Neutraler Erdungspunkt
In einem Neutralleiter-Grounding-System ist der neutrale Punkt des elektrischen Systems, unabhängig davon, ob es sich um eine Drehmaschine oder einen Transformator handelt, mit dem Erdungsnetz verbunden. Das Neutralleiter-Grounding ist ein entscheidendes Element im Design von Stromversorgungssystemen, da es verschiedene Aspekte der Systemleistung erheblich beeinflusst, einschließlich der Reaktion des Systems auf Kurzschlüsse, seiner Gesamtstabilität und der Effektivität der Schutzmaßnahmen. Ein dreiphasiges elektrisches System kann in einer von zwei verschiedenen Konfigurationen betrieben werden:
Mit einem ungrounded Neutralleiter
Mit einem grounded Neutralleiter
Ungrounded Neutralleitersystem
In einem ungrounded Neutralleitersystem ist der neutrale Punkt nicht mit dem Erdungsnetz verbunden, sondern bleibt elektrisch isoliert. Aus diesem Grund wird dieses System auch häufig als isoliertes Neutralleitersystem oder freies Neutralleitersystem bezeichnet, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
Grounded System
In einem Neutralleiter-Grounding-System ist der neutrale Punkt des elektrischen Systems absichtlich mit dem Erdungsnetz verbunden. Aufgrund der verschiedenen Probleme, die in ungrounded Neutralleitersystemen auftreten, hat sich das Grounding des Neutralleiters zur Standardpraxis in den meisten Hochspannungs-Stromversorgungssystemen entwickelt. Dieser Ansatz hilft, Risiken zu minimieren und die Gesamtzuverlässigkeit, Sicherheit und Betriebsleistung des Stromnetzes zu verbessern.
Die folgenden sind einige der wichtigsten Vorteile des Neutralleiter-Groundings:
Spannungsbegrenzung: Es begrenzt die Phasenspannungen auf die Spannung zwischen Leitung und Erde, was eine stabilere Spannungsumgebung innerhalb des elektrischen Systems gewährleistet.
Beseitigung von Bogenfahrten: Durch das Grounding des Neutralleiters werden die potenziell gefährlichen Spannungsspitzen, die durch Bogenfahrten verursacht werden, effektiv beseitigt, wodurch das Risiko von Schäden an elektrischen Geräten reduziert wird.
Minderung von Überspannungen durch Blitzschlag: Das Neutralleiter-Grounding bietet einen Weg, über den die durch Blitzschläge erzeugten Überspannungen sicher abgeführt werden können, was das System vor schädlichen elektrischen Überspannungen schützt.
Verbesserung der Sicherheit: Es verbessert erheblich die Sicherheit von Personal und Geräten, indem das Risiko von elektrischen Stromschlägen minimiert und die Wahrscheinlichkeit von Bränden und anderen Gefahren verringert wird.
Verbesserte Zuverlässigkeit: Diese Grounding-Methode trägt zur Verbesserung der Dienstleistungszuverlässigkeit bei, indem sie die Häufigkeit und Schwere von Stromausfällen und Systemstörungen reduziert.
Verfahren für das Neutralleiter-Grounding
Die folgenden Verfahren werden häufig für das Grounding des Systemneutralleiters eingesetzt:
Festes Grounding (oder effektives Grounding): Dieser Ansatz beinhaltet die direkte Verbindung des Neutralleiters mit dem Erdungsnetz über einen Leiter mit vernachlässigbarer Widerstand und Blindwiderstand.
Widerstands-Grounding: Hier wird ein Widerstand zwischen dem Neutralleiter und dem Erdungsnetz eingefügt, um den Fehlerstrom zu begrenzen.
Blindwiderstands-Grounding: Bei dieser Methode wird ein Reaktor (induktiver Blindwiderstand) verwendet, um den Neutralleiter mit dem Erdungsnetz zu verbinden, was dazu beiträgt, die Größe des Fehlerstroms zu kontrollieren.
Peterson-Spule-Grounding (oder Resonanz-Grounding): Verwendet eine Peterson-Spule (einen Eisenkern-Reaktor), die zwischen dem Transformator-Neutralleiter und dem Erdungsnetz angeordnet ist, um den kapazitiven Erdfehlerstrom zu begrenzen.
Die Wahl der geeigneten Grounding-Methode hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die Größe der elektrischen Einheit, die Systemspannung und das spezifische Schutzkonzept, das implementiert werden soll.
