Tratarea Neutrului in Retelele Electrice. 2

Tratarea neutrului nreelele electrice

a V ca U U ab

c V bV

bcU

a

c b

N

Diagrama fazorial a tensiunilor

4

0

0

V

4

0

0

V

4

0

0

V

2

3

0

V

N

a

b

c

Fig. 1.1. Definirea neutrului N pentru o reea

trifazat.

Tu

r

b

i

n

GEN

Generatorde abur

V

UV

MT T

V

Linie

Secundartransformator

N

ZN =

N

ZN

N

X N = 0

Modaliti de tratare a neutrului

Neutru izolat Neutru tratat prinimpedan

Neutru legat direct la pmnt

Fig.1.2. Situaii relative ale neutrului reelelor electrice fa de pmnt.

Potenialul neutrului n raport cu pmntul

ca U U ab

bc U

cV

aV

bV

b

a

c

N

ZN

N

ZN

a

c

b

Ground

C0c C0bG0c

C0aG0b G0a

( )00 0 00 0 0 0

01 13

a b ca b ca b cN

a b cN N

Y V V VV Y V Y V YVY Y Y Y

Z Z

+ ++ += = =+ + + +

Pmnt

Fig. 1.3.

ab

c

C0C0 C0

Pmnt (P)

N

Il a,

Il b,

Il c,

Ic b, Ic a,ZF

V V=- c Ic c,

Va

Vb

Vc

IF

Fig. 1.4. Schema echivalent a unei reele trifazat cu punere la pmnt monofazat.

Aplicarea teoremei lui Thevenin pentrudeterminarea curentului de defect

I F V =0 V = 0 V

IF IF

V VZFZ Z Z

ZF

0

0

=

Reeauaactiv

Reeauapasiv

Reeaua realpe timpul defectului

FF

VI

Z Z

= +

V este tensiunea ntre bornele - atunci cnd cele dou borne sunt n golZ este impedana reelei pasivizate vzut de la bornele i

ZF

Fig. 1.5.

ab

c

Ia=0

Ib=0

Ic

Vc=0

Calculul curentului de defect monofazat

Fig. 1.6.

ab

c

Ia=0

Ib=0

Ic

Vc=0


V

I+Z+

V+

IZ

V

V

Z I

0

00

Fig. 1.6.

ab

c

Ia=0

Ib=0

Ic

Vc=0


V

I+Z+

V+

IZ

V

V

Z I

0

00

ZN3

Fig. 1.6.

ab

c

Ia=0

Ib=0

Ic

Vc=0

+ +Ic Ic+

Ia+

Ib+ Ic

Ib

Ia Ia0

Ib0

Ic0

V

I+Z+

V+

IZ

V

V

Z I

0

00 ZF

ZF

ZF

ZN3


Fig. 1.6.

02

02

0

a

b

c

V aV a V V

V a V aV V

V V V V

+

+

+

= + += + += + +

( )( )( )

2

2

0

3

3

3

a b c

a b c

a b c

V a V aV V

V aV a V V

V V V V

+

= + += + += + +

0I I I+ = =Deoarece curenii de secven sunt egali, adic:

00

333

+ ++ = = + + = = + + +F c N

VI I I I I IZ Z Z Z

curentul de defect va avea expresia:


Z Z+ =Dac se ia n considerare impedana de defect i tiind c

, rezult:FZ

0

32 3 3F N F

VIZ Z Z Z+

= + + +

0Y 0

T MTTransformator

ZN


Fig. 1.7.

0YF0

T MTTransformator

ZF

ZN

ZTL0

IF

Linie sntoas

Linie cu defect


Fig. 1.7.

0YF0

T MTTransformator

ZF

ZN

ZTL0

IF

Linie sntoas

Linie cu defect


ZN3

1/Y

ZF

0

I0

ZTL0

3

Fig. 1.7.

0 0 0= +TL T LZ Z Z

ZN3

1/Y

ZF

0

I0

ZTL0

3( ) 00 00

00 000 0

1 33 3 31 13 33 1

33

+ + = = = + + ++ + +

TLNN TL

TLN TL NTL

N

ZZZ ZYZ

ZZ Z YY ZY ZZ

0 0

33 3

31

3 3FN TT

F

FN

V

Z Z

VI Z ZY YY Y

=+ ++

=+ ++


013

= +NT N TLZ Z Z1=NTNT

YZ 2 2

+ += = TLZ Z ZZF

Z 3

3YYNT~

0

IF

Fig. 1.8.

ab

c

C0C0 C0

Pmnt (P)

