Как достигается переход от трехфазного распределения без нейтрали к трехфазному потреблению с нейтральным?

Типичная распределительная сеть поставляет 6 или 10 кВ переменного тока на подстанцию ​​рядом с потребителями. Обычно это делается с трехфазной линией без нейтрали - только три провода идут параллельно. Тогда есть трансформатор, который понижает напряжение примерно до 110 или 230 В переменного тока.

Потребители, как правило, имеют однофазную нагрузку, и поэтому здесь идет нейтраль - теперь у нас есть три фазных провода и нейтральный провод в качестве выхода трансформатора, и эти однофазные нагрузки от разных потребителей подключены к фазам в циклическом режиме, так что ток в нейтрали, как мы надеемся, сведен к минимуму, а фазы проводят одинаковые токи. Тем не менее, если нагрузка не будет идеально сбалансирована, разные фазы будут проводить разные токи на вторичной стороне трансформатора, а разница - это ток, протекающий через нейтраль.

Как это решается на первичной стороне и линии высокого напряжения, где есть только три фазовых провода и нет нейтрального провода?

Типичная дистрибьюторская сеть в Австралии будет выглядеть примерно так:

Секция «MV» представляет собой трехпроводную систему, соединенную треугольником, поэтому вы правы, утверждая, что нет нейтрального провода. Тем не менее, это путь , по нейтральному или «нулевой последовательности» тока текут к земле, через заземление «зиг-заг» трансформатор , который установлен для этой цели. (Причины установки заземляющего трансформатора заслуживают отдельного вопроса и ответа.)

Существует несколько явлений, которые могут привести к возникновению тока нейтрали на линии электропередачи среднего напряжения, но несбалансированные нагрузки низкого напряжения, которые вызывают ток, протекающий в точке звезды / нейтрали низкого напряжения, не вызывают ток нейтрали среднего напряжения .

Это почему?

На рисунке выше показана дельта-система высокого напряжения с заземленной звездой. Существует однофазная нагрузка, которая потребляет 1 единицу (1 pu) тока от обмотки низкого напряжения 1, при этом ток возвращается через нейтраль низкого напряжения.

Что происходит на HV?

Каждая из обмоток ВН и НН трансформатора магнитно связана железными сердечниками, поэтому должен применяться закон «баланса ампер-витков». Т.е. сохранение энергии применяется между парами обмоток ВН и НН, HV1-LV1, HV2-LV2 и HV3-LV3.

Это означает, что ток 1 pu на обмотке LV 1 должен быть сбалансирован током 1 pu на обмотке HV1. И поскольку ток не течет в LV2 или LV3, ток не может течь и в HV2 или HV 3.

По закону Кирхгофа ток 1 pu в обмотке HV1 должен быть получен из линии ВН L1 и линии В2 L2. Это:

Для системы Delta-HV с заземленной звездой-НН однофазные нагрузки НН отображаются как межфазные нагрузки в системе ВН.

Это отвечает на ваш первоначальный вопрос: независимо от того, насколько несбалансирована нагрузка на стороне НН, ток НН не будет течь на стороне ВН, поэтому нейтральный провод не требуется.

Это приводит к вопросу: «Если в системе, соединенной треугольником, никакой нейтральный провод не требуется, зачем нам ставить на него заземляющий трансформатор?»

Я могу подумать о нескольких причинах - хотя я не уверен в этом, поэтому не цитируйте меня здесь ...

1. Без подключения к земле дельта-сеть будет плавать относительно земли и может иметь любой произвольный потенциал относительно земли. Т.е. система среднего напряжения может подняться до 132 000 В над уровнем земли. Заземляющий трансформатор необходим для заземления системы среднего напряжения и предотвращения ее всплытия до опасного напряжения.
2. «Нейтральные» тока нулевой последовательности у потока в сети MV, то есть от емкостной линии тока зарядки. (Изменить 2015-09-22: Зарядный ток сбалансирован при нормальных условиях.) Заземляющий трансформатор дает возможность использовать эти токи нулевой последовательности.
3. Заземляющий трансформатор будет наиболее привлекательным обратным каналом для любого тока короткого замыкания, возникающего в результате замыкания на землю. Так что это привлекательное место для установки реле обнаружения замыкания на землю.

$\Delta$

Ток не будет течь по двум другим фазам, и, следовательно, нагрузка не изменит напряжение на двух других линиях вторичной обмотки.

Для справки я получил эту картину от проф. Франко Мастри скользит .

Сторона первичного / высокого напряжения системы способна выдерживать дисбаланс фазных токов, но для оптимального использования ресурсов они должны быть сбалансированы. например, если каждая фаза имеет максимально допустимую нагрузку, скажем, 1000А, тогда, если фактические токи равны 1000, 900, 1100, вам нужно уменьшить общую нагрузку, чтобы поддерживать максимальный ток на уровне <= 1000А, чтобы вы снизили коэффициент до 1000/1100 = 0,9091 в каждой фазе, что дает 909, 818, 1000 ампер или 2727А, а не 3000 условных максимумов, поэтому мощность составляет около 91% от требуемой.

Если вы подаете три фазы без нейтрали на первичную сторону трансформатора, подключенного к треугольнику, и подключаете три обмотки выходной фазы в режиме «звезда», вы получаете нейтраль (центральная точка треугольника) плюс 3 x фазы. Вторичные нагрузки должны быть сбалансированы, если требуются сбалансированные токи первичной фазы. Thusly: