Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune [621047]

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 3 |
Cuprins

1. Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 4
2. Moduri de tratare a neutrului rețelelor electrice ………………………….. ………………………….. …………… 6
2.1 Caracteristici generale ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 6
2.2. Nivelul supratensiunilor din rețea ………………………….. ………………………….. ………………………. 11
2.3. Nivelul curenților de defect ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 21
2.4. Riscul de electrocutare ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 26
2.5. Alte criterii în ado ptarea modului de tratare a neutului ………………………….. ……………………… 33
3. Tratarea neutrului rețelelor de medie tensiune ………………………….. ………………………….. ……………. 40
3.1. Rețele cu neutrul izolat ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 40
3.2. Rețele compensate ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 42
3.3. Rețele având neutrul trata t prin impedanță limitatoare ………………………….. ………………………. 49
3.4. Tratarea mixtă a neutrului ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 54
3.5. Rețele cu neutrul legat la pământ ………………………….. ………………………….. ……………………….. 55
4. Studiu de caz ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 57

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 4 |
1. Introducere

Punctul neutru este un nod comun al înfășurărilor polifazate ale u -nei surse de alimentare cu
energie electrică, fie ea transformator sau generator, și ale cărui diferențe de potențial față de oricare
dintre bornele exterioare sunt identice, în valoare absolută, în regimul normal de funcționare al rețelei.
În consecință, cea mai f recventă utilizare a acestui termen este în legătură cu schemele de conexiuni
ale echipamentelor care prezintă înfășurări trifaza te. Referitor la înfășurările fazelor acestor echi –
pamente, accesibilitatea neutrului implică existența unei conexiuni în stea (Y) sau în zig-zag (Z).
Conexiunea în triunghi (Δ) nu permite existența unui punct neutru natural.
Noțiunea de punct de nul sau, mai simplu, nulul rețelei nu trebuie la pământ, prin intermediul
unei rezistențe de valoare redusă, poate purta și denumirea de punct de nul.
În concordanță cu punctele de neutru și de nul, există conductoare ale rețelei, denumite astfel :
• Conductor de neutru (simbol N) – conductor legat la punctul neutru al rețelei și destinat
transportului energiei electrice. Conductorul de nul de lucru are aceeași destinație,
fiind, însă, conectat la un punct de nul din rețea.
• Conductor de nul de protecție (simbol PE) – conductor prin care se leagă carcasele
conductoare ale echipamentelor și consumatorilor din
• rețea la un punct de nul al aces teia.
• Conductor de nul folosit în comun (simbol PEN) – conductor care îndeplinește, în
același timp, funcțiile de conductor de nul de protecție și de conductor de nul de lucru.
Într-o rețea trifazată perfect izolată față de pământ, potențialul punctului ne utru (reprezentat
într-o diagramă fazorială prin punctul cen -tral al stelei tensiunilor sau centrul de greutate al sistemului
de tensiuni) nu este fix, el putând lua orice valoare, teoretic cuprinsă între zero și ten -siunea de fază a
rețelei. Astfel, în re gimul normal de funcționare al unei surse trifazate, perfect echilibrate, care
alimentează un circuit simetric cuprinzând linii electrice și consumatori simetrici, potențialul punctului
neutru este egal cu zero.
În aceste condiții, conductoarele neutre, î n cazul în care acestea există, nu sunt parcurse de
curent, iar punctele neutre ale transformatoarelor care au conexiune în stea vor avea un potențial nul,
în raport cu pământul. Acest fapt explică tendința denumirii incorecte a neutrului drept nul al rețe lei,
diferența dintre cele două noțiuni fiind prezentată anterior.
În condițiile ideale ale unei rețele perfect simetrice, din punctul de vedere al nivelului
tensiunilor și al intensităților curenților rezultă că este indiferent dacă neutrul transformatoar elor este
izolat sau legat la pământ, în regimul normal de funcționare al rețelei. Regimul ideal, presupus anterior,

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 5 |
în mod evident este unul ipotetic, în realitate potențialul punctului neutru fiind diferit de zero, fapt ce
determină circulația unor curen ți pe ramurile incidente acestui nod, chiar și în regimul normal de
funcționare al rețelelor trifazate.
Mărimea diferenței de potențial dintre punctul neutru și pământ, precum și a intensității
curenților care circulă prin conductoarele de nul sunt influe nțate atât de sursă, cât și de rețea, prin
dezechilibru respectiv nesimetrie, dar și de către parametrii electrici ai elementului de circuit aflat între
punctul neutru și pământ, adică de modul de tratare a neutrului rețelei .
Tratarea neutrului retelelor e lectrice reprezinta unul din factorii de care depinde siguranta în
alimentarea cu energie electrica a consumatorilor. Fenomenele ce se manifesta în aceasta instalatiile
de distributie influenteaza în mod nemijlocit principalii parametrii calitativi ai ener giei electrice livrate
catre consumatori si în mod deosebit, indicatorul ce caracterizeaza continuitatea în alimentarea cu
energie electrica.
Optiunea pentru un sistem de tratare sau altul, este rezultatul unui compromis facut între
exigentele ce decurg d in doua puncte de vedere:
A. punctul de vedere al furnizorului de energie electric ă:
• localizarea automata si selectiva a defectelor ;
• eliminarea automata si selectiva a defectelor ;
B. punctul de vedere al clientului :
• alimentarea fara întreruperi ;
• compat ibilitatea cu sistemele de distributie de pe platformele industriale.
Punctul neutru al înfasurarilor transformatoarelor si generatoarelor cu conexiune Y reprezinta
un punct median fata de cele trei faze al carui potential, de obicei, în regim de functiona re normal
simetric si sinusoidal, este egal cu potentialul pamântului. În general, însa, în functie de legaturile
existente între sistemul trifazat si pamânt, potentialul punctului neutru fata de pamânt poate lua orice
valoare : corespunzator, întregul pot ential al sistemului trifazat se poate " deplasa " fata de potentialul
pamântului. Deplasarea punctului neutru al unui sistem trifazat este dat de modul în care se realizeaza
legatura dintre punctul neutru si pamânt.
Daca se realizeaza o legatura electrica de o impedanta oarecare între neutrul transformatorului
si pamânt, aceasta va tinde sa "tina" potentialul neutrului egal cu cel al pamântului. Cu cât impedanta
de legatura este mai mica, cu atât caderea de tensiune pe ea este mai mica si posibilitatea de a "tine"
neutrul la potentialul pamântului este mai eficace.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 6 |
2. Moduri de tratare a neutrului rețelelor electrice
2.1 Caracteristici generale

Termenul mod de tratare a neutrului rețelelor electrice îl înlocu -iește, în majoritatea situațiilor,
pe acela de mod de funcționare a neutrului rețelei , chiar dacă, în cazul rețelelor având neutrul izolat,
tratarea neutrului nu este asociată, practic, cu nici o măsură tehnică, relativ la punctul neutru. Soluțiile
posibile de tratare a neutrului rețelelor electrice s e deosebesc printr -o serie de elemente, cele mai
importante putând fi grupate în următoarele categorii:
• costurile investițiilor;
• condițiile tehnice de funcționare a rețelelor;
• continuitatea în alimentarea consumatorilor;
• electrosecuritatea;
• compatibilitat ea electromagnetică;
• influența asupra mediului ambiant.
În mod concret, aceste categorii și factorii aferenți fiecărei categorii în parte sunt în strânsă
interdependență, decizia de adoptare a unui anumit mod de tratare a neutrului rezultând, ca un optim,
din analiza influenței pe care o manifestă următorii parametri:
• nivelul supratensiunilor de frecvență industrială ce pot să apară într -o rețea dată, în
contextul coordonării izolației acesteia și al asigurării unei calități adecvate a energiei
furnizate co nsumatorilor;
• nivelul supratensiunilor de trăsnet ce se propagă, din rețelele de înaltă și medie tensiune,
către consumatori;
• nivelul supracurenților determinați de producerea unor nesimetrii, în strânsă legătură cu
dimensionarea corectă a circuitelor prim are, a aparatajului și a sistemelor de protecție, cu
riscul de producere a unor incendii și explozii, precum și cu riscul de producere a
accidentelor prin electrocutare;
• asigurarea continuității în alimentarea consumatorilor;
• posibilitatea detectării și de conectării rapide și selective a tronsoanelor de rețea în care s –
a produs un defect;
• nivelul tensiunilor accidentale de atingere și de pas, respectiv intensitatea curentului care
se închide prin om, în cazul atingerilor directe și indirecte, în strânsă leg ătură cu măsurile
tehnice și organizatorice de protecție împotriva electrocutărilor;

