Redes elétricas com neutro efetivamente aterrado

Um neutro efetivamente aterrado é um neutro aterrado de uma rede de alimentação trifásica com tensão superior a 1 kV, onde o fator de falta à terra não excede 1,4.

O que isso significa? A tensão fase-terra no caso de curto-circuito de um ou dois outros condutores de fase à terra deve ser dividida pela tensão fase-terra naquele momento até o momento da falta à terra, e a relação deve não pode ser superior a 1,4.

Em outras palavras, se ocorrer uma falta fase-terra em uma rede trifásica com neutro isolado, então a tensão entre as fases remanescentes e a terra aumenta cerca de 1,73 vezes ao mesmo tempo para uma rede com neutro efetivamente aterrado, este valor não excede 1,4. …

Esse aspecto é importante quando se trata de redes de alta tensão, onde, graças ao neutro efetivamente aterrado, não há necessidade de aumentar a quantidade de isolamento nos equipamentos e nas próprias redes, ou seja, a produção de redes e dispositivos que funcionará em condições com neutro aterrado efetivo será sempre mais barato.

A Comissão Eletrotécnica Internacional recomenda que as redes de extra-alta e alta tensão com neutros conectados à terra ou neutros conectados à terra por baixa resistência sejam classificadas como redes com neutro efetivamente aterrado. Em particular, na Rússia, as redes com tensão de 110 kV são classificadas como redes com neutro efetivamente aterrado.

De acordo com as regras de operação técnica de instalações elétricas de consumidores, para redes com neutro efetivamente aterrado, a resistência máxima do aterramento é ajustada para 0,5 Ohm, levando em consideração o aterramento natural, não devendo o aterramento artificial ter uma resistência superior a - superior a 1 Ohm. Isso se aplica a instalações elétricas de 1 kV onde a corrente de falha à terra excede 500 A.

Esta disposição é ditada pela necessidade de passar grandes correntes através do dispositivo em caso de curto-circuito à massa quando a tensão da rede é extra alta ou alta, e a exigência de limitar a tensão entre as fases de trabalho e terra, a fim de reduzir em caso de emergência uma tensão perigosa de overstep e tensão de toque, bem como a compensação de potenciais fora da subestação.

É necessário distribuir uniformemente os potenciais no território da subestação, bem como excluir o aparecimento de tensões de passo à distância da subestação, o que é obtido com o uso de dispositivos de equalização de potencial, que são parte obrigatória dos dispositivos de aterramento para neutros efetivamente aterrados.

Nuances e requisitos importantes na implementação de dispositivos de aterramento para redes com neutros efetivamente aterrados criam dificuldades em seu cálculo e construção, tornam essas estruturas intensivas em material, principalmente se o solo tiver alta resistência, como solo rochoso, pedregoso ou arenoso. As condições de construção são apertadas.

Claro, algumas das chamadas desvantagens são inerentes a redes com neutro efetivamente aterrado e são típicas. Através do neutro aterrado do transformador, em caso de curto-circuito à terra, ocorre uma corrente de curto-circuito significativa e esta deve ser rapidamente eliminada por desconexão, graças aos dispositivos de proteção do relé.

Principalmente os curtos-circuitos à terra em redes de alta tensão de 110 kV são autodesconectados e graças a dispositivos de fechamento automático energia é restaurada. Para poder drenar grandes correntes, são construídos loops de aterramento, mas são caros.

As correntes de curto-circuito monofásico para o solo, no caso de um grande número de neutros de transformadores aterrados, podem exceder a corrente de um circuito trifásico e, para eliminar esse estado de coisas, um modo de aterramento parcial dos neutros do transformador é usado, para esta parte dos transformadores (110-220 kV) não são aterrados, eles neutros são isolados conectando-se a seccionadores abertos. Ou eles limitam a corrente de curto-circuito do transformador ao terra, aterrando seu neutro por meio de uma resistência especial.

Para cada uma das seções da rede, o número mínimo de neutros aterrados é encontrado por meio de cálculos. Baseado requisitos de proteção do relé para manter as correntes de falta à terra em um determinado nível e para garantir a proteção do isolamento dos neutros aterrados contra sobretensões, pontos de aterramento adequados do sistema de energia são selecionados.

O fato é que os transformadores de 110 a 220 kV, tradicionalmente para nossos fabricantes, se distinguem pelo isolamento de neutro reduzido, por exemplo, para transformadores de 110 kV com regulação de tensão sob carga, o isolamento de neutro corresponde a 35 kV, pois dispositivos de comutação com classe de isolamento estão incluídos no lado neutro 35 kV. O mesmo se aplica aos transformadores de 220 kV. O efeito econômico é significativo.

Esses transformadores são projetados para operar em redes com neutro efetivamente aterrado, e a tensão durante um curto-circuito à terra dessas redes não excederá um terço do valor da linha, ou seja, 42 kV para 110 kV.

Para proteção contra sobretensão de neutros aterrados, para proteção em modos sem carga com conexões de fase parcial ou interrupções de transformadores com neutros isolados, são utilizados dispositivos-válvulas de proteção contra sobretensão de curta duração. Os neutros são protegidos por limitadores para a tensão de extinção máxima admissível de 50 kV.