobí vypnutí podavače. Zvláště relevantní pro spotřebitele 1 speciální, 1 a 2 kategorií.
3. Zvláštní odstávky, ke kterým dochází v důsledku nesprávné činnosti ochran (chybějící automatické opětovné zapnutí), znamenají prostoje ve spotřebě, materiální ztráty organizace zásobování energií.

Slepé uzemnění výkonových transformátorů k zemi

Vše, co je spojeno s distribuční sítí 0,4 kV, je neutrál s hluchým uzemněním. Prezentovaný typ má z hlediska bezpečnosti zvláštní místo a roli. Při zkratu na kostru se spustí ochrana, zejména vyhoří PN-2 nebo se stroj vypne. Ohledně takové sítě se vyvíjejí ochrany i pro rozvody v domech a bytech. Pozoruhodným příkladem je provoz RCD, který zajišťuje detekci svodových proudů.

Hlavní výhody tohoto typu neutrálu jsou:

1. Ideální pro rozvod elektrické energie, pro domácnost a specializacijednofázové/třífázové zařízení.
2. Ochranný obvod nevyžaduje specializované a drahé vybavení. Technické prostředky, jako jsou pojistky nebo jističe, si snadno poradí se zkratem k zemi.

Mezi nevýhody patří:

1. Ochrany nejsou citlivé na zkrat na velké vzdálenosti. Je nutné přesně vypočítat ohmický odpor smyčky fáze-nula a správný výběr jističů nebo pojistek.
2. Vypnutí nenastane, pokud není zemní spojení. To představuje nebezpečí pro lidi, které je napraveno použitím izolovaných vodičů.

Rezonančně uzemněné nebo kompenzované neutrály

Rezonančně uzemněné neutrály se používají především v distribučních sítích s napětím 6-35 kV, kde je schéma zapojení realizováno kabelovými vedeními. Připojení nulového bodu se provádí pomocí speciálních plunžrových nebo nastavitelných transformátorů RUOM. Takový systém umožňuje určit indukčnost v síti během jednofázového zkratu, což poskytuje kompenzaci úrovně proudu.

Tento typ neutrálu snižuje riziko nehody, přechodu jednofázového zkratu na mezifázový. Výhody pro napětí 6-35 kV jsou:

Hlavní výhoda je spojena s účelem zařízení. Vysoký stupeň izolační ochrany kabelových vedení při správném nastavení

Nevýhody sítě s tímto typem neutrálu jsou:

1. Obtížné nastavení. Může dojít k nedostatečné nebo nadměrné kompenzaci,které zabrání správnému používání zařízení. Pro vyrovnání je nutné vypočítat indukčnost proudů v závislosti na délce vedení, výkonu transformátorů. V případě změny schématu nebo přidání napájecího zařízení, plunžrové transformátory ne vždy zvládnou úkoly.
2. Nesprávně nakonfigurované zařízení a vysoké opotřebení kabelových vedení vede k řetězové reakci, která zahrnuje selhání několika slabých částí sítě.
3. Nárůst technických ztrát, ke kterým dochází během provozu, a také bezpečnostních problémů. Kompenzace proudu v rozvodně je implementována s ohledem na zem.
4. Neschopnost určit vedení, kde došlo ke zkratu. Proces výběru napáječe se "země" se provádí prostřednictvím srovnání harmonických proudů, což není vždy považováno za účinný prostředek k získání spolehlivých informací.

Neutrální vodič a cívka pro zhášení oblouku, reaktor

Rozdíl v rezonančním uzemněném neutrálu souvisí s použitým zařízením. Jak bylo uvedeno výše, nulový bod může být umístěn na zhášecí cívce plunžrového oblouku nebo na nastavitelném reaktoru. Hlavní rozdíly jsou spojeny s následujícími body:

1. DGK předpokládá kompenzaci prostřednictvím vyladěného systému plunžrových transformátorů. Nastavení je realizováno pomocí výpočtů reálné sítě službou reléové ochrany. Když dojde k zemnímu spojení, proudy jsou kompenzovány na základě indukčnosti. Proces není regulován ani upravován, cožje nepříjemný moment v případě výskytu "země" v několika bodech na různých liniích.
2. DGR - modernější zařízení, které zahrnuje použití automatických systémů pro stanovení indukčnosti sítě. Mezi oblíbené možnosti patří reaktory typu RUOM s laděním SAMUR. Implementace dotazování v reálném čase zajišťuje provozuschopnost i při vícenásobných zemních poruchách.

Ať už jsou pevně uzemněné nebo izolované, každý typ má v dnešním energetickém průmyslu své místo. A znalost funkcí vám umožní vypořádat se s fyzickou podstatou problému.