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 7 |
• siguranța în funcționare, disponibilitatea, fiabilitatea și mentenabilitatea, criterii care în
cazul rețelelor de joasă tensiune depind, pe lângă o serie de parametri gene rali, și de o
serie de parametri specifici, precum tipul clădirilor în care se află instalațiile și
caracteristicile consumatorilor racordați la acestea;
• nivelul perturbațiilor propagate pe conductoarele rețelei și aria de propagare a acestora;
• perturbații le electromagnetice induse în liniile de comunicații și de transfer de date,
învecinate rețelei de distribuție a energiei electrice;
• cheltuielile de investiție și de exploatare;
• impactul ecologic direct, dar și de natură estetică, al instalațiilor rețelei – stații, posturi de
transformare și linii electrice.
Din cele prezentate anterior, se poate constata că problemele legate de modul de tratare a
neutrului fac referire la oricare dintre regimurile de funcționare ale rețelelor electrice, fiind necesare
precauții și analize mai aprofundate mai ales în regimurile nesimetrice de defect, de producerea cărora
sunt responsabile mai ales rețelele și consumatorii, aportul surselor, în acest sens, fiind, ]n mod practic,
neglijabil. Cele mai frecvente regimuri de aces t fel sunt defectele nesimetrice transversale, la pământ.
Mărimea impedanței dintre punctul neutru și pământ are o influență decisivă asupra nivelului
curenților și tensiunilor, pe durata defectului, cu toate consecințele care derivă din aceasta. În funcți e
de modul de realizare și de mărimea acestei impedanțe, se disting diverse moduri de tratare a neutrului
rețelelor electrice, acestea fiind prezentate în Tabelul 2.1.
Așa cum s -a arătat anterior, în cazul neutrului izolat nu se adoptă măsuri tehnice speci ale, între
punctul neutru și pământ neexistând un element fizic de circuit, ci doar o izolație capabilă să suporte
creșterile de potențial apărute, fie în regimul normal de funcționare, fie în regim de defect. Dacă
înfășurarea trifazată are conexiunea în t riunghi și nu există alt echipament cu conexiune în stea, atunci
neutrul izolat este și inaccesibil. În toate celelalte cazuri prezentate în Tabelul 2.1, neutrul poate fi
considerat ca fiind legat la pământ , adoptarea unor denumiri specifice fiind, totuși, necesară, datorită
multiplelor moduri de realizare a legării la pământ, precum și a implicațiilor corespunzătoare. Cel mai
simplu caz este acela al neutrului legat direct (metalic) la pământ , atunci când mărimea impedanței
conectate în punctul neutru, ZN, este egală cu aceea a instalației de legare la pământ de exploatare .
Legarea neutrului la pământ printr -o impedanță redusă se poate realiza atât prin intermediul unui
rezistor, cât și prin intermediul unei bobine. Mărimea impedanței elementului de circuit conectat între
punctul neutru al rețelei și pământ este fixă, indiferent de dimensiunile rețelei, aceasta depinzând
numai de tensiunea nominală a rețelei și de tipul constructiv al liniilor acesteia, respectiv linii electrice
aeriene sau linii electrice s ubterane sau în cablu .

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 8 |
Moduri de tratare a neutrului rețelelor electrice
Tabelul 2.1
Modul de tratare a
neutrului rețelei Mărimea
impedanței ZN Curentul de simplă
punere la pământ Schema de principiu
Izolat
(eventual inaccesibil) ∞ sub
5 ÷ 10 (30) A

Legat direct la pământ 0 1,5* ÷ 3* kA

Legat la pământ prin
impedanță redusă 1 ÷ 3 /V 300 ÷ 600 A
sau
500 ÷ 1500*A
Compensat
(bobină de stingere) 5 ÷ 100 /V în trepte:
1 ÷ 10 A;
continuu:
0 A.
Mixt
(bobină de stingere +
impedanță redusă) 1 ÷ 100 /V inițial:
0 ÷ 5 A,
apoi 300 A.
Notă : *) – în aceste cazuri neutrul poate fi considerat efectiv legat la pământ.

Neutrul compensat sau tratat cu bobină de stingere (numită și bobină Petersen ) se realizează
prin intercalarea între punctul neutru al rețelei și pământ a unei bobine cu miez de fier, având
inductanța variabilă, aceasta fiind dimensionată atât în funcție de tensiunea nominală a rețelei, cât și
în funcție de extinderea acesteia.
Soluția mixtă reunește două moduri de tratare pentru același punct neutru, folosite într -o
anumită secvență de manevre, în scopul cumulării avantajelor celor două soluții distincte . Cea mai
frecventă utilizare o are asocierea bobinei de stingere cu o impedanță de valoare redusă.
Fiecare dintre aceste moduri de tratare a neutrului are domenii pre -ferențiale de utilizare, fără
a fi excluse și unele suprapuneri. Chiar dacă adoptarea un ui anumit mod de tratare a neutrului unei
rețele are și o anumită doză de subiectivism, trebuie subliniat, totuși, faptul că alegerea soluției optime
este rezultatul considerării tuturor influențelor pe care le manifestă modul de tratare a neutrului asupra
rețelei, mai ales pe durata de existență unui defect transversal monofazat .
Factorii care determină o asemenea abordare a problematicii adoptării unui anumit mod de
tratarea a neutrului rețelei sunt:
• defectele transversale monofazate se produc cu o frecv ență mult mai mare, în raport cu
celelalte tipuri de defecte;
• evoluția defectelor transversale monofazate este decisiv influențată de mărimea
impedanței de tratare a neutrului rețelei, ZN.
R
S
T
N
R
S
T
R
S
T
N
ZN
R
S
T
R
S
T
LN
R
S
T
LN
RN

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 9 |
Observațiile anterioare, referitoare la adoptarea unui anumit mod d e tratare a neutrului rețelelor
electrice, și faptul că importanța unui anumit criteriu este considerată cu ponderi diferite, în diferite
sisteme electroeneregetice, sunt subliniate prin datele prezentate în Tabelele 2.2 și 2.3, referitoare la
modul de tra tare a neutrului adoptat în rețelele de medie tensiune și respectiv de joasă tensiune, în
diferite țări.

