Modes de connexió a terra del punt neutre del sistema elèctric: guia completa de selecció per a diferents nivells de tensió

El mode de connexió a terra del punt neutre és la base bàsica del disseny del sistema d'alimentació, la protecció contra sobretensió, la configuració de protecció de relés i el funcionament estable i segur. La selecció raonable dels mètodes de connexió a terra neutres del sistema elèctric determina directamentfiabilitat de la font d'alimentació, cost d'aïllament de l'equip elèctric, eficiència del processament d'errors i seguretat en el funcionament de la xarxa, que és un estàndard tècnic clau per a la construcció d'enginyeria de la xarxa elèctrica, la selecció d'equips elèctrics i la renovació del sistema elèctric a tot el món.

Els diferents nivells de tensió, l'escala de la xarxa, els escenaris d'aplicació (xarxa elèctrica urbana, línia de transport de muntanya, xarxa de distribució industrial, sistema d'energia civil de baixa tensió) corresponen a modes de funcionament exclusius del punt neutre. La selecció inadequada de la presa de terra provocarà fàcilment danys de sobretensió transitòria als equips, l'expansió d'errors de connexió a terra monofàsica, talls freqüents d'alimentació i augment dels costos d'operació i manteniment. Aquest article ordena sistemàticament elestàndards internacionals de selecció de base neutral neutral i millors pràctiques de la indústriaper a tots els nivells de tensió, ajudant als compradors estrangers d'enginyeria elèctrica, contractistes de xarxa i dissenyadors de sistemes elèctrics a combinar ràpidament la solució òptima de connexió a terra.

 

1. Classificació bàsica i principi de funcionament dels modes de connexió a terra neutres del sistema elèctric

En l'actualitat, els sistemes elèctrics convencionals a tot el món adopten tres modes de funcionament estàndard de punt neutre, cadascun amb avantatges tècnics únics i escenaris aplicables, que cobreixen totes les aplicacions de xarxa d'alta, mitjana i baixa tensió:

• Mode de punt neutre sense connexió a terra: El punt neutre del transformador no està connectat a terra. Quan es produeix una-falla de connexió a terra monofàsica, el sistema pot continuar funcionant durant 1-2 hores sense disparar, amb una continuïtat de subministrament d'alimentació extremadament alta, adequada per a xarxes de distribució de mitjana i baixa tensió que prioritzen la fiabilitat de l'alimentació.
• Punt neutre posat a terra mitjançant bobina de supressió d'arc: el punt neutre està connectat amb una bobina de supressió d'arc per compensar el corrent capacitiu generat per falles de connexió a terra monofàsiques, extingir arcs elèctrics de connexió a terra, evitar sobretensions intermitents i re{1}}encesa de l'arc i prevenir eficaçment l'expansió de la falla. És la solució principal per a xarxes elèctriques de nivell mitjà-de tensió mitjana i línies elèctriques de terreny complexos.
• Punt neutre sòlidament a terra (connectat a terra directa): El punt neutre està connectat directament a terra sense cap impedància. Pot alliberar ràpidament el corrent de fallada, cooperar amb dispositius de protecció de relés per aconseguir un disparament ràpid de fallades, reduir la pressió d'aïllament dels equips i s'utilitza àmpliament en sistemes de transmissió d'alta tensió i ultra-tensió.

 

2. Estàndards de selecció professional per a modes de connexió a terra neutres per nivell de tensió

La selecció de modes de funcionament del punt neutre en sistemes d'alimentació formals es basa principalment en tres indicadors bàsics:valor de sobretensió admissible del sistema, corrent capacitiu de connexió a terra monofàsica-, requisits d'estabilitat de funcionament de la xarxa, combinat amb el cost d'aïllament de l'equip i l'adaptabilitat a l'escenari. Les regles de selecció estandarditzades per a cada nivell de tensió són les següents:

2.1 6Xarxa de distribució de mitjana tensió kV-10kV: connexió a terra de bobina de supressió d'arc sense connexió a terra

El sistema 6-10kV és la xarxa de distribució de mitjana tensió més utilitzada en parcs industrials, zones residencials urbanes i instal·lacions comercials a tot el món. Per a aquest nivell de tensió, l'aïllament de l'equip està dissenyat en funció dels estàndards de tensió de línia i la fluctuació del cost d'aïllament causada per l'ajust del mode de connexió a terra és insignificant.

Per maximitzarla fiabilitat de la font d'alimentació i redueix els talls freqüents, Les xarxes elèctriques de 6-10 kV generalment adopten el mode de punt neutre sense connexió a terra. Quan l'escala de la xarxa és gran, la línia és llarga i el corrent capacitiu de posada a terra monofàsica supera els 10 A, el sistema generarà arcs de connexió a terra continus i sobretensió transitòria. En aquest cas,posada a terra del punt neutre mitjançant bobina de supressió d'arcs'adopta per compensar el corrent capacitiu, eliminar falles d'arc i garantir un subministrament d'alimentació continu durant les falles no-permanents.

Escenaris aplicables: Xarxes de distribució urbana, sistemes de subministrament elèctric intern de fàbriques, xarxes elèctriques d'enginyeria municipal i altres escenaris que requereixen una alta continuïtat del subministrament elèctric.

 

2.2 20KV-60kV Xarxa de tensió intermèdia: mode exclusiu de connexió a terra de bobina de supressió d'arc

El sistema d'alimentació de 20-60kV pertany al nivell de tensió de transició entre la distribució de mitjana tensió i la transmissió d'alta tensió, amb característiques tècniques intermèdies típiques. El corrent capacitiu de connexió a terra monofàsica d'aquesta xarxa és moderat, l'estructura de la xarxa és relativament simple i la millora o reducció del nivell d'aïllament de l'equip no té cap impacte evident en el cost global del projecte.

Tenint en compte de manera integral la protecció contra sobretensió, la tolerància a fallades i el cost d'operació, la indústria especifica uniformement l'adopció deRessonància del punt neutre a terra mitjançant bobina de supressió d'arc. Aquest mode equilibra perfectament la fiabilitat de la font d'alimentació i la seguretat de l'equip: evita el problema d'engegada freqüent del mode de connexió a terra directa i també elimina el perill ocult de sobretensió del sistema sense connexió a terra durant l'operació d'error a llarg termini, convertint-se en la configuració estàndard per a l'enginyeria de la xarxa elèctrica de 20-60 kV.

Escenaris aplicables: xarxes elèctriques suburbanes regionals, sistemes de subministrament d'energia de la zona minera i línies de transmissió de -mitja distància.

 

2.3 110KV i superior a la xarxa de transmissió d'alta tensió: connexió a terra sòlida (escenari especial amb connexió a terra de bobina de supressió d'arc)

Les xarxes elèctriques d'alta tensió i d'ultra-tensió de 110 kV, 220 kV i més se centren enreduint la inversió en aïllament de l'equip, simplificant la configuració de protecció de relés i millorant l'eficiència de resposta a fallades. Els equips d'alta tensió tenen alts costos de fabricació d'aïllament; L'adopció del mode de punt neutre sòlidament a terra pot reduir eficaçment el nivell de sobretensió del sistema, reduir l'estàndard de disseny d'aïllament de transformadors, aparells de commutació i altres equips bàsics i reduir considerablement el cost global d'adquisició d'enginyeria.

El mode de connexió a terra sòlida pot formar un bucle de corrent de falla estable, cooperar amb dispositius de protecció de relés d'alta -sensibilitat per aconseguir una localització i aïllament ràpids de les fallades, i fer coincidir les instal·lacions de suport com aracables de protecció contra llamps-de línia completa i dispositius de tancament automàticper millorar de manera integral l'estabilitat de funcionament de les línies de transmissió d'alta tensió.

Optimització d'escenaris especials: Per a línies troncals clau de 110 kV i línies de transmissió de 110 kV a zones muntanyoses amb terreny complex, llamps freqüents i funcionament inestable de la xarxa, la connexió a terra sòlida convencional és fàcil de provocar talls d'energia a gran-escala a causa de fallades per llamps. Per tant, aquests escenaris s'adoptenMode de connexió a terra de la bobina de supressió d'arcper suprimir la sobretensió dels llamps, reduir la taxa d'error i millorar la capacitat anti-interferències del funcionament de la xarxa de muntanya.

