Ουδέτερο είναι Ορισμός, συσκευή και σκοπός

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Η βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας είναι ένα σύνθετο βιομηχανικό συγκρότημα, το οποίο αποτελείται από πολλά εξαρτήματα. Προκειμένου κάθε στοιχείο να λειτουργεί σωστά και να εκτελεί τα καθήκοντά του, είναι απαραίτητη η ακριβής γνώση και κατανόηση των φυσικών διεργασιών που συμβαίνουν στον εξοπλισμό ισχύος. Μερικά από αυτά είναι εύκολο να εξηγηθούν, γι' αυτό προτείνουμε να εξοικειωθείτε με μια έννοια όπως "ουδέτερο".

Γενική χρήση του ουδέτερου καλωδίου στις περιελίξεις μετασχηματιστή

Το ουδέτερο είναι μια κοινή σύνδεση αγωγού μηδενικού σημείου σε τριφασικούς μετασχηματιστές ή γεννήτριες. Προς το παρόν, υπάρχουν 4 κύριοι τύποι προσάρτησης μηδενικού σημείου:

1. Απομονωμένο. Αυτός ο τύπος χαρακτηρίζεται από την απουσία ουδέτερου. Το κύριο σχήμα σύνδεσης για το παρουσιαζόμενο δίκτυο είναι ένα τρίγωνο. Με μονοφασικές βλάβες γείωσης στις φάσεις εργασίας, δεν αισθάνονται αλλαγές στην κατανάλωση ενέργειας. Αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται σε δίκτυα διανομής.6-35 kV.
2. Η αντήχηση γειώθηκε. Αυτή η επιλογή περιλαμβάνει τη χρήση της γείωσης του σημείου μηδέν των περιελίξεων του μετασχηματιστή ή της γεννήτριας μέσω πηνίων ή αντιδραστήρων καταστολής τόξου (DGK, DGR). Η παρουσία εξειδικευμένου εξοπλισμού αντισταθμίζει το αυξανόμενο επίπεδο ρεύματος, αποφεύγοντας πιο περίπλοκα σφάλματα φάσης-φάσης.
3. Βαθιά γη. Ο πιο κοινός τύπος ουδέτερου που χρησιμοποιείται σε οικιακά δίκτυα. Η περιέλιξη των μετασχηματιστών στη χαμηλή πλευρά γίνεται σε σύνδεση ανοιχτού αστέρα και το ουδέτερο σημείο γειώνεται μέσω του βρόχου γείωσης του μετασχηματιστή ή του υποσταθμού μετασχηματιστή. Σε περίπτωση σφαλμάτων γραμμής ή μονοφασικού βραχυκυκλώματος, δημιουργείται ένα δυναμικό ως προς τη γείωση, το οποίο ενεργοποιεί την προστασία που αποσυνδέει τη γραμμή.
4. Πραγματικά γειωμένο. Ένα είδος γειωμένου ουδέτερου, που χρησιμοποιείται σε δίκτυα υψηλής τάσης 110 kV και άνω. Το σημείο μηδέν των μετασχηματιστών ισχύος και το δυναμικό σφάλματος φέρονται στο έδαφος. Για να αυξηθεί η απόδοση των προστασιών, χρησιμοποιείται πρόσθετος εξοπλισμός - ένας ουδέτερος διακόπτης γείωσης μονής στήλης (ZON). Η θέση της συσκευής μεταγωγής καθορίζεται από τις οδηγίες λειτουργίας. Για δίκτυα διανομής 6-35 kV, χρησιμοποιείται γείωση μέσω αντίστασης χαμηλής αντίστασης.

Τύποι σύνδεσης περιελίξεων μετασχηματιστών ισχύος

Όπως σημειώθηκε παραπάνω, ο ουδέτερος είναι η σύνδεση του ουδέτερου αγωγού ενός τριφασικού μετασχηματιστή ισχύος ή γεννήτριας. Για να προσδιορίσετε τον τύπο της γείωσης, αρκείκοιτάξτε το σχέδιο του εξοπλισμού ισχύος. Για έναν απομονωμένο ουδέτερο, το διάγραμμα κυκλώματος είναι ένα τρίγωνο.

