Clasificarea rețelelor electrice din punct de vedere al modului de tratare a neutrului. Aspecte generale.

Prin tratarea neutrului se urmăreşte ca în cazul punerii la pământ a unei faze să se asigure lichidarea rapidă şi sigură a arcului electric ce ia naştere în aceste cazuri, pentru a evita deconectarea liniei sau transformarea incidentului într-un scurtcircuit între două sau trei faze şi pământ. Prin urmare tratarea neutrului reţelelor electrice constituie unul din factorii care condiţionează siguranţa în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor.

Neutrul fizic este reprezentat prin punctul comun de conectare al înfăşurărilor unui generator legate în stea sau ale secundarului unui transformator legat în stea sau în zigzag. Acest neutru poate fi scos la borne sau nu, poate fi distribuit sau nu. Când este distribuit de el se leagă un conductor neutru.

Neutrul electric al unui sistem trifazat echilibrat de succesiune pozitivă corespunde centrului de greutate al triunghiului echilateral alcătuit din tensiunile dintre faze (Uab, Ubc, Uca). Într-o reţea electrică alimentată prin secundarul unui transformator, acest neutru există şi defineşte cele trei tensiuni de fază reprezentate prin fazorii Va, Vb, Vc. El se poate verifica cu ajutorul montajului electric de mai sus. Dacă cele trei lămpi cu incandescenţă sunt identice, atunci ele au la borne o tensiune de 230V iar punctul lor comun se află la potenţialul neutrului electric N.

Din punct de vedere al poziției neutrului față de pământ se pot deosebi următoarele tipuri de rețele:

  • a) reţele cu neutrul izolat
  • b) reţele cu neutrul legat la pământ prin impedanță
  • c) reţele cu neutrul legat direct la pământ

Independent de modul de tratare a neutrului, un fenomen foarte important în reţelele electrice care poate să ducă la întreruperea în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor constă în punerea la pământ a unei faze, provocată de regulă de conturnarea izolaţiei liniei datorată supratensiunilor atmosferice sau interne.

Tratarea neutrului a fost o problemă mult discutată în evoluţia şi dezvoltarea reţelelor electrice datorită numeroşilor factori ce trebuiesc luaţi în considerare la aplicarea uneia din soluţii, precum şi a implicaţiilor pe care le atrage după sine adoptarea acesteia.

Dintre factorii ce trebuie luaţi în considerare din punct de vedere al reţelei se pot menţiona:

  • mărimea curentului de defect
  • mărimea supratensiunilor
  • realizarea constructivă a liniei
  • eliminarea automată a defectului

iar din punct de vedere al consumatorilor alimentaţi de aceasta:

  • alimentarea fără întrerupere
  • compatibilitatea cu alimentarea proceselor industriale aferente altor consumatori

Potenţialul neutrului în raport cu pământul depinde de valoarea admitanţelor fazelor liniei faţă de pământ. În cazul în care reţeaua este simetrică, cele trei admitanţe transversale sunt egale, potentialul neutrului in raport cu pământul va fi zero. Prin urmare, potentialul neutrului rețelelor care funcționeaza in intr-un astfel de regim (am putea spune chiar ideal, având in vedere faptul ca în realitate potențialul neutrului este diferit de zero, din diverse cauze) este nul, identic cu cel al pământului indiferent de modul de tratare a neutrului. In acest conditii, prin impedanța Zn nu va circula niciun curent.

Reamintim:

  • Y – admitanta, G=conductanta, C=capacitate
  • Y=G+jB; unde B=ωC

 

Retele cu neutrul izolat

Rețelele de medie tensiune pot functiona cu neutrul izolat fața de pământ. In regim normal, potentialul neutrului este egal cu cel al pământului (Vneutru=Vpamant=0, sistem de tensiuni simetrice si incărcare echilibrată a rețelei). In urma punerii accidentale la pământ a unei faze (faza a) potentialul fazei respective față de pamant devine 0 (zero), iar potentialul neutrului devine egal cu potentialul fazei pentru regimul anterior scurtcircuitului. Tensiunile pe celelalte 2 faze (fazele b si c) devin egale cu tensiune de linie, deci vor creste de aproximativ 1.73 ori. Nu este obligatorie scoaterea liniei de sub tensiune. Daca exista puncte slabe in reteaua fazelor “sanatoase”, acestea pot ceda, punerea la pamant a unei faze se poate transforma intr-un scurtcircuit bifazat sau trifazat.