 

2.4 1Xarxa elèctrica de baixa tensió kV: mode sense connexió a terra i sistema de tres-5 fases- de 380/220 V

Per a les xarxes elèctriques de baixa tensió inferiors a 1 kV, el punt neutre generalment adopta un mode de funcionament sense connexió a terra, que pot evitar eficaçment les interferències de corrent de seqüència zero-i millorar l'estabilitat de la font d'alimentació de baixa tensió.

En universal civil i mercantilSistema d'alimentació de 380/220 V trifàsic-cinc-, el cable neutre (filferro N) i el cable de terra (filferro PE) estan disposats de manera independent. El cable neutre duu a terme les funcions de subministrament d'alimentació monofàsica i de bucle de tensió zero-, mentre que el cable de terra es dedica a la connexió a terra de seguretat dels equips, evitant accidents de fuites elèctriques i assegurant la seguretat dels equips elèctrics i personals. Aquest estàndard s'adopta àmpliament en edificis civils globals, edificis d'oficines i sistemes de fonts d'alimentació comercials de mida petita i mitjana-.

 

3. Factors clau que determinen la selecció del mode de connexió a terra neutre

En els projectes reals d'enginyeria elèctrica, la selecció del mode d'operació del punt neutre no pot dependre únicament dels nivells de tensió, i s'ha d'avaluar de manera exhaustiva combinada amb els factors bàsics següents per garantir un funcionament estable a llarg termini i de baix cost{-de la xarxa elèctrica:

• Tolerància a la sobretensió del sistema: Coincideix el mode de connexió a terra segons la sobretensió transitòria màxima permesa i la sobretensió de freqüència elèctrica de la xarxa per evitar l'avaria de l'aïllament i el dany de l'equip.
• Corrent capacitiu de connexió a terra monofàsica-: Quan el corrent capacitiu és massa gran, s'ha d'utilitzar la connexió a terra de la bobina de supressió d'arc per eliminar falles d'arc; els petits escenaris actuals poden adoptar el mode sense connexió a terra.
• Estabilitat de funcionament de la xarxa: les línies de transmissió clau i les xarxes elèctriques de terreny complexes prioritzen la capacitat anti-falla i adopten una connexió a terra ressonant; Les xarxes d'alta tensió del tronc urbà prioritzen la protecció ràpida de fallades i adopten una connexió a terra sòlida.
• Cost d'enginyeria i cost de manteniment: equilibra el cost d'aïllament de l'equip, el cost de configuració del dispositiu de protecció i el cost d'operació i manteniment posterior per seleccionar la solució més rendible-.

 

4. Valor de l'aplicació de la indústria i anàlisi dels beneficis per al client

Per a contractistes d'enginyeria elèctrica a l'estranger, compradors d'equips elèctrics i empreses d'operacions de xarxa, la selecció del mode de connexió a terra neutre estandarditzat pot aportar avantatges bàsics:reduir el cost d'adquisició d'equips, reduir la taxa de fallada de la xarxa, allargar la vida útil de l'equip elèctric, reduir la freqüència de manteniment manual i millorar la qualitat de la font d'alimentació i el nivell de seguretat de la xarxa.. Tant si es tracta de la construcció d'una xarxa elèctrica nova, de la renovació de la xarxa antiga o de la selecció d'equips de suport per a centrals elèctriques, fer coincidir la solució de connexió a terra correcta és la clau per garantir el compliment del projecte i un funcionament estable-a llarg termini.

Meta descripció: Conegueu els modes de connexió a terra del punt neutre del sistema d'alimentació professional i els criteris de selecció per a sistemes de 6-10kV, 20-60kV, 110kV+ i 380/220V. Solucions de bobina de supressió d'arc mestra i de terra sòlida per a projectes de xarxa elèctrica global.