Οι υπόλοιπες επιλογές υλοποιούνται μέσω της γείωσης του ουδέτερου αγωγού προς το έδαφος, DHA, αντίστασης χαμηλής αντίστασης. Τα τελευταία χρησιμοποιούνται κυρίως σε υποσταθμούς που μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια υψηλής τάσης σε χαμηλή, καταναλωτική. Σχηματικό διάγραμμα - αστέρι.

Μονωμένος ουδέτερος σε ηλεκτρικά δίκτυα

Χρησιμοποιείται σε δίκτυα διανομής 6-35 kV. Όσον αφορά τις φυσικές εκδηλώσεις ενός απομονωμένου ουδέτερου, η τάση αυξάνεται σε γραμμική. Ο κύριος σκοπός αυτού του τύπου σχετίζεται με τα ακόλουθα σημεία:

1. Το δίκτυο δεν απενεργοποιείται, συνεχίζει να λειτουργεί. Οι καταναλωτές σε φάσεις χωρίς κύκλωμα χρησιμοποιούν μονοφασικές οικιακές συσκευές μέχρι να αποσυνδεθεί η γραμμή. Δεν υπάρχει ανισορροπία τάσης σε δίκτυα 0,4 kV, στα δίκτυα 6-35 αυξάνεται σε γραμμικό.
2. Η υλοποίηση τέτοιων δικτύων είναι πολλές φορές φθηνότερη στη συντήρηση, γεγονός που σας επιτρέπει να εξοικονομήσετε σημαντικά κεφάλαια για τη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας.
3. Υψηλή αξιοπιστία, ειδικά σε εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας. Η πτώση του κλαδιού δεν θα απενεργοποιήσει τον τροφοδότη και θα εξασφαλίσει την απόδοσή του.

Τα κύρια μειονεκτήματα των απομονωμένων δικτύων είναι:

1. Με μονοφασικό βραχυκύκλωμα, το δίκτυο συνεχίζει να λειτουργεί, οι προστασίες δεν λειτουργούν, γεγονός που μερικές φορές οδηγεί σε ατυχήματα με τον πληθυσμό.
2. Η παρουσία διεργασιών σιδηροσυντονισμού και η εμφάνιση άεργου ισχύος, η οποία υποβαθμίζει την ποιότηταηλεκτρική ενέργεια.

Αντίσταση και τάση 110 kV και άνω: πώς εκτελείται το σημείο μηδέν;

Η αποτελεσματική γείωση είναι ένας ειδικός τύπος ουδέτερου αγωγού που συνδέεται με εξειδικευμένο εξοπλισμό, ο οποίος χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις άνω του 1 kV. Για τα δίκτυα διανομής, χρησιμοποιείται μια παραλλαγή με γείωση μέσω αντιστάσεων χαμηλής αντίστασης, η οποία παρέχει αποσύνδεση γραμμής σε περίπτωση μονοφασικού σφάλματος γείωσης χωρίς χρονική καθυστέρηση.

Οι γραμμές υψηλής τάσης 110 kV και άνω χρησιμοποιούν επίσης τον παρουσιαζόμενο τύπο ουδέτερου, ο οποίος εξασφαλίζει γρήγορη απόκριση των προστασιών. Για να αυξηθεί η ευαισθησία της λειτουργίας «ρελέ», κάθε μετασχηματιστής ισχύος διαθέτει ειδικό εξοπλισμό ZON. Η ουδέτερη γείωση μονής στήλης παρέχει επίσης προστασία από υπερφόρτωση.

Γείωση μέσω αντιστάσεων χαμηλής αντίστασης

Η χρήση αντιστάσεων χαμηλής αντίστασης θεωρείται ιδανική λύση για την ασφάλεια των ανθρώπων στα δίκτυα διανομής, καθώς και για τη διατήρηση της μόνωσης των καλωδιακών γραμμών. Η εφαρμογή της προστασίας περιλαμβάνει τη μεταφορά του σημείου μηδέν σε εξειδικευμένο εξοπλισμό, ο οποίος έχει χαμηλότερη ωμική αντίσταση και δίνει ένα σήμα για να απενεργοποιήσετε τη γραμμή. Ο τροφοδότης απενεργοποιείται με ελάχιστη χρονική καθυστέρηση, κάτι που είναι ένα από τα πλεονεκτήματα. Άλλα περιλαμβάνουν:

• Πρώτον, πρόκειται για ένα ουδέτερο, το οποίο, όταν εμφανιστεί η "γη", καθορίζει με ακρίβεια την κατεστραμμένη κατεύθυνση και απενεργοποιεί την απαιτούμενηγραμμή.
• Δεύτερο: δεν χρειάζονται πρόσθετοι υπολογισμοί και σύνταξη χαρτών καθεστώτος με περιορισμένες δυνατότητες κλήσης σε δίκτυα διανομής.