Modul de tratare a neutrului rețelelor publice de medie tensiune
Tabelul 2.2
Țara/
Tensiunea
nominală Tipul rețelei Sistemul de tratare a
neutrului Modul de
conectare a
carcaselor
echipam entelor Observații
Germania
10 și 20 kV aeriene și
subterane Izolat sau compensat
Id < 60 A Conectate la pământ
dacă
Id x RT < 250 V R0 < 2 Ω
sau
R0 < 5 Ω
Australia
11 și 12 kV aeriene și
subterane Direct legat la păm ânt
Id = câțiva kA Izolate, mai pu -țin
pentru cazul RT < 1
Ω R0 < 10 Ω
Belgia
6,3 și 11 kV aeriene și
subterane Tratat cu impe -danță de
limitare
Id < 500 A Izolate R0 < 5 Ω
Franța
20 kV aeriene și
subterane Tratat cu impe -danță de
limitare Izolate, mai p u-țin
pentru cazul
aeriene Id ≤ 300 A RT < 3 Ω R0 < 30 Ω
subterane Id ≤ 1000 A RT < 1 Ω R0 < 1 Ω
Anglia
20 kV aeriene și
subterane Legat direct la pământ
sau tra -tat cu impedanță
de limitare
Id < 1000 A Izolate, mai pu -țin
pentru cazul în care
RT < 1 Ω R0 < 25 Ω
Italia
10 și 20 kV aeriene și
subterane Izolat
Id ≤ 60 A Izolate R0 < 20 Ω
Irlanda
10 și 38 kV aeriene și
subterane Izolat la 10 kV și
compensat la 38 kV
Id < 10 A Izolate, mai pu -țin
pentru cazul în care
RT < 10 Ω Sunt specificații
referi toare la re -alizare
prizelor de pământ R0
Japonia
6,6 kV aeriene și
subterane Izolat
Id < 20 A Legate la pământ
RT < 65 Ω
Portugalia
10 ÷ 30 kV aeriene și
subterane Tratat cu impe -danță de
limitare Izolate, mai pu -țin
pentru cazul
RT < 1 Ω R0 < 20 Ω aeriene Id ≤ 300 A
subterane Id ≤ 1000 A
SUA
4 ÷ 25 kV aeriene și
subterane Direct legat la pământ
sau tra -tat cu impedanță
redusă
Id = câțiva kA Conectate la pământ La instalația de legare la
pământ a postului MV/JT
este conectat și neutrul
rețelei de joasă tensiune
Notații :
Id – intensitatea curentului de defect monofazat la pământ;
RT – rezistența in -stalației de legare la pământ la care se conectează carcasele echipamentelor și neutrul
rețelei de joasă tensiune;
R0 – rezistența instalației de legare la pământ de exploatare a părții de medie tensiune a postului de
transformare.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 10 |
Modul de tratare a neutrului rețelelor publice de joasă tensiune
Tabelul 2.3
Țara/
Tensiunea
nominală Sistemul de
tratare a
neutrului Observații
Germania
230/400 V TT și TN -C Schema TN este cel mai frecvent utilizată, existând conexiune la
pământ la consumatori chiar și în schema TN. R0 < 2 Ω.
Belgia
230/400 V TT Se utilizează relee diferențiale de curent rezidual reglate la IΔn =
30 mA, incluse în toate prizele inst alației. Rp < 100 Ω.
Spania
230/400 V TT Se utilizează relee diferențiale de curent rezidual reglate la IΔn =
30 mA, la capătul dinspre sursă al instalației. Rp < 800 Ω.
Franța
230/400 V TT Se utilizează relee diferențiale de curent rezidual reglate la IΔn =
30 mA, incluse în toate prizele instalației. Rp < 50 Ω.
Anglia
240/415 V TT și TN -C În rețelele de distribuție urbane se utilizează sche -ma TN -C,
fiind acceptate dezvoltări de maximum 15 % ale rețelei, în
schemă TN -S. Rp < 10 Ω.
În rețelele de distri buție rurale se utilizează schema TT.
Franța
230/400 V TT Se utilizează relee diferențiale de curent rezidual reglate funcție
de rezistența instalației de legare la pământ de protecție,
Rp: IΔn < 50/ Rp.
Pentru consumatorii la care nu există conexiune la instalația de
legare la pământ de protecție se utilizează relee diferențiale de
curent rezidual reglate la IΔn = 30 mA.
Japonia
100/200 V TT Se utilizează frecvent relee diferențiale de curent rezidual reglate
la IΔn = 30 mA. Rp < 100 Ω.
Norvegia
230/40 0 V IT Se utilizează relee diferențiale de curent rezidual reglate la
IΔn = 30 mA, numai pentru semnalizarea producerii simplei
puneri la pământ.
Dubla punere la pământ este rapid deconectată.
Portugalia
230/400 V TT Rezistența instalației de legare la pământ de protecție Rp < 50 Ω.
SUA
120/240 V TN-C Carcasele consumatorilor de joasă tensiune se leagă la
conductorul de nul, utilizat în comun.
Conexiunea la pământ de pe partea de joasă tensiune este
comună cu aceea de pe partea de medie tensiune a post urilor de
transformare.
Notații :
TT – schemă de funcționare în care atât neutrul sursei de joasă tensiune, cât și carcasele
conductoare ale consumatorilor sunt legate la pământ;
TN – schemă de funcționare în care neutrul sursei de joasă tensiune este le gat la pă -mânt, iar
carcasele conductoare ale consumatorilor sunt legate la nul. Conductorul de nul poate fi utilizat
în comun, în scop de protecție și de alimentare (scheme TN -C) sau pot exista conductoare de nul
separate (scheme TN -S);
IN – schemă de fu ncționare în care neutrul sursei de joasă tensiune este izolat față de pământ, iar
carcasele conductoare ale consumatorilor sunt legate la o instalație de le -gare la pământ de
protecție.
IΔn – intensitatea curentului de acționare a releelor diferențiale de curent rezidual, în ca -zul
producerii unui dezechilibru datorat circulației unui curent prin pământ; R0 – re-zistența
instalației de legare la pământ de exploatare; Rp – rezistența instalației de le -gare la pământ de
protecție.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 11 |
2.2. Nivelul supraten siunilor din rețea

Deteriorarea izolației unei faze a rețelei trifazate este un eveniment care se poate produce cu
mult mai mare probabilitate decât defectarea simultană a izolației pe două sau trei faze. Cauzele
producerii unui defect de izolație sunt mu ltiple, iar consecințele apariției unui asemenea eveniment
constau în modificări ale tensiunilor și intensităților curenților în rețeaua afectată, modificări a căror
importanță depinde de mărimea impedanței defectului și a aceleia de tratare a neutrului re țelei.
Nivelul supratensiunilor în regim de defect monofazat este decisiv pentru alegerea nivelului
de izolație al rețelei și, implicit, pentru alegerea corespunzătoare a descărcătoarelor cu rezistență
variabilă (care asigură protecția echipamentelor rețel ei la supratensiuni tranzitorii, așa cum sunt
supratensiunile de trăsnet și cele de comutație).
De asemenea, nivelul supratensiunilor de frecvență industrială, mai ales în rețelele de
distribuție de joasă tensiune, este esențial pentru asigurarea unui niv el corespunzător al siguranței
împotriva electrocutării. Rezultă astfel că este necesară atât cunoașterea nivelului supratensiunilor care
se produc la frecvență industrială, cât și a nivelului supratensiunilor tranzitorii.
Procedeul uzual de analiză a regi murilor nesimetrice, inclusiv în ceea ce privește nivelul
supratensiunilor, este acela al utilizării metodei componentelor simetrice. În cazul în care rețeaua
prezintă o nesimetrie naturală accentuată, o altă posibilitate de abordare analitică a regimurilo r
nesimetrice este aceea a utilizării componentelor modale. În cazul utilizării metodei componentelor
simetrice, se poate demonstra că, în cazul defectelor transversale monofazate, cele trei scheme
echivalente de secvență sunt conectate în serie (Figura 2.1a), iar în cazul dublelor puneri la pământ,
cele trei scheme echivalente de secvență sunt conectate în paralel (Figura 2.1.b).

Figura 2.1 Modul de conectare a schemelor echivalente de secvență pentru studiul regimului
permane nt de scurtcircuit monofazat (a) și dublă punere la pământ (b).
Uk0
Ukd
Uki
Ukh
Zkd
Zki
Zkh
Ikd
Iki
Ikh
~
Uk0
Ukd
Uki
Ukh
Zkd
Zki
Zkh
Ikd
Iki
Ikh
~
a)
b)

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 12 |
Dacă se cunosc impedanțele echivalente de secvență directă, inversă și homopolară (
dkZ ,
ikZ
și respectiv
hkZ ), precum și tensiunea la lo cul producerii nesimetriei, din regimul de funcționare
anterior apariției acesteia (
0kU ), atunci pot fi determinate tensiunile, în componente de secvență (
dkU
,
ikU ,
hkU ), la locul producerii defectului, pentru ca, ulterior, prin intermediul matricelor de
transformare din componente simetrice în componente de fază, să se poată determina tensiunile în
componente de fază, la locul de defect.
În cazul defectelor metalice, tensiunea faze i cu defect, la locul producerii acestuia, este nulă (
0kRU
), iar tensiunile față de pământ ale fazelor sănătoase ating valori dependente de modul de
tratare a neutrului rețelei, de puterea sursei de alimentare, de lungimea liniilor etc. A stfel, în condițiile
neglijării componentelor de tip rezistiv ale tuturor impedanțelor echivalente ale elementelor rețelei și
ale considerării unei puteri suficient de mari a surselor încât ponderea reactanțelor acestora, în
reactanța echivalentă totală, s ă fie mică (
i d k k X X ), atunci tensiunile fazelor sănătoase sunt date de
relații de forma:





23
223
0 ,jX XXU U
h dh
TS
k kk
k k  . (2.1)
Modulul acestor tensiuni este dat de următoarea relație:

h dh h d d
TS
k kk k k k
k kX XX XX X
U U 
2) (32 2
0 , . (2.2)
Dacă regimul imediat anterior producerii defectului era un regim normal de funcționare, astfel
încât tensiunea
0kU nu depășește valoarea corespunzătoare a tensiunii celei mai ridicate a reț elei
respective, și, în plus, dacă se notează cu
Xk raportul dintre reactanțele echivalente ale schemelor de
secvență homopolară și directă (
d h k k X X X k / ), atunci relația factorului de supratensiune,
corespunzător fazelor sănă toase, devi -ne de forma:
2132

XX X FN
Ukk kk
. (2.3)
În Figura 2.2 este reprezentată dependența factorului de supratensiune de raportul dintre
reactanțele echivalente de secvență homopolară și directă ale rețelei, în condițiile producerii unei
nesimetrii transversale monofazată și în ipoteza simplificatoare a neglijării tuturor rezistențelor
schemei, pentru întreg domeniul de variație a raportului
d h k k X X X k / , acoperind, astfel, toate

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 13 |
posibil itățile reale de tratare a neutrului rețelelor electrice, fie ele de transport sau de distribuție a
energiei.