Avantaje: Permite alimentarea consumatorii in caz de defect, nefiind obligatorie deconectarea imediata a liniei.

Dezavantaje: In cazul unui defect tensiunea fazelor sanatoase atinge valoarea tensiunii dintre faze, lucru ce poate conduce la alte neplăceri, precum scurtciruite polifazate. Curentul capacitiv apărut, dacă depășeste anumite valori, poate conduce la arcuri electrice – regimuri tranzitorii neplăcute, dând naștere unor supratensiuni periculoase.


Retele cu neutrul legat la pamant prin impedanță

In cazul retelelor electrice de medie tensiune pentru a limita apariția unor suprantesiune periculoase pe fazele sănătoase, in urma punerii accidentale a unei faze la pământ, intre neutrul transformatorului si pământ se monteaza o impedanță (rezistor, bobină).

In regim normal de functionare potentialul neutrului este egal cu cel al pământului (regim simetric echilibrat), prin Zn nu circula curent si nu influențeaza functionarea rețelei. In urma punerii accidentale la pământ a unei faze in functie de mărimea impedanței, in rețea pot să apară pe fazele “sănătoase” supratensiuni periculoase pentru valori mari ale Zn sau curenti de intensitate ridicata pentru valori mici ale Zn.

Impedanta de tip rezistor

Pentru Zn se pot utiliza rezistoare ce oferă avantajele unei identificari rapide a liniei de defect, precum si a amortizării rapide a oscilațiilor libere ce pot apărea in rețelele electrice pe durata proceselor tranzitorii ale arcului electric. Dezavantaj: pe faza defectă pot apărea curenti mari.

 

Impedanta de tip bobina

Pentru Zn se poate utiliza bobină de compensare Petersen. Avantajele tratării neutrului cu bobină de compensare:

  • daca apare un scurcircuit monofazat, protectia liniei nu o deconecteaza instantaneu, linia putând functiona o perioadă cu defect până când defectul dispare sau până se iau măsurile necesare alimentarii consumatorilor ce ar fi afectați de scoaterea liniei de sub tensiune
  • elimină probabilitatea reaprinderii arcului electric după stingerea acestuia la prima trecere prin zero a curentului si deci pericolul aparitiei unor suprantensiuni dispare
  • curentul la locul de defect (curent rezidual) este redus
  • imbunătățirea conditiilor de functionare a intrerupătoarelor (numărul declanșărilor fiind mult mai mic)

Dezavantajele utilizării bobinei de compensare Petersen:

  • in cazul punerii la pământ a unei faze, tensiunea fazelor sănătoase față de pământ poate atinge tensiunea de linie a rețelei, ceea ce impune o dimensionare corespunzătoare a izolatiilor
  • costul mărit al izolatiei si echipamentelor aferente
  • dificultăți in identificarea plecării defecte (mai ales in cazul unor puneri la pământ cu impedanță mare)
  • creste gradul de complexitate al protecțiilor

 

Retele cu neutrul legat direct la pamant

Retelele electrice de înaltă tensiune, foarte înaltă tensiune, precum si cele de joasă tensiune pot funcționa cu neutrul legat direct la pământ. Acest lucru permite evitarea unor supratensiuni periculoase in cazul punerii la pământ a unei faze. Pentru rețelele de înaltă si foarte înaltă tensiune se evită supradimensionarea izolației transformatorului, reducându-se astfel costul acestuia. Pentru retelele de joasă tensiune, neutrul se leagă direct la pământ pentru protectia persoanelor si pentru protecția receptoarelor monofazate. Prin punerea unei faze la pământ, datorită faptul că neutrul retelei electrice este legat direct la pământ, potentialul neutrului rămâne egal cu cel al pământului.

