Perché il punto neutro del trasformatore deve essere messo a terra a volte ma non sempre?

Per gli elettricisti-e gli operatori dei sistemi di alimentazione in loco, persiste una confusione comune: "A volte è necessario mettere a terra il punto neutro del trasformatore, a volte no. Come giudicare? È più sicuro finché è collegato a terra?"

Questa non è una domanda banale. Molti-elettricisti sul posto sono stati ingannati dal detto: "Il punto neutro deve essere messo a terra, altrimenti non è sicuro". Sembra ragionevole, ma in realtà, se si commette un errore nel tipo di sistema e nella logica di protezione, nella migliore delle ipotesi si causerà un guasto della protezione e nel peggiore dei casi si brucerà l'apparecchiatura, soprattutto per apparecchiature chiave come il trasformatore di alimentazione a secco.

Oggi chiariremo la logica tecnica del "se il punto neutro è messo a terra o meno" dal punto di vista del sistema e combineremo scenari applicativi pratici del trasformatore di tipo a secco da 300 kva e del trasformatore di potenza di tipo a secco per aiutarvi a evitare malintesi e garantire un funzionamento sicuro e stabile del sistema di alimentazione.

I. Malinteso: adattamento del sistema di messa a terra del punto neutro

Molte persone vedono che il punto neutro del trasformatore di distribuzione è messo a terra e pensano che questa debba essere la "risposta standard". Tuttavia, ignorano un fatto fondamentale: il metodo di messa a terra del punto neutro non è fisso, ma è determinato dal livello di tensione del sistema, dalle caratteristiche del carico e dai requisiti operativi.

Ad esempio, nel sistema di distribuzione dell'energia a bassa-tensione (sistema TN-S), il punto neutro deve essere messo a terra direttamente per formare un circuito di protezione completo, garantendo che si formi un circuito di corrente di terra quando la linea N (linea PEN) viene interrotta, in modo da evitare l'elettrificazione delle apparecchiature e il rifiuto della protezione. Questo requisito è applicabile anche al trasformatore di alimentazione di tipo a secco utilizzato in scenari a bassa-tensione, inclusiTrasformatore di tipo secco da 300 kva.

Nel sistema di distribuzione dell'energia da 10 kV, in particolare nel sistema di cavi urbano con grande corrente capacitiva, il punto neutro deve essere messo a terra tramite una bobina di soppressione dell'arco (messa a terra induttiva ad alta-impedenza, non messa a terra con resistenza). La bobina di soppressione dell'arco compensa la corrente di terra capacitiva per sopprimere la riaccensione dell'arco e migliorare la continuità dell'alimentazione. Ciò è fondamentale per il funzionamento sicuro del trasformatore di potenza a secco nei sistemi di media-tensione.

Un malinteso comune è che la "messa a terra ad alta-resistenza" e la "messa a terra della bobina di soppressione dell'arco" vengono confuse. In effetti, è necessario chiarire: la bobina di soppressione dell'arco è un tipo di messa a terra induttiva ad alta-impedenza, la cui funzione principale è quella di compensare la corrente di terra capacitiva, piuttosto che la messa a terra resistiva che controlla la corrente di guasto attraverso la resistenza.

II. Principio: due direzioni di scopo della messa a terra del punto neutro

Per giudicare se il punto neutro del trasformatore deve essere messo a terra, dobbiamo prima comprendere la motivazione progettuale della messa a terra del punto neutro, che è anche la chiave per garantire il funzionamento sicuro di apparecchiature come il trasformatore a secco da 300 kva.

Scopo 1: Formare un percorso di azione di protezione (specialmente nel sistema TN)

Se l'involucro di un dispositivo è messo a terra (linea PE) ma il punto neutro non è messo a terra, quando la linea zero (linea PEN) è interrotta, la corrente di dispersione non può formare un anello e il dispositivo di protezione (come un dispositivo di protezione dalle perdite, un dispositivo di protezione da sovracorrente) non può rilevare la corrente di guasto e quindi si rifiuta di agire. Questa è la logica fondamentale secondo cui il punto neutro deve essere messo a terra nei sistemi di distribuzione dell'energia a bassa-tensione (TN-S, TN-C, TN-C-S).

