Електрически мрежи с ефективно заземена неутрала

Ефективно заземена неутрала е заземена неутрала на трифазна захранваща мрежа с напрежение над 1 kV, при която коефициентът на земна повреда не надвишава 1,4.

Какво означава? Напрежението между фаза и земя в случай на късо съединение на един или два други фазови проводника към земята трябва да бъде разделено на напрежението между фаза и земя в този момент до момента на повреда на земята, а коефициентът не трябва да бъде повече от 1.4.

С други думи, ако възникне повреда фаза-земя в трифазна мрежа с изолирана неутрала, тогава напрежението между останалите фази и земята се увеличава с около 1,73 пъти едновременно за мрежа с ефективно заземен неутрален, тази стойност не надвишава 1,4. …

Този аспект е важен, когато става въпрос за мрежи с високо напрежение, където, благодарение на ефективно заземената неутрала, няма нужда да се увеличава количеството изолация в оборудването и в самите мрежи, тоест производството на мрежи и устройства, които ще работи в условия с ефективно заземен неутрален винаги ще бъде по -евтин.

Международната електротехническа комисия препоръчва мрежите с изключително високо и високо напрежение с неутрали, свързани към земята, или неутрали, свързани със земята чрез ниско съпротивление, да бъдат класифицирани като мрежи с ефективно заземена неутрала. По -специално, в Русия мрежите с напрежение 110 kV са класифицирани като мрежи с ефективно заземена неутрала.

Съгласно правилата за техническа експлоатация на електрически инсталации на потребителите, за мрежи с ефективно заземена неутрала, максималното съпротивление на заземяващото устройство се регулира на 0,5 Ohm, като се вземе предвид естественото заземяване, а устройството за изкуствено заземяване не трябва да има съпротивление по -голямо от 1 Ohm. Това се отнася за електрически инсталации с напрежение 1 kV, при които токът на земната повреда надвишава 500 A.

Тази разпоредба е продиктувана от необходимостта от преминаване на големи токове през устройството в случай на късо съединение към масата, когато мрежовото напрежение е свръхвисоко или високо, и изискването за ограничаване на напрежението между изправните фази и земята, с цел да се намали в авариен случай опасно превишаване на стъпковото напрежение и напрежението на допир, както и компенсиране на потенциалите извън подстанцията.

Необходимо е равномерно разпределяне на потенциалите на територията на подстанцията, както и изключване на появата на стъпалови напрежения на разстояние от подстанцията, което се постига чрез използване на потенциални изравнителни устройства, които са задължителна част от заземяващите устройства за ефективно заземени неутрали.

Важни нюанси и изисквания при внедряването на заземяващи устройства за мрежи с ефективно заземени неутрали създават трудности при тяхното изчисление и изграждане, правят тези конструкции материално-интензивни, особено ако почвата има високо съпротивление, като скалиста, камениста или песъчлива почва. Условията за строителство са тесни.

Разбира се, някои така наречени недостатъци са присъщи на мрежи с ефективно заземен неутрален и са типични. През заземената неутрала на трансформатора, в случай на късо съединение към земята, възниква значителен ток на късо съединение и това трябва бързо да бъде елиминирано чрез изключване, благодарение на устройствата за релейна защита.

Предимно късите съединения на земята във високоволтови мрежи от 110 kV се самоизключват и благодарение на устройства за автоматично затваряне захранването се възстановява. За да могат да се източват големи течения, се изграждат заземяващи контури, които обаче са скъпи.

Токовете на еднофазно късо съединение към земята, в случай на голям брой заземени трансформаторни неутрали, могат да надвишават тока на трифазна верига, а за да се елиминира това състояние на нещата, се използва режим на частично заземяване на трансформаторните неутрали, за тази част от трансформаторите (110-220 kV) не са заземени, те неутралите се изолират чрез свързване към отворени разединители. Или ограничават тока на късо съединение на трансформатора към земя, като заземяват неговата неутрала чрез специално съпротивление.

За всеки от участъците на мрежата, чрез изчисления, се намира минималният брой заземени неутрали. Базиран изисквания за релейна защита за поддържане на токовете на земната повреда на определено ниво и за да се осигури защитата на изолацията на заземени неутрали от пренапрежения, се избират подходящи точки на заземяване на електроенергийната система.

Факт е, че трансформаторите за 110 — 220 kV, традиционно за нашите производители, се отличават с намалена неутрална изолация, например за 110 kV трансформатори с регулиране на напрежението под товар, неутралната изолация съответства на 35 kV, тъй като комутационните устройства с изолация клас са включени от неутралната страна 35 kV. Същото се отнася и за 220 kV трансформатори. Икономическият ефект е значителен.

Такива трансформатори са проектирани да работят в мрежи с ефективно заземена неутрала и напрежението по време на късо съединение към земята от такива мрежи няма да надвишава една трета от линейната стойност, тоест 42 kV за 110 kV.

За защита от пренапрежение на заземени неутрали, за защита в ненатоварени режими с частично фазови връзки или прекъсвания на трансформатори с изолирани неутрали се използват устройства за краткосрочна защита от пренапрежение-клапани. Неутралите са защитени от ограничители за максимално допустимото гасещо напрежение 50 kV.