Figura 2.2 Dependența factorului de supratensiune temporară corespunzător defectului
transversal monofazat de rapor tul k X.

În cazul dublei puneri la pământ, schemele echivalente de secvență directă, inversă și
homopolară sunt conectate în paralel, în raport cu locul producerii nesimetriei. Dacă se neglijează toate
rezistențele, inclusiv aceea a arcului electric de def ect, iar puterea surselor se consideră sufi -cient de
mare încât reactanțele echivalente de secvență directă și inversă să fie, practic, egale (
i d k k X X ),
atunci tensiunile fazelor cu defect vor fi nule, la locul producerii acestuia, iar tens iunea relativă a fazei
speciale poate fi calculată cu o relație de forma:
1 23 2

XX FN
Ukkk
. (2.4)
în care
d h k k X X/X k , iar raportarea este făcută la tensiunea
0kU .
Pentru toată gama de moduri de tratare a neutrului întâlnite în rețelele reale, dependența
factorului de supratensiune din regimul nesimetric de dublă punere la pământ de raportul
Xk este dată
în Figura 2.3. Din analiza reprezentărilor grafice date în F igurile 2.2 și 2.3 rezultă că nivelul
supratensiunilor temporare generate de defectele transversale monofazate este mai mare, în
majoritatea situațiilor, decât acela corespunzător dublelor puneri la pământ. Așa cu se poate observa,
însă, din Figura 2.4, ex istă, totuși, un domeniu de valori ale parametrului
Xk (domeniu notat cu ∆ kX
și cuprins între 1 și 4,4), care corespunde unor situații reale de tratare a neutrului rețelelor electrice,
pentru care nivelul supra -tensiunilor datorate dubl ei puneri la pământ este mai mare decât acela datorat
defectului transversal monofazat.
012345
-20 -16 -12 -8 -4 0 4 8 12 16 20
kUFN (u.r.)
kX = X kh/Xkd
√3
√3/2
-2

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 14 |

Figura 2.3 Dependența factorului de supratensiune temporară corespunzător dublei puneri
la pământ de raportul k X.

Trebuie subliniat, în să, că reprezentarea grafică din Figura 2.4 corespunde cazului neglijării
tuturor pierderilor din elementele constructive ale rețelei, a rezistenței defectului și a pământului.
Considerarea pierderilor conduce, în general, la reducerea nivelului supratensi unilor, acest fapt fiind
evident în cazul în care
Xk < 0. Există, totuși, anumite domenii de valori ale parametrului
Xk pentru
care considerarea pierderilor conduce la valori mai mari ale factorilor de supratensiune decât în cazul
neglijării acestora. Asemenea situații pot să apară numai în domeniul de valori supraunitare ale
parametrului
Xk .

Figura 2.4 Dependența factorilor de supratensiune temporară, corespunzători n esimetriilor transversale
în rețele cu neutrul legat la pământ direct sau printr -o anumită impedanță, de raportul k X:
1- defect monofazat; 2 – defect bifazat cu pământ .

Domeniul de valori ( -, +) ale parametrului
Xk acoperă toate mo durile posibile de tratare a
neutrului rețelelor electrice, pentru orice dispunere a defectului transversal în rețea. Gama de valori
012345
-20 -16 -12 -8 -4 0 4 8 12 16 20
kX = Xkh /Xkd
kU2FN (u.r.)
1,5
-1/2
012
0 2 4 6 8 10
1
2
∆kX
kUFN ; kU2FN
(u.r.)
kX =
Xkh/Xkd

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 15 |
ale parametru -lui
Xk , corespunzătoare rețelelor reale, poate fi împărțită, în funcție de modul de trata re
a neutrului, astfel:
• Pentru cazul neutrului izolat , în schema de secvență homopolară ele -mentul principal
rămâne capacitatea față de pământ a rețelei ( C0) și, ca urmare, reactanța capacitivă are
semnul „ -”, iar
Xk < 0. În situațiile r eale, parametrul
Xk ia valori mari, către limita din
stânga a abscisei sistemului de axe de coordonate, acestea fiind invers proporționale cu
mărimea capacității C0;
• Pentru neutru legat direct la pământ , parametrul
Xk ia valori de ordinul câtorva unități, în
mod uzual cuprins între 1 ÷ 3. Dacă rețeaua are în componența sa multe transformatoare
cu neutrul legat direct la pământ, precum și linii de lungime relativ mică, atunci sunt
posibile și valori ale parametrului kX mai mici decât 1;
• Pentru neutru legat la pământ prin impedanță redusă , raportul kX ia valori cuprinse între 3
și 10, fiind cu atât mai mare cu cât impedanța conectată între punctul neutru al sursei și
pământ este mai mare;
• Pentru neutru compensat (tratat cu bobină de stingere) , factorul
Xk ia cele mai mari valori,
mărimea acestora fiind invers proporțională cu abaterea de la acordarea perfectă a bobinei.
În regim de supracompensare
Xk > 0, iar în regim de subcompens are
Xk < 0.
Examinând graficul dependenței supratensiunilor de regim nesimetric permanent în funcție de
raportul
d h k kX/X , (Figura 2.2 și Figura 2.3), se observă că, în cazul neutrului izolat sau tratat cu
bobină de stinger e, factorul de supratensiune variază între limite largi, la defect monofazat tensiunile
fazelor sănătoase devenind egale cu tensiunea de linie.
O asemenea comportare a rețelei, în ceea ce privește supratensiunile temporare, nu este
convenabilă pentru aleg erea descărcătoarelor cu rezistență variabilă, reflectându -se în creșteri
nejustificate ale cheltuielilor pentru izolația elementelor componente ale rețelei. Pentru evitarea
acestui neajuns, a fost adoptată o clasificare a rețelelor în funcție de nivelul a cestor supratensiuni. Se
utilizează, în acest scop, noțiunea de factor de legare la pământ (kp), definit ca raport între tensiunea
de fază, în regimul normal de funcționare al rețelei, și tensiunea fază -pământ, pe fazele sănătoase, în
regim de defect trans versal monofazat. Din acest punct de vedere, rețelele electrice pot face parte din
una dintre următoarele două categorii:
• efectiv legate la pământ, dacă k p < 1,4 ;
• neefectiv legate la pământ, dacă k p > 1,4.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 16 |
Cu aproximație, valoarea
3 kX separă rețelele electrice în cele două categorii enumerate
anterior . Solicitarea de natură dielectrică nu este determinată numai de supratensiunile de frecvență
industrială, ci și de acelea tranzitorii. În acest sens, prezintă importanță determinarea valori lor maxime
ale supratensiunilor generate de regimurile tranzitorii având drept cauză un fenomen sau un proces
intern rețelei.
Abordarea analitică a regimului tranzitoriu de defect monofazat prezintă unele dificultăți
datorate, în principal, complexității s chemelor rețelelor reale. Pentru cazul cel mai simplu, al unei
singure linii alimentate de la o sursă unică, în condițiile neglijării pierderilor în elementele rețelei și
ale considerării unei perfecte simetrii ale acesteia și a sistemului de tensiuni care o potențializează,
schema electrică echivalentă este de forma celei prezentate în Figura 2.5.
Această schemă echivalentă este dată pentru cazul general, în care între punctul neutru al sursei
și pământ se află o inductivitate, corespunzătoare elementului de tratare a neutrului, iar semnificația
notațiilor este următoarea:
L – inductivitatea totală a unui circuit de fază, incluzând sursa, linia și consumatorii;
C – capacitatea totală dintre două faze ale rețelei;
C0 – capacitatea totală față de pământ a fi ecăreia dintre fazele rețelei;
LN – inductivitatea elementului de tratare a neutrului.

