Ziemna izolacja

W systemie z uziemionym punktem neutralnym punkt neutralny systemu elektrycznego, niezależnie od tego, czy dotyczy to maszyny obrotowej czy transformatora, jest podłączony do ziemi. Uziemienie punktu neutralnego jest kluczowym elementem w projektowaniu systemów energetycznych, ponieważ znacząco wpływa na różne aspekty wydajności systemu, w tym reakcję systemu na zwarcia, jego ogólną stabilność i skuteczność środków ochronnych. Trójfazowy system elektryczny może być obsługiwany w jednej z dwóch odrębnych konfiguracji:

• Z nieuziemionym punktem neutralnym

•  Z uziemionym punktem neutralnym

System z nieuziemionym punktem neutralnym

W systemie z nieuziemionym punktem neutralnym punkt neutralny nie jest podłączony do ziemi, a pozostaje izolowany elektrycznie od ziemi. Dlatego też taki system jest często nazywany systemem z izolowanym punktem neutralnym lub systemem z wolnym punktem neutralnym, jak pokazano na poniższym rysunku.

System z uziemionym punktem neutralnym

W systemie z uziemionym punktem neutralnym punkt neutralny systemu elektrycznego jest celowo podłączony do ziemi. Ze względu na różne problemy związane z systemami o nieuziemionym punkcie neutralnym, uziemianie punktów neutralnych stało się standardową praktyką w większości wysokonapiowych systemów elektrycznych. Ten podejście pomaga zmniejszyć ryzyko i zwiększyć ogólne niezawodność, bezpieczeństwo oraz wydajność operacyjną sieci energetycznej.

Oto niektóre z kluczowych zalet uziemienia punktu neutralnego:

• Ograniczenie napięcia: Ogranicza napięcia fazowe do napięć między przewodem a ziemią, zapewniając bardziej stabilne środowisko napięciowe w systemie elektrycznym.

• Eliminacja zwarcia łukowego: Poprzez uziemienie punktu neutralnego, potencjalnie niebezpieczne impulsy napięcia spowodowane zwarciami łukowymi są efektywnie eliminowane, co zmniejsza ryzyko uszkodzenia sprzętu elektrycznego.

• Zmniejszenie nadnapięć spowodowanych piorunami: Uziemienie punktu neutralnego zapewnia drogę dla nadnapięć generowanych przez uderzenia piorunów, umożliwiając im bezpieczne rozładowanie do ziemi, co chroni system przed szkodliwymi impulsami elektrycznymi.

• Poprawa bezpieczeństwa: Znacznie zwiększa bezpieczeństwo personelu i sprzętu, minimalizując ryzyko porażenia prądem i zmniejszając prawdopodobieństwo pożarów elektrycznych i innych zagrożeń.

• Poprawa niezawodności: Ta metoda uziemienia przyczynia się do poprawy niezawodności usługi, zmniejszając częstotliwość i nasilenie awarii i zakłóceń w systemie.

Metody uziemienia punktu neutralnego

Oto najczęściej stosowane metody uziemienia punktu neutralnego systemu:

• Solidne uziemienie (lub skuteczne uziemienie): W tej metodzie punkt neutralny jest bezpośrednio podłączony do ziemi przy użyciu przewodnika o zaniedbywalnym oporze i reaktancji.

• Uziemienie przez rezystor: W tym przypadku rezystor jest wstawiany między punkt neutralny a ziemię, aby ograniczyć prąd zwarcia.

• Uziemienie przez reaktancję: W tej metodzie używany jest reaktor (reaktancja indukcyjna) do podłączenia punktu neutralnego do ziemi, co pomaga kontrolować wielkość prądu zwarcia.

• Uziemienie przez cewkę Petersona (lub rezonansowe uziemienie): Wykorzystuje cewkę Petersona (reaktor z rdzeniem żelaznym) podłączoną między punkt neutralny transformatora a ziemią, aby ograniczyć prąd zwarcia ziemnego o charakterze pojemnościowym.

Wybór odpowiedniej metody uziemienia zależy od wielu czynników, w tym wielkości jednostki elektrycznej, poziomu napięcia systemu oraz specyficznej schematy ochrony, która zostanie zaimplementowana.