Modes de funcionament dels neutres dels transformadors del sistema elèctric

Els transformadors tenen neutres el mode de funcionament o mètode de posada a terra dels quals es deu a:

• requisits de seguretat i protecció laboral del personal,

• corrents de falla a terra admissibles,

• sobretensions derivades de fallades a terra, així com la tensió de funcionament de les fases intactes de la instal·lació elèctrica respecte a terra, que determinen el nivell d'aïllament dels aparells elèctrics,

• la necessitat de garantir un funcionament fiable del relé de terra,

• la possibilitat d'utilitzar els esquemes més senzills de xarxes elèctriques.

En el cas d'una falla a terra monofàsica, es trenca la simetria del sistema elèctric: canvien les tensions de fase relatives a terra, apareixen corrents de falla a terra, es produeixen sobretensions a les xarxes. El grau de canvi de simetria depèn del mode neutre.

El mode neutre té un impacte significatiu en els modes de funcionament dels receptors elèctrics, els esquemes del sistema d'alimentació, els paràmetres de l'equip seleccionat.

Neutre de xarxa És un conjunt de punts neutres i conductors interconnectats que es poden aïllar de la xarxa o connectar-se a terra mitjançant una resistència baixa o alta.

S'utilitzen els modes neutres següents:

• neutre sord,

• neutral aïllat,

• neutral connectat a terra efectivament.

L'elecció del mode neutre a les xarxes elèctriques està determinada pel subministrament continu dels consumidors, fiabilitat del treball, seguretat del personal de servei i eficiència de les instal·lacions elèctriques.

Els neutres dels transformadors d'instal·lacions elèctriques trifàsiques, als bobinats dels quals es connecten xarxes elèctriques, es poden posar a terra directament per resistència inductiva o activa o aïllats de terra.

Si el neutre del bobinat del transformador està connectat al dispositiu de connexió a terra directament o mitjançant una resistència baixa, aquest neutre s'anomena a terra cegament i les xarxes connectades a ell, respectivament, xarxes amb un neutre posat a terra.

Un neutre que no està connectat a un dispositiu de terra s'anomena neutre aïllat.

Les xarxes, el neutre de les quals està connectat al dispositiu de posada a terra a través d'un reactor (resistència inductiva), que compensa el corrent capacitiu de la xarxa, s'anomenen xarxes amb un neutre ressonant a terra o compensat.

Les xarxes el neutre de les quals està connectat a terra mitjançant una resistència (resistència) s'anomena xarxa amb un neutre connectat a terra resistiva.

Xarxa elèctrica amb una tensió superior a 1 kV, on el factor de falla a terra no supera 1,4 (el factor de falla a terra és la relació de la diferència de potencial entre la fase no danyada i la terra en el punt d'una falla a terra d'un altre o dos altres). fases a la diferència de potencial entre la fase i el sòl en aquest moment abans del tancament) s'anomena xarxa amb neutral connectat a terra efectivament.

Les instal·lacions elèctriques, en funció de les mesures de seguretat elèctrica, es divideixen en 4 grups:

• instal·lacions elèctriques amb tensions superiors a 1 kV en xarxes amb un neutre efectivament posat a terra (amb corrents de fallada a terra elevades),

• instal·lacions elèctriques amb una tensió superior a 1 kV en xarxes amb neutre aïllat (amb corrents de terra baixes),

• instal·lacions elèctriques amb una tensió de fins a 1 kV amb neutre posat a terra,

• instal·lacions elèctriques amb tensió fins a 1 kV amb neutre aïllat.

Modes neutres dels sistemes trifàsics

Tensió, kV Mode neutre Nota 0,23 Neutre sord a terra Requisits de seguretat. Tots els recintes elèctrics estan connectats a terra 0,4 0,69 Neutre aïllat Per millorar la fiabilitat de la font d'alimentació 3,3 6 10 20 35 110 Neutre eficaçment connectat a terra Per reduir la tensió de les fases obertes a terra quan una fase està en curtcircuit a terra i reduir la tensió nominal d'aïllament 220 330 500 500 750

Els sistemes amb un neutre cec posat a terra són sistemes amb un alt corrent de falla a terra. En cas de curtcircuit, el curtcircuit es desconnecta automàticament. En els sistemes de 0,23 kV i 0,4 kV, aquesta parada ve dictada per requisits de seguretat. Tots els bastidors de l'equip estan connectats a terra simultàniament.

Els sistemes de 110 i 220 kV i superiors s'implementen amb un neutre efectivament posat a terra... En cas de curtcircuit, el curtcircuit també es dispara automàticament. Aquí, la posada a terra del neutre condueix a una reducció de la tensió nominal d'aïllament. És igual a la tensió de fase de les fases no danyades a terra. Per limitar la magnitud dels corrents de falla a terra, no tots els neutres del transformador estan connectats a terra (connexió a terra efectiva).

Modes neutres dels sistemes trifàsics: a — neutre posat a terra, b — neutre aïllat

Neutre aïllat anomenat neutre, no connectat a un dispositiu de presa de terra o connectat mitjançant dispositius que compensen el corrent capacitiu a la xarxa, transformadors de tensió i altres dispositius d'alta resistència.

Un sistema amb un neutre aïllat utilitzat per millorar la fiabilitat de l'alimentació. Es caracteritza pel fet que quan una fase es tanca a terra, la tensió dels conductors de fase en relació a terra augmenta a tensió de línia, i es trenca la simetria de les tensions. El corrent capacitiu flueix entre la línia i el neutre. Si és inferior a 5A, es pot continuar en funcionament fins a 2 hores per als generadors de turbina amb una potència de fins a 150 MW i per als hidrogeneradors - fins a 50 MW. Si es troba que el curtcircuit no es va produir al bobinatge del generador, sinó a la xarxa, es permet treballar durant 6 hores.

Les xarxes d'1 a 10 kV són xarxes amb tensió de generador de centrals elèctriques i xarxes de distribució local. Quan una fase està connectada a terra en aquest sistema, la tensió de les fases no danyades en relació a terra augmenta fins al valor de la tensió de la xarxa. Per tant, l'aïllament s'ha de classificar per a aquesta tensió.

El principal avantatge del mode neutre aïllat és la capacitat de subministrar energia als consumidors d'alimentació i consumidors amb una falla a terra monofàsica.

El desavantatge d'aquest mode és la difícil detecció de la ubicació de la falla a terra.

L'augment de la fiabilitat del mode (és a dir, la possibilitat de funcionament normal en cas de fallades a terra monofàsiques, que constitueixen una part important de l'avaria dels equips elèctrics) del neutre aïllat condueix al seu ús obligatori a tensions superiors. 1 kV fins a 35 kV inclosos, ja que aquestes xarxes subministren grans grups de consumidors i consumidors d'energia.

A partir d'una tensió de 110 kV i superior, l'ús d'un mode neutre aïllat esdevé econòmicament poc rendible, ja que l'augment de la tensió en relació a terra de fase a línia requereix un augment significatiu de l'aïllament de fase. L'ús del mode neutre aïllat fins a 1 kV està permès i justificat per l'augment dels requisits de seguretat elèctrica.

Llegeix també: L'ús de xarxes elèctriques amb un neutre aïllat