Σημαντικά μειονεκτήματα αυτού του τύπου γείωσης:

1. Δεν είναι αποτελεσματικό για υψηλά ρεύματα σφάλματος γείωσης καθώς προκαλεί προβλήματα σε υποσταθμούς όπου είναι εγκατεστημένοι αντιστάσεις χαμηλής αντίστασης.
2. Χαμηλή απόδοση σε εναέριες γραμμές, καθώς και σε γραμμές μεγάλων αποστάσεων. Στην πρώτη περίπτωση, η παραμικρή προσέγγιση κλαδιών δέντρων θα προκαλέσει την απενεργοποίηση του τροφοδότη. Ιδιαίτερα σχετικό με καταναλωτές 1 ειδικών, 1 και 2 κατηγοριών.
3. Επιπλέον τερματισμοί λειτουργίας που συμβαίνουν λόγω ακατάλληλης λειτουργίας των προστασιών (έλλειψη αυτόματου κλεισίματος), συνεπάγονται χρόνο διακοπής στην κατανάλωση, απώλειες υλικών του οργανισμού παροχής ρεύματος.

Τυφλή γείωση μετασχηματιστών ισχύος στη γη

Ό,τι συνδέεται με το δίκτυο διανομής 0,4 kV είναι ουδέτερο με κωφή γείωση στο έδαφος. Ο παρουσιαζόμενος τύπος έχει ιδιαίτερη θέση και ρόλο όσον αφορά την ασφάλεια. Όταν συμβεί βραχυκύκλωμα στη γείωση, ενεργοποιείται η προστασία, ειδικότερα, το PN-2 καίγεται ή το μηχάνημα σβήνει. Όσον αφορά ένα τέτοιο δίκτυο, αναπτύσσονται προστασίες και για καλωδιώσεις σε σπίτια και διαμερίσματα. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα είναι η λειτουργία του RCD, που διασφαλίζει την ανίχνευση ρευμάτων διαρροής.

Τα κύρια πλεονεκτήματα αυτού του τύπου ουδέτερου είναι:

1. Ιδανικό για διανομή ηλεκτρικής ενέργειας, διατηρεί οικιακή και εξειδικευμένημονοφασικός/τριφασικός εξοπλισμός.
2. Το κύκλωμα προστασίας δεν απαιτεί εξειδικευμένο και ακριβό εξοπλισμό. Τεχνικά μέσα όπως ασφάλειες ή διακόπτες κυκλώματος μπορούν εύκολα να αντιμετωπίσουν ένα νεκρό βραχυκύκλωμα στη γείωση.

Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν:

1. Οι ασφάλειες δεν είναι ευαίσθητες σε βραχυκύκλωμα μεγάλης εμβέλειας. Είναι απαραίτητος ο ακριβής υπολογισμός της ωμικής αντίστασης του βρόχου φάσης μηδέν και η σωστή επιλογή διακοπτών ή ασφαλειών.
2. Το ταξίδι δεν συμβαίνει εάν δεν υπάρχει σφάλμα γης. Αυτό ενέχει κίνδυνο για τον άνθρωπο, ο οποίος διορθώνεται με τη χρήση μονωμένων καλωδίων.

Συντονικά γειωμένοι ή αντισταθμισμένοι ουδέτεροι

Οι ουδέτεροι με συντονισμό γειώνονται κυρίως σε δίκτυα διανομής με τάση 6-35 kV, όπου το σχήμα σύνδεσης πραγματοποιείται με καλωδιακές γραμμές. Η σύνδεση του σημείου μηδέν πραγματοποιείται μέσω ειδικού εμβόλου ή ρυθμιζόμενου μετασχηματιστή RUOM. Ένα τέτοιο σύστημα σάς επιτρέπει να προσδιορίσετε την αυτεπαγωγή στο δίκτυο κατά τη διάρκεια ενός μονοφασικού βραχυκυκλώματος, το οποίο παρέχει αντιστάθμιση για το τρέχον επίπεδο.

