SPOSOBY PRACY PUNKTU GWIAZDOWEGO

Chcąc analizować wpływ poszczególnych sposobów pracy punktu gwiazdowego należy zdefiniować oraz wymienić cechy charakterystyczne dla każdego z wymienionych sposobów pracy punktu gwiazdowego, ponieważ charakterystyczną cechą tych sieci są różne sposoby uziemiania ich punktu neutralnego:

- sieci z izolowanym punktem neutralnym,

- sieci z punktem neutralnym uziemionym przez dławik kompensacyjny (z kompensacją ziemnozwarciową),

3.1. SIEĆ O IZOLOWANYM PUNKCIE GWIAZDOWYM

Sieci o izolowanym punkcie neutralnym stanowią jedno z pierwszych stosowanych na szeroką skalę rozwiązanie. Obecnie wypierane są z użycia ze względu na fakt tworzenia coraz to dłuższych linii napowietrznych SN oraz powszechniejszego stosowania linii kablowych, co spowodowało wzrost pojemności sieci. Im większą pojemność sieci tym większy prąd zwarcia jednofazowego, który z reguły nie powinien przekraczać 50A. Stosowane są nadal w górnictwie, oraz tam gdzie ograniczenia co do maksymalnego prądu zwarcia jednofazowego nie są przestrzegane.

Rys. 1. Sieć o izolowanym punkcie gwiazdowym Fig.1. Network with isolated neutral point

Podstawowymi zaleta tego typu sieci są względy ekonomiczne, eksploatacyjne oraz względy bezpieczeństwa. Sieci o izolowanym punkcie neutralnym jest tańsza w wykonaniu niż sieci z punktem uziemionym, ze względu na konieczność stosowania w sieciach z uziemionym punktem neutralnym skomplikowanych układów uziemiających. Do zalet eksploatacyjnych zaliczyć możemy małą wrażliwość na zwarcia oporowe oraz co bardzo ważne stosunkowo łatwą lokalizację zwarć doziemnych oraz fakt, że nie wymaga jest do tego dodatkowa specjalistyczna aparatura. Do zalet należy także mniejsze w porównaniu do innych typów sieci zagrożenie porażeniem.

Niestety pomimo tych zalet sieci o izolowanym punkcie neutralnym posiadają również dużo wad, podstawowe z nich to:

- duży współczynnik przepięć podczas doziemień (3.5-4.5)

- zmniejszona możliwość samolikwidacji zwarć przy znacznych wartościach prądu ziemnozwarciowego,

- wysoki poziom i wielokrotność przepięć, prowadzących do zwarć podwójnych i wielokrotnych,

- utrudnienie lokalizacji doziemionej linii napowietrznej przy małych wartościach prądu

ziemnozwarciowego,

- zagrożenie porażeniowe przy dłuższym doziemieniu w sieci napowietrznej.

3.1. SIEĆ Z PUNKTEM GWIAZDOWYM UZIEMIONYM PREZ DŁAWIK KOMPENSACYJNY

Sieci z punktem neutralnym uziemionym przez dławik kompensacyjny powstały w wyniku modyfikacji sieci pracujących z izolowanym punktem neutralnym. Ten sposób uziemienia punktu neutralnego jest realizowany poprzez uziemienie punktu neutralnego transformatora po stronie średniego napięcia poprzez dławik gaszący. Dławik gaszący w takim układzie spełnia kilka funkcji:

- ogranicza prąd ziemnozwarciowy do poziomu resztkowego,

- wprowadza do sieci prąd indukcyjny płynący podczas zwarcia jednej fazy z ziemią, co powoduje zmniejszenie wartości wypadkowego prądu ziemnozwarciwoego do wartości resztkowej,

- w większości przypadków uzwojenie transformatora zasilającego sieć SN po stronie wtórnej jest połączone w trójkąt, w związku z tym, w celu podłączenia dławików stosuje się dodatkowy transformator uziemiający, który jednocześnie jest wykorzystywany jako transformator potrzeb własnych.

Rys. 2. Sieć z punktem gwiazdowym uziemionym przez dławik kompensacyjny Fig.2. Network with neutral point grounded by compensation choke

Do zalet tego typu sieci zaliczyć niewątpliwie można zmniejszanie wartości prądów ziemnozwarciowych dzięki zastosowaniu dławików gaszących, co za tym idzie, wraz ze zmniejszaniem prądów ziemnozwarciowych, zmniejszenie rozmiarów uszkodzeń kabli mogących wystąpić w czasie doziemienia. Zmniejszenie prądów zwarciowych to również zmniejszenie zagrożenia porażeniowego. Ze względu na możliwość likwidacji zwarć doziemnych przemijających samoczynnie jak i przy pomocy automatyki Samoczynnego Ponownego Załączenia (SPZ) znalazły one szerokie zastosowanie w sieciach napowietrznych. Do ciekawych cech tego typu sieci należy możliwość dalszego zasilania odbiorców w przypadku wystąpienia na linii pojedynczego doziemienia, co jest szczególnie ważne patrząc pod kątem zapewnienia ciągłości dostaw energii.

Główne wady sieci kompensowanych zależą od dokładności kompensacji, tj. wartości prądu resztkowego i zaliczamy do nich:

- niedokładną kompensację, której skutkami są duże wartości prądów resztkowych, co w konsekwencji prowadzi do braku możliwości samoistnej likwidacji doziemień,

- liczne przepięcia, które w konsekwencji powodują zwarcia wielokrotne.

3.2. SIEĆ Z PUNKTEM GWIAZDOWYM UZIEMIONYM PREZ REZYSTOR

Sieci uziemione przez rezystancję rozwinęły się (podobnie jak sieć kompensowana powstała w wyniku modyfikacji sieci o izolowanym punkcie neutralny) poprzez modyfikację sieci kompensowanych. Zastosowanie rezystora pozwoliło ograniczyć czas trwania i wytłumienie przepięć towarzyszących doziemieniom. Tego typu sposób uziemienia jest głównie stosowany w sieciach kablowych, gdzie można sobie pozwolić na duże prądy doziemienia nie powodując przy tym zagrożenia porażeniowego. Dodatkowo dzięki możliwości zastosowaniu żył powrotnych lub powłok metalowych w kablach elektroenergetycznych, wartości napięć rażeniowych są z reguły kilkukrotnie mniejsze od wartości dopuszczalnych.

Rys. 3. Sieć z punktem gwiazdowym uziemionym przez rezystor Fig.3. Network with neutral point grounded by resistor

3.3.1. DOBÓR REZYSTORA UZIEMIAJĄCEGO

Rezystory uziemiające dobierane są tak, aby stosunek prądu rezystora do prądu pojemnościowego sieci wynosił od 1 do 1,5. W wyniku zastosowanie rezystora uziemiającego prądy doziemne osiągają stosunkowo duże wartości (graniczna wartość to 500A), co stanowi zarówno wadę jak i zaletę tego typu sieci. Wadą jest wysoka wartość graniczna która ze względu na zagrożenie porażeniowe praktycznie uniemożliwia stosowanie tego typu uziemienia w liniach napowietrznych, z drugiej strony takie wysokie wartości prądów doziemienia są zaletą dla zabezpieczeń, ponieważ pozwala to na zastosowanie prostych , a co za tym idzie tanich rozwiązań, takich jak np. zabezpieczenia nadprądowe czy kierunkowe.

4. SPOSOBY DETEKCJI ZWARĆ DOZIEMNYCH W SIECIACH SN