Scurtcircuitul fiind un regim nesimetric perturbă instalaţiile de telecomunicaţii şi semnalizări feroviare precum şi transmisiile radiofonice şi TV situate în vecinătate, constituind principalul dezavantaj al legăturii directe la pământ.

Prin punerea accidentală a unei faze la pământ se va închide un circuit prin care va circula un curent de intensitate mare, iar acest curent poate deteriora conductoarele liniei și va fi eliminat in timp scurt de protectii.

Retelele publice de joasa tensiune functioneaza întotdeauna cu neutrul legat direct la pământ, iar priza de pământ trebuie sa aibă o rezistentă cel mult 4 Ω.

 

bibliografie:

  • Material online – Tratarea neutrului în reţelele electrice – Conf.dr.ing. Lucian Toma

6 Comments

  • Popa Dumitru iulie 9, 2017 at 2:05 pm

    Tratarea neutrului este valabil in retelele de medie tensiune, nu de joasta tensiune!

    Reply
  • Vasile S iulie 9, 2017 at 7:24 pm

    Eu as pune pentru acest subiect poze cu un BCN+BS sau BCN+RTN pentru medie tensiune sau pentru inalta tensiune un Transformator cu separatorul de nul pentru tratarea retelei cu nulul legat direct la pamant

    Reply
    • Silvan L iulie 10, 2017 at 7:25 pm

      Da Vasile Scheip are dreptate, fotografia din imagine prezinta un Trafo SA. 20/0,4KV. care nu are legatura cu tratarea neutrului, deoarece nu are borna de nul pe partea de 20 KV si nu se poate lega la o bobina de stingere sau la o rezistenta de ardere pentru tensiunea de 20 KV.

      Reply
  • Cezar B iulie 9, 2017 at 9:04 pm

    Transformatorul din figura nu are de a face in mod direct cu subiectul abordat dar poate fi conectat la o retea care a fost detaliata.La randul lui, pe partea de joasa tensiune are o borna de nul care poate fi tratat functie de cerinte. Dupa fotografie, datorita faptului ca la borna de nul nu se observa o legatura directa la pamant, raman doua posibilitati: neutru izolat, in cazul in care bara de neutru este intrerupta (nu are continuitate) de intreruptorul de joasa tensiune sau neutru pus la pamant la borna de intrare a intreruptorului de joasa tensiune. In instalatii am mai intalnit si o alta posibilitate: bara de neutru este conectata la un sistem de masurare a rezistentei secundarului fata de pamant, cu o posibila avizare in cazul unei puneri la pamant a instalatiei.

    Reply
  • Vasile S iulie 10, 2017 at 7:27 pm

    In statii infasurarea pe MT la transformatori este in triunghi iar infasurarea ÎT este in stea cu borna accesibila de nul de unde se tratează nulul rețelei de ÎT prin legarea direct la pământ tipul de înfasurare la trafo este YoD-11 de regula iar pentru tratarea nutrului la MT se folosesc BCNuri cu înfașurare în zigzag pentru ca neutru sa fie ( cat mai apropiat ) 0.

    Reply
  • Dimitrie C iulie 10, 2017 at 8:33 pm

    La distribuitori, conexiunea trafo,pe medie tensiune,e triunghi. Tratarea neutrului se face la plecarea din stații,unde înfășurarea trafo pe medie e,de obicei,stea.Unde nu,se realizează neutru artificial. Indiferent de modul tratării neutrului( rezistiv sau inductiv), în cazul p.p. a unei faze,rețeaua poate funcționa(cum era cândva!) destul timp,dar cu pierderi. De aceea s-a mers pe ideea declanșării și la p.p.. Și era și riscul tensiunii de pas.

    Reply

Leave a Comment