Αυτός ο τύπος ουδέτερου μειώνει τον κίνδυνο ατυχήματος, τη μετάβαση ενός μονοφασικού βραχυκυκλώματος σε ένα διαφασικό. Τα πλεονεκτήματα για την τάση 6-35 kV είναι:

Το κύριο πλεονέκτημα σχετίζεται με τον σκοπό του εξοπλισμού. Υψηλός βαθμός μόνωσης προστασίας των καλωδιακών γραμμών με σωστή ρύθμιση

Τα μειονεκτήματα ενός δικτύου με αυτόν τον τύπο ουδέτερου είναι:

1. Δύσκολη ρύθμιση. Μπορεί να προκύψει υποαντιστάθμιση ή υπεραντιστάθμιση,που θα αποτρέψει τη σωστή χρήση του εξοπλισμού. Για την ευθυγράμμιση, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η αυτεπαγωγή των ρευμάτων ανάλογα με το μήκος της γραμμής, την ισχύ των μετασχηματιστών. Σε περίπτωση αλλαγής του σχήματος ή προσθήκης εξοπλισμού ισχύος, οι μετασχηματιστές εμβόλου δεν αντιμετωπίζουν πάντα τις εργασίες.
2. Ο λανθασμένος εξοπλισμός και η υψηλή φθορά των καλωδιακών γραμμών οδηγεί σε αλυσιδωτή αντίδραση που συνεπάγεται την αποτυχία πολλών αδύναμων τμημάτων του δικτύου.
3. Αύξηση των τεχνικών απωλειών που προκύπτουν κατά τη λειτουργία, καθώς και ζητήματα ασφάλειας. Η αντιστάθμιση ρεύματος στον υποσταθμό εφαρμόζεται σε σχέση με τη γείωση.
4. Αδυναμία προσδιορισμού της γραμμής όπου σημειώθηκε το βραχυκύκλωμα. Η διαδικασία επιλογής τροφοδότη με «γείωση» πραγματοποιείται μέσω σύγκρισης αρμονικών ρευμάτων, η οποία δεν θεωρείται πάντα αποτελεσματικό μέσο απόκτησης αξιόπιστων πληροφοριών.

Ουδέτερος αγωγός και πηνίο σβέσης τόξου, αντιδραστήρας

Η διαφορά στον συντονισμένο γειωμένο ουδέτερο σχετίζεται με τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται. Όπως σημειώθηκε παραπάνω, το σημείο μηδέν μπορεί να βρίσκεται σε ένα πηνίο σβέσης τόξου τύπου εμβόλου ή σε έναν ρυθμιζόμενο αντιδραστήρα. Οι κύριες διαφορές σχετίζονται με τα ακόλουθα σημεία:

1. Το DGK αναλαμβάνει την αντιστάθμιση μέσω ενός συντονισμένου συστήματος μετασχηματιστών εμβόλου. Η ρύθμιση υλοποιείται μέσω υπολογισμών ενός πραγματικού δικτύου από την υπηρεσία προστασίας ρελέ. Όταν συμβαίνει ένα σφάλμα γείωσης, τα ρεύματα αντισταθμίζονται με βάση την επαγωγή. Η διαδικασία δεν ρυθμίζεται ούτε προσαρμόζεται, η οποίαείναι μια δυσάρεστη στιγμή στην περίπτωση της εμφάνισης της «γης» σε πολλά σημεία σε διαφορετικές γραμμές.
2. DGR - πιο σύγχρονος εξοπλισμός, ο οποίος περιλαμβάνει τη χρήση αυτόματων συστημάτων για τον προσδιορισμό της επαγωγής του δικτύου. Μεταξύ των δημοφιλών επιλογών είναι οι αντιδραστήρες τύπου RUOM με συντονισμό SAMUR. Η εφαρμογή ψηφοφορίας σε πραγματικό χρόνο εξασφαλίζει λειτουργικότητα ακόμη και με πολλαπλά σφάλματα εδάφους.

Είτε είναι σταθερά γειωμένο είτε μονωμένο, κάθε τύπος έχει τη θέση του στη σημερινή βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Και η γνώση των χαρακτηριστικών θα σας επιτρέψει να αντιμετωπίσετε τη φυσική ουσία του ζητήματος.