I. Kas ir neitrālais punkts?
Transformatoros un ģeneratoros neitrālais punkts ir specifisks punkts uzvilktnē, kur starp šo punktu un katra ārējā kontaktpunkta absolūtā sprieguma vērtība ir vienāda. Zemāk esošajā diagrammā punkts O atbilst neitrālajam punktam.
II. Kāpēc neitrālajam punktam jātiek uz zemes?
Elektroenerģijas sistēmās trīs fāžu maiņstrāvas sistēmā starp neitrālo punktu un zemi esošā elektroķēde sauc par neitrālā punkta uzzemēšanas metodi. Šī uzzemēšanas metode tieši ietekmē:
- Elektrotīkla drošību, uzticamību un ekonomiku;
- Sistēmas aprīkojuma izolācijas līmeņa izvēli;
- Pārspriegumu līmeņus;
- Relē aizsardzības shēmas;
- Elektromagnētisko interferenci ar sakaru līnijām.
Parasti elektrotīkla neitrālā punkta uzzemēšanas metode attiecas uz transformatoru neitrālo punktu uzzemēšanu dažādos sprieguma līmeņos pārvadātavās.
III. Neitrālā punkta uzzemēšanas metodēm klasifikācija
Pirms ievada konkrētās uzzemēšanas metodes, jāizskaidro divi galvenie jēdzieni: augstās dzelzveida strāvas sistēmas un zemas dzelzveida strāvas sistēmas.
- Augstās dzelzveida strāvas sistēma: Ja notiek vienas fāzes dzelzveids, rezultējošā dzelzveida strāva ir ļoti liela. Piemēram, sistēmas ar 110 kV vai augstāku spriegumu, kā arī 380/220 V trīs fāžu četrādu sistēmas. Arī pazīstama kā efektīvi uzzemētas sistēmas.
- Zemas dzelzveida strāvas sistēma: Viens fāzes dzelzveids nesadarbojas pilnīgu slēgumu, tāpēc dzelzveida strāva ir daudz mazāka par normālo slodzes strāvu. Arī pazīstama kā neefektīvi uzzemētas sistēmas.
Efectīvi uzzemētas sistēmas ietver:
- Neitrālais punkts tiek uzzemets caur rezistoru
- Neitrālais punkts tiek uzzemets caur rezistoru
Neefektīvi uzzemētas sistēmas ietver:
- Neitrālais punkts nav uzzemēts
- Neitrālais punkts tiek uzzemets caur arku apspiešanas spuldzi (Petersena spuldze)
1. Neitrālais punkts tiek uzzemets caur rezistoru
Izdevumi:
- Viens fāzes dzelzveids prasa nedilgtu trieciena izraisīšanu, kas traucē enerģijas piegādi un samazina uzticamību.
- Lielā slēguma strāva rada būtisku elektrodinamisko un termisko stresu, kas var izplatīt bojājumus.
- Augstās dzelzveida strāvas veido stiprus magnētiskos laukus, kas izraisa elektromagnētisko interferenci tuvākajām sakaru un signālu līnijām.
- Vienas fāzes dzelzveidā dzelzveida fāzes spriegums samazinās līdz nullei, bet neatkarīgas fāzes spriegumi paliek tuvā normalajam fāzes spriegumam. Tādējādi aprīkojuma izolāciju var projektēt tikai fāzes sprieguma dēļ, kas samazina izmaksas, īpaši augstākos sprieguma līmeņos.
Lietojums:
Lietots 110 kV un augstākos sprieguma sistēmās.
2. Neitrālais punkts tiek uzzemēts caur rezistoru
Šis paņēmiens ir sadalīts:
- Augsta rezistences uzzemēšana
- Vidēja rezistences uzzemēšana
- Zema rezistences uzzemēšana
Priekšrocības:
- Uzlabo automātisko bojājumu novēršanu un vienkāršo darbību/pārvaldību.
- Ātri izolē dzelzveidas bojājumus, kas rezultē zemākiem pārspriegumiem, atcela rezonanses pārspriegumus un ļauj izmantot zemākas izolācijas klases kabēlus un aprīkojumu.
- Samazina izolācijas novecošanu, pagarina aprīkojuma izmantošanas laiku un uzlabo uzticamību.
- Dzelzveida strāvas (simti amperiem vai vairāk) nodrošina augstu relē aizsardzības jūtību un selektivitāti, bez nepieciešamības par sarežģītām bojājuma līnijas izvēli.
- Samazina ugunsgrēka risku.
