I. Quid est Punctum Neutrum?
In transformatoribus et generatoribus, punctum neutrum est locus specificus in spira ubi absoluta tensio inter hunc locum et singula terminalia externa aequalis est. In diagrammate infra, punctum O repraesentat punctum neutrum.
II. Cur Punctum Neutrum Terrendum Est?
Modus connexionis electricae inter punctum neutrum et terram in systemate AC triphasico dicitur modus terrendi puncti neutri. Hic modus directe afficit:
- Securitatem, fidem et oeconomiciam retelectrici;
- Selectionem graduum insulationis pro apparatu systematis;
- Gradus supra-tensionis;
- Schemata protectionis relais;
- Interferentiam electromagneticam cum lineis communicationis.
Generaliter, modus terrendi puncti neutri retelectrici refertur ad configurationem terrendi puncta neutra transformatorum diversorum graduum tensionis in substationibus.
III. Classificatio Modorum Terrendi Puncti Neutri
Antequam specificos modos terrendi introducamus, duo conceptus claves clarificandi sunt: systemata alta-curentia-fault-ground et systemata parva-curentia-fault-ground.
- Systema Alta-Curentia-Fault-Ground: Quando fault uniphasica ad terram occurrit, currens fault terre factus est magnus. Exempli gratia, systemata nominata 110 kV et super, sicut et 380/220 V systemata triphasica quatuorfilia. Alio nomine systemata efficaciter terrena.
- Systema Parva-Curentia-Fault-Ground: Durante fault uniphasica, non formatur circuitus short-circuit completus, ita currens fault multo minor est quam currens oneris normalis. Alio nomine systemata non-efficaciter terrena.
Systemata efficaciter terrena includunt:
- Punctum neutrum soliditer terrenum
- Punctum neutrum terrenum per resistorem
Systemata non-efficaciter terrena includunt:
- Punctum neutrum non-terrenum
- Punctum neutrum terrenum per coil suppressoris arcus (coil Petersen)
1. Punctum Neutrum Soliditer Terrenum
Characteristica:
- Fault uniphasica postulat immediate tripulationem apparati defectivi, interruptumque supplymentum electricum et reductionem fidei.
- Magna currens short-circuit generat magnas stress electrodynamicas et thermicas, potens expandere damnum.
- Fortes campos magnetici ex altis currentibus fault causa interferentiam electromagneticam proximis circuitibus communicationis et signali.
- Durante fault uniphasica, tensio phase faultata cadit ad zero, dum tensio phase non-faultata manet prope tensio phase normalis. Itaque, insulatio apparatorum potest designari pro sola tensio phase—reducens costum, praesertim beneficum in gradibus tensionis altioribus.
Applicatio:
Usurpat in systematis 110 kV et superioris tensionis.
2. Punctum Neutrum Terrenum Per Resistorem
Hic modus dividitur in:
- Terrendum per resistentiam altam
- Terrendum per resistentiam mediam
- Terrendum per resistentiam parvam
Advantagia:
- Facit automaticam clearance fault et simplificat operationem/maintenance.
- Cito isolat faults ground, resultans in parvis supra-tensionibus, eliminatione supra-tensionum resonantium, et permittendo usum cablem et apparatum minoris gradus insulationis.
- Redigit senectutem insulationis, extendit vitam apparatorum, et meliorat fidem.
- Currentes fault ground (centenas amperarum vel ultra) assecurant altam sensitivitatem et selectivitatem protectionis relais—non opus est complexa selectione lineae fault.
- Redigit periculum incendii.
- Permittit usum surge arresters ZnO sine gap cum alta absorptione energiae et parva tensio residua pro protectione supra-tensionis.
- Suppressit componentes quinti harmonici in supra-tensionibus arc grounding, praeveniens escalationem ad faults phase-to-phase.
Scopus Applicativus:
- Terrendum per resistentiam altam: Aptum pro retibus distributionis cum currente capacitive ground <10 A, magnis generatoribus ubi currens uniphasicus ground excessit limites permissores sed remanet <10 A. Valores resistentiae saepe variare possunt ab centenis ad millibus ohmorum.
- Terrendum per resistentiam mediam et parvam: Non est stricta finis, sed generaliter:
- Resistentia media: Currens fault neutralis inter 10 A et 100 A
- Resistentia parva: Currens fault neutralis >100 A
Haec utuntur in reticulis distributionis urbanae praesertim ductibus instructis, systematibus auxiliaribus stationum electricarum, et magnis plantis industrialibus—ubi currentes capacitivi sunt alti et defectus terrae transitorii rari.
3. Neutralis Non Territus
Characteristica:
- Currens defectus uniphasicus <10 A; arcus sponte extinguitur, et insulatio potest automatica restituere.
- Symmetria systematis servatur; systema potest tempore operari cum defectu ad locandum temporis defectum.
- Interferentia communicationis minima.
- Simplicitas et economica.
- Tamen, si currens capacitas >10 A, alta magnitudo intermittens arcus terrae supra-tensiones possunt occurrere. Hae supra-tensiones longinquae sunt, totam rete afficiunt, et pericula graviora aequipmentis insulati tenuiter praebent—maxime machinis rotatoribus. Tali supra-tensiones saepissime causarunt multi-puncti defectus, aequipmentis incendia, et intermissiones magnas.
Supra-tensiones resonantes frequenter ducunt ad fusibilia in transformatoribus tensionis (VTs) fracta, VT incendia, vel etiam damna aequipmentis principalis.
Applicatio:
Idonea pro rebus distributionis dominata lineis aereis cum currens capacitas <10 A, ubi 60–70% defectus uniphasicorum sunt transitorii et immediate tripping non desideratur.
4. Neutralis Territus Per Arcus Suppressionem Coil (Petersen Coil)
Characteristica:
- Currens inductivus ex coil suppressionis arcus compensat currens capacitas systematis, reducens currens defectus ad <10 A—permittens arcus sponte extinguendum.
- Insulatio ad punctum defectus potest automatica restituere.
- Redigit probabilitatem intermittens arcus terrae supra-tensiones.
- Maintinet symmetria systematis durante defectus uniphasicis, permittens operationem temporariam ad locandum defectum.
- Tamen, id solum redigit probabilitatem—non eliminat—arcus terrae supra-tensionem, nec reducit eius magnitudinem. Multiplicator supra-tensionis manet altus, praebens stress insulati significativus—maxime periculosus pro compactis switchgear et systemibus cabellarum, quae possunt pati insulati rumpentes vel circuitus inter phasas, ducendo ad aequipmentis failure catastrophica.
Applicatio:
Usurpatur in rebus dominata lineis aereis ubi currens capacitas >10 A et transient defectus uniphasici sunt frequentes.
IV. Applicatio in Vindarum Agris
- Latus alta tensio 110 kV vel 220 kV vindarum agrorum typice utitur neutralis territus per disconnector (isolator).
- Latus colligens 35 kV systematis saepius utitur coil suppressionis arcus vel resistor territus.
- Si systema colligens utitur lineis omnibus cabellarum, currens capacitas est relativus magnus; ergo, resistor territus commendatur.