Figura 7.5 Schema electrică echivalentă a unei rețele la un moment de timp anterior producerii unui
eefect transversal monofazat
Dacă se co nsideră condițiile inițiale cele mai defavorabile ale producerii defectului metalic și
anume:
m RU u
și
2m
T SUu u , (2.5)
în care Um reprezentă valoarea de vârf a tensiunii de fază, atunc i schema echi -valentă a regimului
tranzitoriu de egalizare a tensiunilor pe capacitățile rețelei, determinat de șuntarea capacității față de
pământ a fazei defecte, devine de forma celei prezentate în Figura 2.6.
C0
~
~
~
uT
uS
uR
C0
C0
C
C
C
L
L
LN
L

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 17 |

Figura 2.6 Schema electrică echivalentă corespunzătoare regimului tranzitoriu
de egalizare a tensiunilor

După redistribuirea sarcinilor electrice, tensiunea de egalizare, la care rămân încărcate
capacitățile din schemă se calculează cu relația:
00
00 3
2 222232
CCCC U
CCUCUC
umm m
eg

, (2.6)
producerea defectului devine de forma celei prezentate în Figura 2.7, în care poate fi scris
următorul sistem de ecuații:





1 000 11
) (212 2
iiidtiCCUudtdiLdtdiL UdtdiLudtdiLUU
egN mmm
. (2.7)

Figura 7.7 Schema electrică echivalentă corespunzătoare regimului liber de defect monofazat la pământ

Sistemul de ecuații ( 2.7) se rezolvă utilizând calculul operațional și se obține următoarea relație
de calcul a componentei libere a regi mului tranzitoriu de producere a unui defect monofazat:

. cos) )( ()(1
00tCCLLCL LCUtu
NN
m l  (2.8)
C0

Um/2
2C0
2C
L/2
LN
L

-Um
3Um/2
-Um
Um/2

Um/2
2(C+C 0)
L/2
LN
L

-Um
Ueg
u
i
i1
i0

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 18 |
în care, semnificația notațiilor este următoarea:
Um – valoarea de vârf a tensiunii alternative de frecvență industrială;
L – inductivitatea echivalentă a sursei, a rețelei și a consumatorilor;
LN – inductivitatea elementului de tratare a neutrului rețelei;
C – capacitatea dintre fazele rețelei;
C0 – capacitatea fazelor rețelei în raport cu pământul;
1 – pulsație de regim lib er, dată de relația :

)CC)(L3L(LLL
0 NN 2
1  . (2.9)
Expresia (7.8) poate fi particularizată, pentru diferitele moduri de tratare a neutrului, astfel:
• pentru neutru legat la pământ direct, ( LN = 0):
tCCCUtum l 10
0cos )( 
, (2.10)
în care
) (1
02
10CCL
, (2.11)
• pentru neutru izolat ( LN
 ) sau compensat ( LN >> L ):
tCCCUtum l 11
00cos )( 
, (2.12)
în care

) (31
02
11CCL . (2.13)
Componenta forțată a tensiunii fazelor sănătoase a fost determinată anterior, prin analiza
regimului permanent de defect monofazat, astfel:
• pentru neutru legat la pământ: uf(t) = U mcost,
• pentru neutru izolat sau compensat: uf(t)=
3Umcost.
Valoarea maximă a tensiunii fază – pământ ( Umax) se obține prin sumarea amplitudinilor
oscilațiilor libere și forțate, rezultând, astfel:
• pentru neutru legat la pământ





0max 1CCCU Um
; (2.14)
• pentru neutru izolat sau compensat






00
max 3CCCU Um . (2.15)

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 19 |
Cele mai frecvent întâlnite valori ale raportului C/C 0, în rețelele de transport și de distribuție a
energiei electrice, sunt cuprinse între 1/3 și 1/4, rezultând, astfel, un factor maxim de supratensiune
tranzitorie ( Umax/Um), având următoarele valori:
• 1,2 ÷ 1,25 – în rețelele cu neutrul direct legat la pământ;
• 2,48 ÷ 2,53 – în rețelele cu neutrul izolat sau compensat.
În rețelele subterane, re alizate din cabluri cu câmp radial, capacita -tea dintre fazele rețelei este
mult inferioară capacității dintre faze și pământ ( C << C 0), astfel încât valorile factorul de
supratensiune rezultă:
• 1,00 – în cazul neutrului legat direct la pământ;
• 2,73 – în cazul neutrului izolat sau compensat.
Determinarea pe cale analitică a nivelului supratensiunilor de comutație este foarte dificilă, în
cazul considerării pierderilor din rețelele reale, cu structură complexă, iar abordarea analitică a
succesiunilor de r egimuri tranzitorii electromagnetice, determinate de producerea defectelor și
funcționarea automaticii și protecțiilor rețelei, este, practic, imposibilă. Succesiunile de regimuri
tranzitorii din rețelele electrice, determinate de producerea unor defecte ș i de funcționarea,
corespunzătoare, a sistemelor de protecție, pot fi, însă, analizate prin modelare și simulare asistată de
calculator. Pentru exemplificare, în Figura 2.8.a este dată reprezentarea grafică a succesiunii de
regimuri tranzitorii electromagn etice corespunzătoare producerii unei simple puneri la pământ, prin
arc electric intermitent, într -o rețea de medie tensiune având neutrul izolat, iar în Figura 2.8.b este dată
variația în timp a tensiunilor de fază, în cazul producerii unui scurtcircuit m onofazat, într -o rețea de
înaltă tensiune având neutrul direct legat la pământ
În cazul rețelelor cu neutrul izolat, regimul tranzitoriu de trecere de la funcționarea normală la
funcționarea în regim de simplă punere la pământ este un regim de scurtă dur ată, nedepășind, practic,
o perioadă a tensiunii alternative de frecvență industrială, atât la producerea defectului, cât și la
reaprinderea arcului electric de defect, așa cum se poate observa din Figura 2.8.a. Tensiunile fazelor
sănătoase se stabilizează , rapid, la o valoare egală cu tensiunea de linie (de √3 ori mai mare decât
tensiunea normală de serviciu), atât la apariția defectului, cât și la reaprinderea arcului electric de
defect.
Supratensiunile tranzitorii sunt semnificativ mai mari la reaprinder ea arcului electric de defect,
față de acelea corespunzătoare defectului inițial. Astfel, dacă factorul de supratensiune de comutație,
corespunzător producerii simplei puneri la pământ, este de aproximativ 2,6 unități rela -tive, prima
reaprindere a arcului electric de defect determină o supratensiune de comutație de aproximativ 3,6
unități relative.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 20 |

Figura 7.8 Variația în timp a tensiunilor pe cele trei faze ale unei rețele în cazul producerii unei simple
puneri la pământ prin a rc electric intermitent într -o rețea de medie tensiune având neutrul izolat (a),
respectiv a unui scurtcircuit monofazat metalic într -o rețea de înaltă tensiune având
neutrul direct legat la pământ (b) .

Eventualele reaprinderi ulterioare ale arcului elec tric de defect nu generează supratensiuni de
comutație mult mai mari decât prima reaprindere. Această evoluție a tensiunilor subliniază solicitarea
dură pe care trebuie să o suporte izolația rețelei, la producerea unei simple puneri la pământ, prin arc
electric intermitent, și conduce, de obicei, la soluția adoptării unui alt mod de tratare a neutrului.
Regimul tranzitoriu asociat producerii unui scurtcircuit metalic în rețele având neutrul direct
legat la pământ este, în cazul rețelelor de transport a ener giei electrice, de câteva perioade ale tensiunii
alternative de frecvență industrială (până la atenuarea componentei aperiodice a tensiunilor și
curenților tranzitorii), supratensiunile de regim tranzitoriu ating nivelul de 1,3 unități relative și
descresc până la valoarea unitară, corespunzătoare regimului stabilizat de scurtcircuit monofazat
metalic. În cazul rețelelor de joasă tensiune având neutrul direct legat la pământ, nivelul
supratensiunilor tranzitorii este redus, iar durata regimului tranzitoriu este foarte scurtă, datorită
constantei mai mici de timp a acestor rețele, în raport cu aceea a rețelelor de transport a energiei
electrice. În categoria supratensiunilor tranzitorii, dar care nu au drept cauză un fenomen intern rețelei,
20
40
60
80
100
-40
-20
0
20
40
u [kV]
t [ms]
R
S
T
0
10
20
30
40
50
60
70
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
[kV]
t [ms]
R
T
S
a)
b)

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 21 |
intră și supratens iunile determinate de descărcările de trăsnet în elementele rețelei sau în vecinătatea
acestora. Deoarece unui anumit mod de tratare a neutrului rețelelor îi corespund anumite moduri de
realizare a conexiunilor înfășurărilor trifazate ale transformatoarel or, va exista o anumită dependență
între modul de tratare a neutrului rețelei și solicitarea izolației înfășurărilor, solicitare dată de supraten –
siunile de trăsnet care se propagă pe liniile electrice.
De asemenea, modul de tratare a neutrului rețelei are o influență implicită și asupra
parametrului număr specific de deconectări al liniilor electrice aeriene, deconectări datorate
conturnării izolației acestor linii, ca efect al loviturilor directe de trăsnet în elementele constructive ale
acestora.
2.3. Ni velul curenților de defect

