Reti elettriche con neutro effettivamente messo a terra

Un neutro effettivamente messo a terra è un neutro messo a terra di una rete di alimentazione trifase con una tensione superiore a 1 kV, in cui il fattore di guasto a terra non supera 1,4.

Cosa significa? La tensione fase-terra in caso di cortocircuito verso terra di uno o due altri conduttori di fase deve essere divisa per la tensione fase-terra in quel momento fino al momento del guasto a terra, e il rapporto deve non essere superiore a 1,4.

In altre parole, se si verifica un guasto fase-terra in una rete trifase con neutro isolato, allora la tensione tra le restanti fasi e la terra aumenta di circa 1,73 volte contemporaneamente per una rete con neutro effettivamente messo a terra, questo valore non supera 1,4. …

Questo aspetto è importante quando si tratta di reti ad alta tensione, dove, grazie al neutro effettivamente messo a terra, non è necessario aumentare la quantità di isolamento nelle apparecchiature e nelle reti stesse, ovvero la produzione di reti e dispositivi che funzionerà in condizioni con neutro a terra effettivo sarà sempre più economico.

La Commissione elettrotecnica internazionale raccomanda di classificare come reti con neutro effettivamente messo a terra le reti ad altissima e alta tensione con neutri collegati a terra o neutri collegati a terra tramite bassa resistenza. In particolare, in Russia le reti con una tensione di 110 kV sono classificate come reti con neutro effettivamente messo a terra.

Secondo le regole per il funzionamento tecnico degli impianti elettrici dei consumatori, per le reti con un neutro effettivamente messo a terra, la resistenza massima del dispositivo di messa a terra è regolata a 0,5 Ohm, tenendo conto della messa a terra naturale, e il dispositivo di messa a terra artificiale non dovrebbe avere una resistenza superiore a - maggiore di 1 Ohm. Ciò si applica agli impianti elettrici da 1 kV in cui la corrente di guasto a terra supera i 500 A.

Questa disposizione è dettata dalla necessità di far passare grosse correnti attraverso il dispositivo in caso di cortocircuito verso terra quando la tensione di rete è altissima o alta, e dall'esigenza di limitare la tensione tra le fasi di lavoro e terra, al fine di ridurre in caso di emergenza una pericolosa tensione di sovrapasso e di contatto, nonché compensare i potenziali all'esterno della sottostazione.

È necessario distribuire uniformemente i potenziali sul territorio della sottostazione, nonché escludere la comparsa di tensioni di gradino a distanza dalla sottostazione, che si ottiene utilizzando dispositivi di equalizzazione del potenziale, che sono una parte obbligatoria dei dispositivi di messa a terra per neutri efficacemente messi a terra.

Sfumature e requisiti importanti nell'implementazione di dispositivi di messa a terra per reti con neutri efficacemente messi a terra creano difficoltà nel loro calcolo e costruzione, rendono queste strutture ad alta intensità di materiale, soprattutto se il terreno ha un'elevata resistenza, come terreno roccioso, sassoso o sabbioso. Le condizioni di costruzione sono strette.

Naturalmente, alcuni cosiddetti svantaggi sono inerenti alle reti con neutro effettivamente messo a terra e sono tipici. Attraverso il neutro a terra del trasformatore, in caso di cortocircuito verso terra, si verifica una notevole corrente di cortocircuito che deve essere rapidamente eliminata mediante disconnessione, grazie ai dispositivi di protezione a relè.

Principalmente i cortocircuiti verso terra nelle reti ad alta tensione 110 kV sono autodisconnettenti e grazie dispositivi di chiusura automatica l'alimentazione viene ripristinata. Per poter drenare grandi correnti, vengono costruiti anelli di messa a terra, ma sono costosi.

Le correnti di cortocircuito monofase verso terra, nel caso di un numero elevato di neutri del trasformatore messi a terra, possono superare la corrente di un circuito trifase e per eliminare questo stato di cose è prevista una modalità di messa a terra parziale dei neutri del trasformatore utilizzato, per questa parte dei trasformatori (110-220 kV) non sono messi a terra, i loro neutri sono isolati collegando a sezionatori aperti. Oppure limitano la corrente di cortocircuito verso terra del trasformatore mettendo a terra il suo neutro tramite una resistenza speciale.

Per ciascuna delle sezioni della rete, il numero minimo di neutri messi a terra viene trovato tramite calcoli. Basato requisiti di protezione del relè per mantenere le correnti di guasto a terra a un certo livello e per garantire la protezione dell'isolamento dei neutri messi a terra dalle sovratensioni, vengono selezionati punti di messa a terra adeguati del sistema di alimentazione.

Il fatto è che i trasformatori per 110 - 220 kV, tradizionalmente per i nostri produttori, si distinguono per un isolamento neutro ridotto, ad esempio, per trasformatori da 110 kV con regolazione della tensione sotto carico, l'isolamento neutro corrisponde a 35 kV, poiché i dispositivi di commutazione con classe di isolamento sono inclusi sul lato neutro 35 kV. Lo stesso vale per i trasformatori da 220 kV. L'effetto economico è significativo.

Tali trasformatori sono progettati per funzionare in reti con un neutro effettivamente messo a terra e la tensione durante un cortocircuito verso terra da tali reti non supererà un terzo del valore della linea, ovvero 42 kV per 110 kV.

Per la protezione da sovratensione di neutri messi a terra, per la protezione in modalità a vuoto con collegamenti di fase parziali o interruzioni di trasformatori con neutri isolati, vengono utilizzati dispositivi-valvole di protezione da sovratensione di breve durata. I neutri sono protetti da limitatori per la massima tensione di spegnimento ammissibile di 50 kV.