Betriebsarten der Neutralleiter der Transformatoren des Stromnetzes

Transformatoren verfügen über Neutralleiter, deren Funktionsweise oder Art der Erdung auf Folgendes zurückzuführen ist:

• Anforderungen an die Sicherheit und den Arbeitsschutz des Personals,

• zulässige Erdschlussströme,

• Überspannungen infolge von Erdschlüssen sowie die Betriebsspannung der intakten Phasen der elektrischen Anlage gegenüber der Erde, die den Isolationsgrad elektrischer Geräte bestimmen,

• die Notwendigkeit, einen zuverlässigen Betrieb des Erdungsrelais sicherzustellen,

• die Möglichkeit, die einfachsten Schemata elektrischer Netze zu verwenden.

Bei einem einphasigen Erdschluss wird die Symmetrie des elektrischen Systems gestört: Die Phasenspannungen gegenüber der Erde ändern sich, es treten Erdschlussströme auf, in Netzen kommt es zu Überspannungen. Der Grad der Symmetrieänderung hängt vom neutralen Modus ab.

Der Neutralmodus hat einen erheblichen Einfluss auf die Betriebsmodi elektrischer Empfänger, Stromsystemschemata und Parameter der ausgewählten Geräte.

Netzneutralität Es handelt sich um eine Reihe miteinander verbundener Neutralpunkte und Leiter, die vom Netz isoliert oder über niedrigen oder hohen Widerstand mit der Erde verbunden werden können.

Die folgenden neutralen Modi werden verwendet:

• taub geerdeter Neutralleiter,

• isoliert neutral,

• effektiv geerdeter Neutralleiter.

Die Wahl des Neutralmodus in elektrischen Netzen wird durch die kontinuierliche Versorgung der Verbraucher bestimmt. Zuverlässigkeit der Arbeit, Sicherheit des Servicepersonals und Effizienz elektrischer Anlagen.

Neutralleiter von Transformatoren dreiphasiger Elektroanlagen, an deren Wicklungen elektrische Netze angeschlossen sind, können direkt durch induktiven oder aktiven Widerstand geerdet oder von der Erde isoliert werden.

Wenn der Neutralleiter der Transformatorwicklung direkt oder über einen geringen Widerstand mit der Erdungsvorrichtung verbunden ist, wird dieser Neutralleiter als blind geerdet bezeichnet, und die daran angeschlossenen Netze bzw. Netze mit geerdetem Neutralleiter.

Ein Neutralleiter, der nicht an eine Erdungseinrichtung angeschlossen ist, wird als isolierter Neutralleiter bezeichnet.

Netzwerke, deren Neutralleiter über eine Drossel (induktiver Widerstand) mit der Erdungsvorrichtung verbunden ist, die den kapazitiven Strom des Netzwerks ausgleicht, werden als Netzwerke mit resonant geerdetem oder kompensiertem Neutralleiter bezeichnet.

Netzwerke, deren Neutralleiter über einen Widerstand (Widerstand) geerdet ist, werden als Netzwerk mit ohmsch geerdetem Neutralleiter bezeichnet.

Elektrisches Netz mit einer Spannung von mehr als 1 kV, in dem der Erdschlussfaktor 1,4 nicht überschreitet (der Erdschlussfaktor ist das Verhältnis der Potenzialdifferenz zwischen der unbeschädigten Phase und der Erde am Punkt eines Erdschlusses einer oder zweier anderer Phasen). Phasen zur Potentialdifferenz zwischen Phase und Erde in diesem Moment vor dem Schließen) wird als Netzwerk mit bezeichnet effektiv geerdeter Neutralleiter.

Elektroinstallationen werden je nach elektrischen Sicherheitsmaßnahmen in 4 Gruppen eingeteilt:

• Elektroinstallationen mit Spannungen über 1 kV in Netzen mit wirksam geerdetem Neutralleiter (mit hohen Erdschlussströmen),

• Elektroinstallationen mit einer Spannung über 1 kV in Netzen mit isoliertem Neutralleiter (mit geringen Erdungsströmen),

• Elektroinstallationen mit einer Spannung bis 1 kV mit geerdetem Neutralleiter,

• Elektroinstallationen mit Spannung bis 1 kV mit isoliertem Neutralleiter.