Mărimea curentului de defect, a curentului de defect monofazat în particular, are o influență
semnificativă asupra mai multor parametri care se analizează atunci când este adoptat un anumit mod
de tratare a neutrului unei rețel e electrice. Cele mai importante influențe ale intensității cu -rentului de
defect se manifestă asupra:
• posibilităților de detectare a defectelor și a sensibilității și selectivității protecțiilor;
• continuității în alimentarea consumatorilor;
• solicitărilor termice și electrodinamice ale echipamentelor instalate în rețea;
• potențialelor prizelor de pământ parcurse de curentul de defect;
• perturbațiilor electromagnetice induse în liniile de telecomunicații ca -re au trasee
paralele cu liniile rețelei electrice.
Importanța acestor consecințe, ca și ponderea asociată cauzelor care le determină, poate diferi,
de la un caz la altul, funcție de tensiunea nominală și de tipul constructiv al rețelei electrice.
În general, într -o rețea fără nesimetrii pronunțate ale capac ităților fazelor, defectul de izolație
inițial, în raport cu pământul, apare în mod independent de sistemul de tratare a neutrului, însă evoluția
ulterioară a fenomenelor este influențată, semnificativ, de modul de tratare a neutrului rețelei. Din
acest mo tiv, este necesară o analiză a influenței pe care o are modul de tratare a neutrului asupra
evoluției și parametrilor defectelor transversale, nu numai în ceea ce privește nivelul supratensiunilor,
dar și în ceea ce privește nivelul curenților de defect.
Relația generală de calcul a intensității curentului stabilizat de defect monofazat, în ipoteza
sursei de putere suficient de mare, pentru care se poate considera că impedanța echivalentă de secvență
inversă este egală cu aceea de secvență directă, și în ip oteza unui defect transversal de rezistență ra,
este de forma:

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 22 |

a k kk FN
kr Z ZUI
h d3 230, (2.16)
în care notațiile utilizate au următoarea semnificație:
Uk0 – tensiunea la locul producerii nesimetriei tr ansversale, în regimul imediat anterior apariției
acesteia;
dkZ
– impedanța echivalentă de secvență directă, calculată în raport cu locul nesimetriei și
considerată ca fiind egală cu impedanța de secvență inversă,
ikZ , datorită considerării
unei puteri suficient de mari a sursei;
hkZ
– impedanța echivalentă de secvență homopolară;
ra – rezistența acului electric de defect.

Dacă se raportează relațiile de calcul ale intensităților curenților de scurtcir cuit trifazat și
monofazat, atunci rezultă dependența acestui raport în funcție de factorul
d h k k X X/X k , așa cum este
aceea prezentată în Figura 2.9.

Figura 2.9 Dependența raportului dintre intensitățile curenților de scurtcircuit trifazat
și monofazat în funcție de raportul k X =X kh /Xkd.

Practic, în toate situațiile reale de exploatare, factorul
Xk ia asemenea valori încât intensitatea
curentului de scurtcircuit trifazat este mai mare decât ace ea de scurtcircuit monofazat. Cu toate acestea,
așa cum se poate observa și din Figura 2.9, situația în care toate punctele neutre sunt legate la pământ
(kX = 1) este caracterizată prin egalitate între intensitățile curenților corespunzători celor două tip uri
de defect transversal, fapt inacceptabil pentru exploatarea rețelelor electrice. Deoarece marea
majoritate a defectelor de izolație ale rețelelor electrice sunt defecte mo -nofazate (peste 80 %),
egalitatea intensităților celor doi curenți de scurtcircu it ar determina uzura prematură a
întrerupătoarelor rețelei, puse, astfel, în situația de a deconecta, frecvent, curenți de defect foarte
kX =
Xkh/Xkd 00.511.522.533.5
-8 -6 -4-2.001 0 2 4 6 8
Ik3F/ IkFN (u.r.)

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 23 |
intenși. Pentru a evita această situație inacceptabilă în funcționarea rețelelor electrice, se iau măsuri
de creștere a factorului kX, astfel încât intensitatea curentului de scurtcircuit monofazat să fie cel mult
60 % din intensitatea curentului de scurtcircuit trifazat. Acest deziderat poate fi atins fie prin izolarea
unor puncte neutre, fie prin tratarea neutrului cu bobină de stingere sau cu rezistor de valoare redusă.
Relația de calcul a intensității curentului din circuit, în timpul regimului tranzitoriu de simplă punere
la pământ, este de forma:
tsh eLuit
1
1
, (2.17)
iar notațiile folosite au următoarea semnificație:
L Ro2/
– factorul de amortizare a componentei aperiodice;
2 2
1 o
– frecvența oscilațiilor circuitului;
LC/1o
– frecvența de rezonanță a circuitului;
Ro – rezis tența totală a căii de circulație a curentului de simplă punere la pământ;
L, C – inductivitatea, respectiv capacitatea de serviciu.
Așa cum s -a arătat anterior, atât forma curentului, cât și evoluția regimului tranzitoriu de defect
depind de parametrii re țelei și, implicit, de modul de tratare a neutrului acesteia, astfel:
• dacă
LC Ro2 , atunci curentul tranzitoriu are un caracter oscilant amortizat;
• dacă
LC Ro2 , curentul din circuit se amortizează după un proces aperiodic.
În cazul rețelelor având neutrul izolat sau tratat cu bobină de stingere, curentul de defect are
caracter oscilant amortizat. Raportul dintre valorile maxime consecutive, care caracterizează, de fapt,
amortizarea, ia valori cuprinse între 1,5 și 2 – în cazul rețelelor aeriene și este mai mare decât 3 – în
cazul rețelelor de cablu. Dacă rețeaua are neutrul izolat sau tratat cu bobină de stingere, atunci
intensitatea curentului, din timpul procesului tranzitoriu, poate fi important mai mare decât aceea
corespun zătoare regimului permanent de simplă punere la pământ. Pentru aceste două moduri de
tratare a neutrului, fenomenele sunt, practic, similare pe durata regimului tranzitoriu, diferind doar
cantitativ, în regimul stabilizat de defect.
Pentru exemplificare, în Figura 2.10 este dată evoluția în timp a curenților ce apar în timpul
unei simple puneri la pământ, urmată de o reaprindere a arcului electric de defect, în condițiile inițiale
cele mai defavorabile. Se evidențiază, astfel, influența majoră pe care o ar e valoarea instantanee a
tensiunii, din momentul aprinderii arcului electric de defect, asupra valorii in -tensității curentului
tranzitoriu.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 24 |

Figura 2.10 Variația în timp a curentului de simplă punere la pământ într -o rețea de linii în
cablu, având neutrul izolat temporar. Defectul se caracterizează prin
existența arcului electric intermitent.

Spre deosebire de situația corespunzătoare rețelelor având neutrul izolat sau tratat cu bobină
de stingere, procesele tranzitorii din r ețelele având neutrul tratat cu rezistor de limitare sunt mult mai
rapid amortizate. Datorită faptului că, în multe dintre situații, înregistrările efectuate în rețelele reale
nu conduc la evidențierea clară a unui regim tranzitoriu, indiferent de valoarea instantanee a tensiunii
din momentul producerii simplei puneri la pământ, soluția efectuării de astfel de observații este aceea
a simulării asistate de calculator a regimurilor tranzitorii electromagnetice. De exemplu, evoluția unui
astfel de regim tranzi toriu poate fi urmărită în reprezentarea grafică din Figura 2.11, obținută prin
simulare asistată de calculator, pentru aceeași rețea de medie tensiune pentru care a fost dată evoluția
regimului tranzitoriu din Figura 2.10.

Figura 2.11 Variația în timp a curentului de scurtcircuit monofazat într -o rețea de medie
tensiune realizată cu linii de cablu și având neutrul tratat prin rezistor.
20
40
60
80
100
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
i [A]
t [ms]
20
30
40
50
60
70
80
90
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
i [A]
t [ms]

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 25 |
În același timp, prezența rezistorului de tratare a neutrului conduce la intensități mari ale
curentului, transformând, astfel, simpla punere la pământ în scurtcircuit monofazat, tronsonul de rețea
afectat de defect trebuind să fie deconectat.
Dezavantajul numărului sporit de acționări ale întrerupătoarelor, în prezența defectului, este
parțial c ompensat, însă, de valoarea limitată de către rezistor a intensității curentului de defect
monofazat și, deci, de condițiile mai ușoare de extincție a arcului electric. În cazul în care neutrul
rețelei este legat la pământ, defectul transversal monofazat e ste un scurtcircuit, caracterizat prin
supracurenți de intensitate mare. În cazul rețelelor de înaltă și foarte înaltă tensiune, care au neutrul
legat la pământ și sunt realizate, în special, din linii electrice aeriene, regimul tranzitoriu de scurtcircuit
se caracterizează prin existența unei componente aperiodice, care se atenuează, practic, în totalitate,
după 6 ÷ 7 perioade ale tensiunii alternative de frecvență industrială.
Aceste observații sunt ilustrate grafic în Figura 2.12, unde sunt date rezultat ele simulării unei
secvențe de funcționare a automaticii de reconectare rapidă, cu un singur ciclu, a unei linii de 400 kV,
ca urmare a producerii unui scurtcircuit monofazat metalic.