- Ļauj izmantot bezatstarošanos ZnO pārspriegumu aizsargus ar augstu enerģijas absorbēšanu un zemu atlikušo spriegumu pārspriegumu aizsardzībai.
- Suppresses 5th harmonic components in arc grounding overvoltages, preventing escalation to phase-to-phase faults.
Lietojuma apjoms:
- Augsta rezistences uzzemēšana: Atbilst distribūcijas tīkliem ar dielektriskām dzelzveida strāvām <10 A, lieliem ģeneratoriem, kur viena fāzes dzelzveida strāva pārsniedz atļautos robežas, bet paliek <10 A. Rezistences vērtības parasti ir no simtiem līdz tūkstošiem omu.
- Vidēja un zema rezistences uzzemēšana: Nav stingras robežas, bet vispārīgi:
- Vidēja rezistence: Neitrālais bojājuma strāvas starpība starp 10 A un 100 A
- Zema rezistence: Neitrālais bojājuma strāvas >100 A
Tās tiek izmantotas pilsētu elektrosadales tīklos, kas ir dominēti ar kābēm, elektrostaciju palīgsistēmās, un lielos rūpnieciskajos uzņēmumos—kur kapacitīvā strāva ir augsta un īslaicīgi zemes pārtraukumi ir reti.
3. Neitrālais nestrādā
Īpašības:
- Vienfazu zemes strāva <10 A; loks iznīcina pašam, un izolācija var atjaunoties automātiski.
- Sistēmas simetrija tiek uzturēta; sistēma var darboties laikā ar defektu, lai nodrošinātu laiku defekta meklēšanai.
- Minimāla komunikācijas traucējumu ietekme.
- Vienkārša un ekonomiska.
- Tomēr, ja kapacitātveida strāva >10 A, var notikt liela mēroga periodiski parādojošie loka zemes apjukuma pārspriegumi. Šie pārspriegumi ir ilgstoši, ietekmē visu tīklu un rada nopietnas draudus īsā izolāciju — īpaši rotācijas mašīnām. Šādi pārspriegumi vairākkārt ir izraisījuši daudzpunktu zemes defektus, aprīkojuma iznīcināšanos un lielus tīkla traucējumus.
Rezonānces pārspriegumi bieži izraisījuši sprieguma transformatoru (VT) šķiedras iznīcināšanos, VT iznīcināšanos vai pat galvenā aprīkojuma bojājumu.
Lietojums:
Atbilstošs pārvadājumu tīkliem, kas dominēti ar gaisa līnijām ar kapacitātveida zemes strāvu <10 A, kur 60–70% vienfazu defektu ir pagaidu un nedrīkst notikt nekavējoties.
4. Neitrālais zeme ar loka novēršanas spuldzi (Petersena spuldze)
Īpašības:
- Induktīvā strāva no loka novēršanas spuldzes kompensē sistēmas kapacitātveida zemes strāvu, samazinot defekta strāvu līdz <10 A—ļaujot lokam iznīcināties pašam.
- Izolācija defekta punktā var atjaunoties automātiski.
- Samazina periodiski parādojošo loka zemes apjukuma pārspriegumu varbūtību.
- Uztur sistēmas simetriju vienfazu defektu laikā, ļaujot laika posmā turpināt darbību defekta meklēšanai.
- Tomēr, tas tikai samazina, bet neiznīcina, loka zemes apjukuma pārspriegumu, un nesamazina to lielumu. Pārspriegumu reizinātājs paliek augsts, radošs nopietnu izolācijas stresu—īpaši bīstamu cieglu pārslēgu un kabeļu sistēmām, kas var piedzīvot izolācijas bojājumu vai fāžu starpniecības īsus, vedot pie katastrofālā aprīkojuma bojājuma.
Lietojums:
Lietots pārvadājumu tīklos, kas dominēti ar gaisa līnijām ar kapacitātveida zemes strāvu >10 A un pagaidu vienfazu defektus, kas ir bieži.
IV. Lietojums vēja parkos
- Vēja parku 110 kV vai 220 kV augstsprieguma puse parasti izmanto neitrālās zemes caur atsekoņotāju (atdalītāju).
- 35 kV savilkšanas sistēmas puse parasti izmanto loka novēršanas spuldzes vai rezistora zemi.
- Ja savilkšanas sistēma izmanto visu kabeļu līnijas, kapacitātveida strāva ir salīdzinoši liela; tāpēc ierēcoms izmantot rezistora zemi.