Neutrale Modi von Dreiphasensystemen

Spannung, kV Neutralmodus Hinweis 0,23 Taub geerdeter Neutralleiter Sicherheitsanforderungen. Alle elektrischen Gehäuse sind geerdet 0,4 0,69 Isolierter Neutralleiter Zur Verbesserung der Stromversorgungszuverlässigkeit 3,3 6 10 20 35 110 Effektiv geerdeter Neutralleiter Zur Reduzierung der Spannung offener Phasen zur Erde, wenn eine Phase mit Erde kurzgeschlossen ist, und zur Reduzierung der Nennisolationsspannung 220 330 500 750 1150

Systeme mit einem blind geerdeten Neutralleiter sind Systeme mit einem hohen Erdschlussstrom. Im Falle eines Kurzschlusses wird der Kurzschluss automatisch unterbrochen. In 0,23-kV- und 0,4-kV-Systemen ist diese Abschaltung durch Sicherheitsanforderungen vorgeschrieben. Alle Geräterahmen werden gleichzeitig geerdet.

Systeme ab 110 und 220 kV werden mit einem effektiv geerdeten Neutralleiter realisiert. Im Kurzschlussfall wird auch der Kurzschluss automatisch ausgelöst. Hier führt die Erdung des Neutralleiters zu einer Reduzierung der Bemessungsisolationsspannung. Sie entspricht der Phasenspannung der unbeschädigten Phasen gegen Erde. Um die Stärke der Erdschlussströme zu begrenzen, sind nicht alle Neutralleiter des Transformators geerdet (effektive Erdung).

Neutralmodi von Dreiphasensystemen: a – geerdeter Neutralleiter, b – isolierter Neutralleiter

Isolierter Neutralleiter, Neutralleiter genannt, nicht an ein Erdungsgerät angeschlossen oder über Geräte angeschlossen, die den kapazitiven Strom im Netzwerk ausgleichen, Spannungswandler und andere hochohmige Geräte.

Ein System mit isoliertem Neutralleiter zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Stromversorgung. Es zeichnet sich dadurch aus, dass beim Schließen einer Phase zur Erde die Spannung der Phasenleiter gegenüber der Erde auf ansteigt Leitungsspannung, und die Symmetrie der Spannungen ist gebrochen. Zwischen Leitung und Neutralleiter fließt kapazitiver Strom. Liegt der Strom unter 5 A, darf der Betrieb bei Turbinengeneratoren mit einer Leistung bis 150 MW und bei Wasserkraftgeneratoren bis 50 MW bis zu 2 Stunden weiterbetrieben werden. Wird festgestellt, dass der Kurzschluss nicht in der Generatorwicklung, sondern im Netz aufgetreten ist, darf 6 Stunden lang gearbeitet werden.

Netze von 1 bis 10 kV sind Netze mit Generatorspannung von Kraftwerken und lokalen Verteilungsnetzen. Wenn in einem solchen System eine Phase geerdet ist, erhöht sich die Spannung der unbeschädigten Phasen gegenüber der Erde auf den Wert der Netzspannung. Die Isolierung muss daher für diese Spannung ausgelegt sein.

Der Hauptvorteil des isolierten Neutralleitermodus ist die Möglichkeit, Einspeiseverbraucher und Verbraucher mit einem einphasigen Erdschluss mit Energie zu versorgen.

Der Nachteil dieses Modus ist die schwierige Ortung des Erdschlusses.

Die erhöhte Zuverlässigkeit des Modus (d. h. die Möglichkeit des Normalbetriebs bei einphasigen Erdschlüssen, die einen erheblichen Teil des Ausfalls elektrischer Geräte ausmachen) des isolierten Neutralleiters führt zu seiner zwingenden Verwendung bei Spannungen darüber 1 kV bis einschließlich 35 kV, da diese Netze große Gruppen von Verbrauchern und Verbrauchern mit Energie versorgen.

Ab einer Spannung von 110 kV und mehr wird die Verwendung eines isolierten Neutralleitermodus wirtschaftlich unrentabel, da der Spannungsanstieg gegenüber Erde von Phase zu Leitung eine deutliche Erhöhung der Phasenisolation erfordert. Die Verwendung des isolierten Neutralleitermodus bis 1 kV ist zulässig und durch erhöhte Anforderungen an die elektrische Sicherheit gerechtfertigt.

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