Figura 2.12 Variația în timp a curentulu i de scurcircuit monofazat în cazul secvenței de reanclanșare
automată rapidă nereușită pentru o linie de 400 kV.

Simularea este astfel imaginată încât condițiile inițiale ale primului defect sunt cele mai
defavorabile, iar acționările polilor întrerupăto arelor de la extremitățile liniei nu sunt sincrone.
Valoarea mai mică a curentului maxim de defect înregistrat la reconectarea liniei, în raport cu primul
defect, se datorează faptului că, pentru puțin timp, linia cu defect este conectată doar la un capăt al ei,
acționarea întrerupătoarelor fiind nesincronă, atât la anclanșare, cât și la declanșare.

0
100
200
500
600
700
800
-20
-10
0
10
20
i [kA]
t [ms]

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 26 |
2.4. Riscul de electrocutare

Adoptarea unui anumit mod de tratare a neutrului rețelelor electrice are o influență,
semnificativă, asupra riscului de electroc utare, caracterizată prin intensitatea curenților care se poate
închide prin corpul uman – în cazul atingerilor directe, respectiv prin nivelul tensiunilor accidentale,
de atingere și de pas, în cazul atingerilor indirecte.
Dacă în cazul rețelelor de distr ibuție de medie tensiune se pune în mai mică măsură problema
riscului electrocutării prin atingere directă, datorită accesului limitat al persoanelor la părțile active ale
instalațiilor, în instalațiile electrice de joasă tensiune, acest risc este semnific ativ, motiv pentru care
trebuie adoptate o serie de măsuri tehnice particulare. Indiferent de structura și de particularitățile
rețelei, cea mai mare valoare a intensității curentului, prin corpul uman, se stabilește la atinge -rea
bipolară. În acest caz, l a o valoarea U a tensiunii de linie a rețelei și la o valoare Rh a rezistenței
corpului, mărimea intensității curentului care trece prin om este dată de legea lui Ohm:
hhRUI
, (2.18)
neexistând nici un e lement de limitare a curentului ce se închide prin corp, pe care să se producă o
anumită cădere de tensiune. Astfel, atingerea bipolară este cea mai periculoasă pentru om. Totuși,
statistica evenimentelor arată că majoritatea accidentelor se datorează atin gerilor unipolare, astfel încât
atingerile bipolare nu constituie un criteriu pentru aprecierea pericolului pe care îl prezintă o anumită
instalație electrică.
Gravitatea efectelor unei atingeri unipolare depinde, mai ales, de ti pul rețelei și de regimul î n
care funcționează rețeaua în raport cu pământul. Astfel, relativ la tipul rețelei, în rețelele de curent
alternativ circulă curenți capacitivi, care nu circulă în rețelele de curent continuu, iar în cazul în care
neutrul rețelei este izolat față de pămân t, acești curenți pot avea o pondere foarte mare în curentul total
care circulă prin corp. De exemplu, la atingerea directă într -o rețea simplă, izolată față de pământ,
schema echivalentă corespunzătoare intercalării omului în circuit este de tipul celei p rezentate în
Figura 2.13.

Figura 2.13 Schema electrică echivalentă la atingere directă în rețele simple
izolate față de pământ
~
L
L
U
Z1
Z2
Z2
Rh
Z1
L2
L1
U2
Uh
U
Ih
I1
I
C0
Riz
Rh
Rt
Rt

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 27 |
În schema echivalentă din Figura 2.13, cu Rh s-a notat rezistența omului intercalat în circuit,
cu Riz rezistența de izolație față de pământ, cu C0 capacitatea față de pământ a polilor rețelei, iar cu Rt
rezistența unei pardoseli electroizolante sau a echipamentului individual de protecție.
Dacă în calculul intensității curentului prin corpul uman nu se introduc ipoteze simplificatoare,
atunci curentul va avea atât o componentă capacitivă, cât și una activă. În cazul ideal, al rețelei perfect
simetrice, cele două componente ale curentului total sunt date de relațiile:
iz t hactivhR R RUI2
și (2.19)
2
02 20
41 C R RUCI
t hcapacitivh


, (2.20)
intensitatea curentului total, care dă gravitatea electrocutării, are forma:

2 2
capacitivh activh h I I I   . (2.21)
Din relațiile ( 2.19) și ( 2.20) se poate observa că rezistența de izolație a rețelei limitează,
semnificativ, doar componenta activă a curentu -lui care se închide prin corpul uman, fără a avea
influență asupra componentei capacitive a acestuia. Rezultă, deci, că rețelele simple izolate față de
pământ și de extindere mică prezintă un risc redus de electrocutare la atingere directă, dacă rezistența
de izolație se păstrează în limite acceptabile.
În cazul în care rețeaua este realizată din linii de cablu, c hiar și la lungimi mici ale acestora,
ponderea cea mai mare, în curentul total ce se închide prin corpul uman, o poate avea curentul capacitiv
al rețelei. Cum rețelele urbane și industriale sunt realizate, practic în totalitate, din linii de cablu,
compone nta capacitivă a curentului prin corpul uman nu poate fi neglijată. În aceste condiții, singura
protecție eficientă împotriva electrocutării este aceea asigurată de echipamentul individual de protecție
și de pardoselile electroizolante. Dacă se consideră o rețea trifazată având neutrul izolat, la atingerea
directă a unui conductor activ al acestei rețele, schema electrică echivalentă devine de forma celei
prezentate în Figura 2.14, în care impedanțele Z ale fazelor sunt formate din capacitățile naturale fa ță
de pământ, Co, și rezistența de izolație în raport cu pământul, Riz.

Figura 2.14 Schema electrică corespunzătoare atingerii directe a unui conductor de lucru din rețele
trifazate izolate față de pământ
Z1
US
~
~
~
UT
UR
Rh
Z2
Z3
Ih
I3
I2
I1
Riz
C0
Z

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 28 |
Dacă înaintea interca lării omului în circuit rețeaua este perfect simetrică și alimentată cu un
sistem echilibrat de tensiuni, în momentul intercalării omului în circuit se modifică impedanța fazei
atinse, în raport cu pământul, această nesimetrie afectând steaua tensiunilor d e fază, fără a afecta și
triunghiul tensiunilor de linie, așa cum se poate observa din diagrama fazorială reprezentată în Figura
2.15.

Figura 2.15 Diagrama fazorială a tensiunilor, la atingere directă, într-o rețea trifazată i zolată

Rezolvarea ecuației de curenți, dată de legea a I -a a lui Kirchhoff, în raport cu pământul
conduce la determinarea tensiunii de deplasare a neutrului, U0, și, ulterior, la determinarea relației de
calcul a modulului intensității curentului care circulă prin corp:

22
02 2'
19611
3
iz hiz h iz hh
RC RR R R RUI

, (2.22)
în care cu U s-a notat tensiunea de fază a rețelei.
Dacă rețeaua are capacitate transversală neglijabilă sau dacă aceasta este o rețea de curent
continuu, intensi tatea curentului prin corpul u -man se obține particularizând relația ( 2.22) pentru C0 =
0, obținându -se o relație de forma:
33'
)0 (0iz
hChRRUI

, (2.23)
din care rezultă, evident, rolul limitator pe care îl are rezistența de izolație a rețelei asupra intensității
curentului prin corpul uman.
Dacă prin anumite măsuri tehnice este menținută rezistența de izolație a rețelei la valori mari,
atingerea directă a unei faze a unei rețele trifazate izolate, dar de capacitate mică, poa te fi complet
inofensivă.
Datorită faptului că rezistența de izolație a rețelelor izolate față de pământ are un rol important
în protecția împotriva electrocutării, asemenea rețele sunt utilizate pentru alimentarea utilajelor din
UR
US
UT
URS
UST
UT
U’R
U’S
U’T
O
O’
U0