Per i trasformatori di potenza a secco utilizzati in scenari industriali e commerciali a bassa-tensione, come i trasformatori a secco da 300 kva, la messa a terra diretta del punto neutro è la premessa per garantire l'azione affidabile del dispositivo di protezione. Una volta che il punto neutro non è messo a terra, ciò equivale alla disconnessione del circuito di corrente di guasto, con il risultato che l'apparecchiatura viene elettrificata ma non scatta, il che comporta grandi potenziali rischi per la sicurezza.

Scopo 2: limitare la corrente di guasto verso terra e la sovratensione del sistema di controllo

Nei sistemi a media-tensione (come 6~35 kV), una messa a terra eccessivamente rigida (ovvero, una messa a terra diretta) può causare problemi: un'eccessiva corrente di messa a terra danneggerà l'isolamento di apparecchiature come il trasformatore di alimentazione a secco; una grande corrente istantanea porterà alla riaccensione dell'arco e brucerà l'isolamento; il sistema non può consentire l'intervento immediato per una sola messa a terra (ad esempio utenze di carichi importanti).

Pertanto, tali sistemi utilizzano principalmente due metodi di messa a terra: messa a terra tramite resistenza e messa a terra della bobina di soppressione dell'arco. La messa a terra della resistenza controlla la corrente di guasto da decine a centinaia di A, evitando un impatto eccessivo di corrente sulle apparecchiature; La messa a terra della bobina di soppressione dell'arco utilizza la corrente induttiva per compensare la corrente di dispersione capacitiva, sopprimere gli archi e mantenere l'alimentazione, che è particolarmente adatta per sistemi con più linee di cavi.

III. Metodi pratici di radicamento e relazioni corrispondenti

IV. Caso: mancata corrispondenza tra il metodo di messa a terra e il valore di impostazione della protezione

Vale la pena prestare attenzione a un vero-incidente sul posto: un trasformatore di distribuzione dell'alimentazione da 10 kV è stato originariamente progettato per essere "messo a terra tramite una bobina di soppressione dell'arco", ma a causa di negligenza nei successivi disegni costruttivi della trasformazione, il-sito è stato collegato alla "messa a terra diretta", mentre il valore di impostazione della protezione è rimasto invariato.

Un giorno, nel sistema si è verificata una-messa a terra monofase. Il valore di impostazione della protezione non ha soddisfatto la condizione di attivazione di un guasto di corrente così grande, che alla fine ha portato al rifiuto della protezione di agire, l'intero ramo è stato bruciato e il trasformatore di alimentazione di tipo a secco è stato guasto.

Conclusione della revisione: "La mancata corrispondenza tra il valore di impostazione della protezione e il metodo di messa a terra del sistema è la causa principale dell'incidente."

Conclusione

In breve, il metodo di messa a terra del punto neutro del trasformatore è il risultato della decisione congiunta della forma di messa a terra del sistema di distribuzione dell'energia, della logica di protezione e della strategia di alimentazione. È impossibile giudicare "se radicarsi o meno" isolatamente.

Che si tratti di un trasformatore di tipo a secco da 300 kva o di un trasformatore di potenza di tipo a secco di grande-capacità, nel giudicare il metodo di messa a terra del punto neutro è necessario considerare in modo completo i seguenti punti: se si tratta di un sistema TN; se esiste un requisito di compensazione per la soppressione dell'arco; come impostare il valore di impostazione della protezione; se è presente una rottura della linea PEN o una corrente capacitiva ad alta-tensione. Se qualche collegamento è sbagliato, il dispositivo di protezione "vedrà ma non agirà" e il pericolo nascosto sarà maggiore.

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