N

Il a,

Il b,

Il c,

Ic c, Ic b, Ic a,

Reele cu neutrul izolat fa de pmnt

ab

c

C0C0 C0

Pmnt (P)

N

Il a,

Il b,

Il c,

Ic c, Ic b, Ic a,Vc

Va

Vb

Vc

Reeaua activ


ab

c

C0C0 C0

Pmnt (P)

N

Il a,

Il b,

Il c,

Ic c, =0Ic b, Ic a,

ZF

IF

V V=- c

Reeaua pasiv


Va

a

bcVb

Vc

N

Reele cu neutrul izolat fa de pmnta

b

c

C0C0 C0

Pmnt (P)

N

Ic c, Ic b, Ic a,Vc

Va

Vb

Vc

VN=0

V=-Vc

Va

a

bcVb

Vc cN P


b

cC0C0 C0

Pmnt (P)

N

Ic b, Ic a,Vc=0

Va

Vb

Vc

V=-Vc

Va

a

bcVb

Vc cP

NV

N


b

cC0C0 C0

Pmnt (P)

N

Ic b, Ic a,Vc=0

Va

Vb

Vc

VN=Vc

V=-VcV

V

Va

a

bcVb

Vc cP

NV

N


V=-VcV

V

VaVa

Vb

a

bcVb

Vc cP

NV

N


V=-VcV

V

VaVa

Vb

a

bcVb

Vc cP

N

b

a

V

N

' ' 3100 100 100 100%a bGn n n

V V VKU U U

= = = =


abc

Va

Vc

VbIc c, Ic a,

Ic b, N


Ic c, Ic a,

Ic b, N


-Ic c, Ic c, Ic a,

Ic b, N P


-Ic c,

-Ic c,

-Ic c, Ic c, Ic a,

Ic b, N P


-Ic c,

-Ic c,

-Ic c, Ic c, Ic a,

Ic b, N

Ic b, Ic a,

30 P


-Ic c,

-Ic c,

-Ic c, Ic c, Ic a,

Ic b, N

30

ICIc b,

Ic a,

30 P

( )' 32 cos30 2 2 cos30 32F C c c c

I I I I I= = = =


NICIc b,

Ic a,

P


NICIc b,

Ic a,

Va

VbP


NICIc b,

Ic a,

Va

Vb

a

bc

Va

Vc Vb

P


(1)

01

3 3

= =+ ++

F sc

FNT

VI I Z ZY Y

NTZ =

0NTY =

(1)

01

3 3

F sc

F

VI I Z ZY

= =+ +

contact net0FZ =

(1)

01

3 3

F scVI I Z

Y

= =+0

13 3Z

Y

00 0 , ,3 3 ( )= = + = +F F a F cI Y V V G jB I jI

300 500LEA nF

U LI = K 2 10LES nF

U LI = K


Observaii

Curenii capacitivi fiind mult mai mici dect curenii de sarcinse poate considera c tensiunile de faz msurate fa de punctul neutru nu se modific semnificativ.

Reeaua poate s funcioneze pe o perioad limitat de timp alimentnd consumatorii n condiii acceptabile dei una dintre faze este pus la pmnt.

Cu toate c tensiunile fazelor n raport cu punctul neutru (N)rmn aproximativ aceleai ca n funcionarea fr defect, potenialul fazelor fa de pmnt (P) se modific: potenialul fa de pmnt al fazei pus la pmnt este nul, iar potenialul fazelor sntoase crete de ori, devenind egal cu tensiunea ntre faze .

3


Reele cu neutrul tratat prin bobin

N

ZN

a

bc

Pmnt

CC C

Ic b, Ic a,0 0 0

Ic c,

Transformator Linie electricIl a,

Il c,

Il b,

NZN

a

bc

Pmnt

CC CV

Ic b, Ic a,0 0 0

Ic c, =0


Il c,

Il b,


IL

N

ZN

a

bc

Pmnt

CC CV

Ic b, Ic a,0 0 0

Ic c, =0


Il c,

Il b,


IC

IL

N

ZN

a

bc

Pmnt

CC CV

Ic b, Ic a,0 0 0

Ic c, =0


Il c,

Il b,



F r C LI I I I= = + Ir ILIC

V

IC

IL

N

ZN

a

bc

Pmnt

CC CV

Ic b, Ic a,0 0 0

Ic c, =0


Il c,

Il b,

F r C LI I I I= = + 03rV

I jV Cj L

+


03V

jV Cj L

=

01

3N cL X X

C = = = Condiia de rezonan

03 0V

jV Cj L

+ =Ir ILIC

V

V bV a

VbVaa b

c

-Vc

N

IC=j C3 0V

Ic,b

Ic,cIL=

Vj L

I V Y= L N


LN RN 3C0

V

ICIL

Ir

3G0

Reele cu neutrul tratat prin bobinDimensionarea bobinei de stingere

Valoarea reactanei bobinei XN se stabilete avndu-se n vedere regimul de avarie al reelei (punerea la pmnt a unei faze) i regimul normal de funcionare.

Din punct de vedere al regimului de avarie se dorete ca, curentul rezidual s aib o valoare ct mai mic, la limit chiar zero: L CI I=n regim normal de funcionare, din cauza inegalitii capacitilor fazelor, depunerii neuniforme de murdrie pe izolatoare etc., se produce o uoar deplasare a potenialului neutrului fa de pmnt care va conduce la apariia unor cureni foarte mari n reea n momentul conectrii bobinei de stingere acordat la rezonan. n practic se prefer o supracompensare cu 10-15%, deoarece n cazul n care s-ar adopta subcompensarea este posibil ca n urma deconectrii unei linii s se ajung la condiia de rezonan prin scderea reactanei capacitive totale a liniilor electrice.

Reele cu neutrul tratat prin bobinAvantaje

Elimin probabilitatea reaprinderii arcului electric dup stingerea acestuia la prima trecere prin zero a curentului i deci pericolul apariiei unor supratensiuni dispare;Curentul la locul de defect (curentul rezidual) este redus la aprox.

cteva procente din valoarea curentului capacitiv al reelei.Dezavantaje

n cazul punerii la pmnt a unei faze, tensiunea fazelor sntoase fa de pmnt pot crete pn la valoarea tensiunii ntre faze;Costul mrit al izolaiei i echipamentului aferent; inductivitatea sa

este cu att mai mare cu ct reeaua este mai extins;Posibilitatea de transformare din defect monofazat n defecte

polifazate;Dificulti n selectarea plecrii defecte (mai ales n situaia unor

puneri la pmnt cu impedan mare de defect);

Reele cu neutrul tratat prin bobinStructura bobinei Petersen

20 kV; 5000 kVAr


Staia de 110 kV / 20 kV din Bistria

Reele cu neutrul tratat prin rezistor

03

2 3 3+= + + +F N F

VIZ Z Z Z

( ) ( )220 03

3 2 2sc

N F

VIR R R R X X+ +

= + + + + +

2 2scN

VIR X

+

Z R jX+ + += +0 0 0Z R jX= +

03 3 2N FR R R R++ +

0X X X+ =

N sc NV I R=2

2 = N sc scVV I XI

RN

, maxscVIX

=

2 2, max

1 1N

sc sc

R VI I

=


Calculul rezistenei

Reele cu neutrul tratat prin rezistorStructura unui rezistor de limitare

Staia de 110 kV / 20 kV din Viioara

Reele cu neutrul tratat prin rezistorStructura unui rezistor de limitare

Reele cu neutrul tratat prin rezistorStructura unui rezistor de tratare a neutrului

RN

BPN TSP

RN


Modaliti de conectare a rezistorului n reelele electrice cnd neutrul nu este accesibil

RN IS

Reele cu neutrul tratat prin rezistorEliminarea rapid a defectelor, n reele tratate prin

rezistor, cu ajutorul ntreruptorului unt

RI

N

XN

N

R

I

XN

Soluii mixte de tratare a neutrului

Not: Acestea sunt soluii adoptate ca urmare a extinderii reelelor

abc

N2N1

T1 T2Linie electricVa

Vb

Vc

Reele cu neutrul legat rigid la pmnt

abc

V=-Vc

N2N1

T1 T2Linie electric

Isc


abc

Isc V=-Vc

N2N1

T1 T2Linie electric

Isc


Reele cu neutrul legat rigid la pmnt(1)

01

3 3

= =+ ++

F sc

FNT

VI I Z ZY Y

(1)0 0

32 2

3 3

F scT T T T

V VI IZ Z Z Z+ +

= = = ++

013NT N TL

Z Z Z= +0NZ =

Legtur rigid

2 2TL TZ Z Z+ += 0

3TL

NTZZ =

0 0TL TZ Z

00

1 1 313

NT TLN TL

Z ZZ Z= =

+

?


Conform CEI, n cazul unui scurtcircuit monofazat, tensiunile fazelor sntoase (Va, Vb) nu trebuie s depeasc 0,8 din U.

Intensitatea curenilor de scurtcircuit monofazat nu trebuie sdepeasc pe cea a curenilor de scurtcircuit trifazat: (1) (3)

0

1 3XX +

Documents

Tratarea Neutrului in Retelele Electrice. 2