Modalità di funzionamento dei neutri dei trasformatori del sistema di alimentazione

I trasformatori hanno neutri la cui modalità di funzionamento o metodo di messa a terra di lavoro è dovuto a:

• requisiti per la sicurezza e la protezione del lavoro del personale,

• correnti di guasto a terra consentite,

• sovratensioni derivanti da guasti a terra, nonché la tensione di esercizio delle fasi intatte dell'impianto elettrico rispetto alla terra, che determinano il livello di isolamento dei dispositivi elettrici,

• la necessità di garantire un funzionamento affidabile del relè di messa a terra,

• la possibilità di utilizzare gli schemi più semplici delle reti elettriche.

In caso di guasto a terra monofase, la simmetria del sistema elettrico viene interrotta: le tensioni di fase relative alla terra cambiano, compaiono correnti di guasto a terra, si verificano sovratensioni nelle reti. Il grado di variazione della simmetria dipende dalla modalità neutra.

La modalità neutra ha un impatto significativo sulle modalità operative dei ricevitori elettrici, sugli schemi del sistema di alimentazione, sui parametri dell'apparecchiatura selezionata.

Neutro di rete È un insieme di punti neutri e conduttori interconnessi che possono essere isolati dalla rete o collegati a terra tramite bassa o alta resistenza.

Vengono utilizzate le seguenti modalità neutre:

• sordo radicato neutro,

• neutro isolato,

• neutro efficacemente messo a terra.

La scelta della modalità neutra nelle reti elettriche è determinata dalla fornitura continua di consumatori, affidabilità del lavoro, sicurezza del personale di servizio ed efficienza degli impianti elettrici.

I neutri dei trasformatori di impianti elettrici trifase, agli avvolgimenti di cui sono collegate le reti elettriche, possono essere messi a terra direttamente mediante resistenza induttiva o attiva o isolati da terra.

Se il neutro dell'avvolgimento del trasformatore è collegato direttamente o tramite una bassa resistenza al dispositivo di messa a terra, questo neutro viene chiamato con messa a terra cieca e le reti ad esso collegate, rispettivamente, reti con neutro messo a terra.

Un neutro che non è collegato a un dispositivo di messa a terra è chiamato neutro isolato.

Le reti, il cui neutro è collegato al dispositivo di messa a terra tramite un reattore (resistenza induttiva), che compensa la corrente capacitiva della rete, sono chiamate reti con neutro messo a terra in modo risonante o compensato.

Le reti il ​​cui neutro è messo a terra tramite un resistore (resistenza) sono chiamate reti con neutro messo a terra in modo resistivo.

Rete elettrica con tensione superiore a 1 kV, dove il fattore di guasto a terra non supera 1,4 (il fattore di guasto a terra è il rapporto tra la differenza di potenziale tra la fase non danneggiata e la terra nel punto di guasto a terra di un altro o altri due fasi alla differenza di potenziale tra la fase e la massa in quel momento prima della chiusura) si chiama rete con neutro efficacemente messo a terra.

Gli impianti elettrici, a seconda delle misure di sicurezza elettrica, sono suddivisi in 4 gruppi:

• impianti elettrici con tensioni superiori a 1 kV in reti con neutro efficacemente messo a terra (con elevate correnti di guasto a terra),

• installazioni elettriche con una tensione superiore a 1 kV in reti con neutro isolato (con basse correnti di messa a terra),

• installazioni elettriche con una tensione fino a 1 kV con neutro messo a terra,

• impianti elettrici con tensione fino a 1 kV con neutro isolato.

Modi neutri di sistemi trifase

Tensione, kV Modalità neutra Nota 0.23 Neutro con messa a terra sorda Requisiti di sicurezza. Tutti gli involucri elettrici sono messi a terra 0,4 0,69 Neutro isolato Per migliorare l'affidabilità dell'alimentazione 3,3 6 10 20 35 110 Neutro efficacemente messo a terra Per ridurre la tensione delle fasi aperte verso terra quando una fase è in cortocircuito verso terra e ridurre la tensione di isolamento nominale 220 330 500 750 1150

I sistemi con neutro cieco collegato a terra sono sistemi con un'elevata corrente di guasto a terra. In caso di cortocircuito, il cortocircuito viene automaticamente disconnesso. Nei sistemi a 0,23 kV e 0,4 kV questo spegnimento è dettato da requisiti di sicurezza. Tutti i telai delle apparecchiature sono messi a terra contemporaneamente.

I sistemi da 110 e 220 kV e oltre sono realizzati con un neutro efficacemente messo a terra... In caso di cortocircuito, anche il cortocircuito viene attivato automaticamente. In questo caso, la messa a terra del neutro comporta una riduzione della tensione nominale di isolamento. È uguale alla tensione di fase delle fasi non danneggiate verso terra. Per limitare l'entità delle correnti di guasto a terra, non tutti i neutri dei trasformatori sono collegati a terra (messa a terra effettiva).

Modalità neutre dei sistemi trifase: a - neutro con messa a terra, b - neutro isolato

Neutro isolato chiamato neutro, non collegato a un dispositivo di messa a terra o collegato tramite dispositivi che compensano la corrente capacitiva nella rete, trasformatori di tensione e altri dispositivi ad alta resistenza.

Sistema con neutro isolato utilizzato per migliorare l'affidabilità dell'alimentazione. È caratterizzato dal fatto che quando una fase è chiusa a terra, la tensione dei conduttori di fase rispetto a terra aumenta a tensione di linea, e la simmetria delle sollecitazioni è rotta. La corrente capacitiva scorre tra la linea e il neutro. Se è inferiore a 5 A, è consentito continuare a funzionare per un massimo di 2 ore per generatori a turbina con una potenza fino a 150 MW e per generatori idroelettrici fino a 50 MW. Se si scopre che il cortocircuito non si è verificato nell'avvolgimento del generatore, ma nella rete, il lavoro è consentito per 6 ore.

Le reti da 1 a 10 kV sono reti con tensione di generatore di centrali elettriche e reti di distribuzione locali. Quando una fase è messa a terra in un tale sistema, la tensione delle fasi non danneggiate rispetto alla terra aumenta fino al valore della tensione di rete. L'isolamento deve quindi essere dimensionato per questa tensione.

Il vantaggio principale della modalità neutra isolata è la capacità di fornire energia alle utenze dell'alimentatore e alle utenze con guasto a terra monofase.

Lo svantaggio di questa modalità è il difficile rilevamento della posizione del guasto a terra.

La maggiore affidabilità della modalità (ovvero la possibilità di funzionamento normale in caso di guasti a terra monofase, che costituiscono una parte significativa del guasto delle apparecchiature elettriche) del neutro isolato porta al suo utilizzo obbligatorio a tensioni superiori 1 kV fino a 35 kV inclusi, poiché queste reti riforniscono grandi gruppi di consumatori e consumatori di energia.

Da una tensione di 110 kV e oltre, l'uso di una modalità neutra isolata diventa economicamente non redditizio, poiché l'aumento della tensione rispetto alla terra da fase a linea richiede un aumento significativo dell'isolamento di fase. L'uso della modalità neutra isolata fino a 1 kV è consentito e giustificato da maggiori requisiti per la sicurezza elettrica.

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