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 29 |
zonele periculoase. Astfe l, în subteran, la exploatările miniere, unde condițiile de de -servire a utilajelor
sunt deosebit de grele, datorită umidității și căldurii excesive, se utilizează numai rețele izolate față de
pământ. De asemenea, utilajele electrice portabile, utilizate î n medii periculoase și foarte periculoase,
pot fi alimentate prin intermediul unor transformatoare de separație cu conexiune în triunghi, pe partea
consumatorilor.
În realitate, chiar la o funcționare normală a rețelei, nu este posibil ca, întotdeauna, rez istența
de izolație a rețelei să fie menținută la o valoare suficient de mare încât trecerea curentului prin corpul
uman să fie nepericulasă. Chiar dacă rezistențele de izolație ale tuturor echipamentelor și liniilor de
alimentare se încadrează în valorile normate, rezistența de izolație a întregii rețele poate să scadă sub
valoarea care ar limita curentul, la un nivel nepericulos, în cazul atingerii monofazate. De asemenea,
dacă capacitatea față de pământ a rețelei este mare, riscul producerii electrocutăr ii la atingere directă
crește, datorită creșterii componentei capacitive a curentului ce se închide prin corpul uman.
Pentru a evidenția acest aspect, se poate considera situația limită în care rezistența de izolație
a rețelei este șuntată de reactanța ca pacitivă a acesteia. În aceste condiții, intensitatea curentului prin
corpul uman este dată de următoarea relație:
22
020
913
hRh
RCCIiz

, (2.24)
fiind evident faptul că rezistența de izolație a rețelei nu limitează componenta capaci tivă a curentului
care dă gravitatea electrocutării, la fel ca și în cazul rețelelor monofazate izolate față de pământ.
În plus, dacă una dintre fazele rețelei are izolația complet deteriorată sau este pusă la pământ,
accidental, atingerea directă a oricăr eia dintre fazele sănătoase este identică cu o atingere bipolară,
omul fiind supus tensiunii de linie.
În sistemele cu neutrul izolat, pericolul punerii la pământ a unei faze este punctul cel mai slab
al acestui gen de distribuție și, în consecință, acest a poate fi un motiv al legării punctului neutru al
sursei la pământ.
Majoritatea utilajelor electrice sunt alimentate din rețele trifazate având neutrul legat la
pământ, deoarece aceste rețele prezintă o serie de avantaje în exploatare, în raport cu rețel ele izolate
și, mai ales, în raport cu rețelele monofazate.
La atingerea directă de către om a unui element activ al unei asemenea rețele, schema
echivalentă corespunzătoare circulației curentului prin corpul uman este reprezentată , în mod
sugestiuv, în Figura 2.16.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 30 |

Figura 2.16 Atingerea directă într -o rețea trifazată legată la pământ

Așa cum se poate observa din Figura 2.16, omul este supus tensiunii de fază, iar curentul care
circulă prin corpul său se închide prin pământ și prin rezistența instalației de legare la pământ de
exploatare, R0. Intensitatea acestui curent se calculează, conform legii lui Ohm, cu relația:
0 0 3 R RU
R RUI
h hT
h
. (2.25)
Rezistența instalației de legare la pămân t de exploatare este, în condiții normale, mai mică de
4 Ω, astfel încât aceasta poate fi neglijată în raport cu rezistența de calcul a corpului uman, care, la
atingere directă, are valoarea convențională de 1000 Ω, relația ( 2.25) devenind de forma:
h hT
hRU
R RUI

3 0
. (2.26)
Rezultă, deci, că la atingerea unei părți a instalației care face parte din circuitul curenților de
lucru, omul este supus întregii tensiuni de fază, rezistența de izolație a rețe lei neavând un rol limitator,
ca în cazul rețelelor izolate față de pământ. Datorită rezistențelor mici ale circuitului, in -tensitatea
curentului care circulă prin corpul uman este mare. Acest dezavantaj, din punctul de vedere al
electrosecurității, nu poa te constitui, însă, un motiv care să determine renunțarea la utilizarea
distribuției de joasă tensiune prin rețele trifazate având neutrul legat la pământ, avantajele tehnice și
economice ale acestora fiind importante. În această categorie de rețele, este foarte importantă folosirea
mijloacelor individuale de protecție împotriva electrocutării, la deservirea instalațiilor electrice. De
asemenea, rețelele din această categorie pot fi prevăzute cu sisteme de pro -tecție care asigură
deconectarea rapidă, în caz ul atingerilor accidentale, așa cum sunt cele cu relee diferențiale de curent
rezidual.
Spre deosebire de atingerile directe, atingerile indirecte nu pot fi decât unipolare și, ca și în
cazul atingerii directe, gravitatea efectelor unei atingeri depinde de tipul rețelei și de regimul în care
funcționează rețeaua în raport cu pământul. Spre deosebire, însă, de cazul atingerii directe, în cazul
atingerii indirecte prezintă o importanță deosebită modul în care funcționează părțile conductoare
intermediare, ech ipamentele și aparatele de la utilizator, în raport cu pământul.
R0
L
US
~
L
~
~
L
UT
UR
Rh
Ih
U

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 31 |
În cazul rețelelor trifazate izolate față pământ, schema electrică echivalentă corespunzătoare
unei atingeri indirecte este de forma celei prezentate în Figura 2.17. Pentru a simplifica abord area
analitică, schema electrică echivalentă corespunde situației în care poate fi neglijată capa -citatea
transversală a rețelei, fiind luată în considerare doar rezistența de izolație în raport cu pământul. Se
consideră că omul atinge, simultan cu carcasa echipamentului defect, un punct din zona de potențial
nul, iar rezistența de izolație se consideră, de asemenea, în raport cu pământul de referință. Rdef
reprezintă rezistența defectului, Rp rezistența instalației de legare la pământ de protecție, iar Riz este
rezistența de izolație a fazelor sănătoase în raport cu pământul.

Figura 2.17 Schema electrică echivalentă la atingere indirectă într -o rețea trifazată,
de mică extindere, având neutrul izolat

Deoarece tensiunea accide ntală are aceeași valoare, atât la nivelul omului, cât și la nivelul
instalației de legare la pământ de protecție, rezultă că aceasta poate fi calculată astfel:
p p h h h IRIR U 
, (2.27)
iar relația de calcul a inte nsității curentului care se închide prin om are următoarea formă:
p h p h def izp
hRR R R R RRU I3
, (2.28)
și, deci, efectul de limitare a curentului prin corpul uman este mai important decât în cazul atingerii
directe. Acesta este motivul pentru care utilizarea surselor cu neutrul izolat față de pământ poate
constitui protecția de bază împotriva electrocutării, în cazul utilajelor portabile.
Dacă instalația de legare la pământ de protecție este corect dimensionată și nu a sufe rit
deteriorări, atunci rezistența totală a acesteia este mult mai mică decât rezistența corpului uman, astfel
încât expresia de calcul a tensiunii accidentale poate fi scrisă sub forma relației ( 2.29), rolul limitator
pe care îl are rezistența de izolație a rețelei fiind evident.
izp
hRRU U 3
, (2.29)
În cazul rețelelor trifazate având neutrul legat la pământ, schema echivalentă corespunzătoare
unei atingeri indirecte este de forma celei prezentate în Fig ura 2.18. Ca și în cazul rețelelor trifazate
Rp
US
~
~
~
UT
UR
ZS
ZT
US
~
~
~
UT
UR
Rh
Uh
Ih
Rdef
Udef
Rp
Ip
Riz
IS
Riz
IT
IR

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 32 |
izolate față de pământ, pentru a simplifica abordarea analitică, rețeaua considerată este de extindere
suficient de mică încât să poată fi neglijată capacitatea transversală a acesteia. Schema echivalentă
coresp unde situației în care omul atinge, simultan cu carcasa echipamentului defect, un punct din zona
de potențial nul, semnificația notațiilor fiind aceeași ca și în Figura 2.17. În plus, R0 este rezistența
instalației de legare la pământ de exploatare.

Figura 2.18 Schema electrică echivalentă la atingere indirectă într -o rețea trifazată, de mică
extindere, având neutrul direct legat la pământ

Tensiunea accidentală maximă, la care poate fi expus omul, este dată de o relație de form a:
h p h ph p
R hRR R RRRRU U
0
, (2.30)
Dacă instalația de legare la pământ de protecție este corespunzător proiectată și în stare normală
de funcționare, atunci Rp « Rh, relația ( 2.30) devenind de forma următoare:
0R RRU U
pp
R h
, (2.31)
tensiunea accidentală fiind impusă doar de rezistențele instalațiilor de legare la pământ de exploatare
și protecție, rezistența izolației neavând rol limitator asupra intens ității curentului prin corpul uman.
Rezultă că rețelele având neutrul direct legat la pământ sau tratat cu rezistor se caracterizează
printr -un risc mai mare de electrocutare decât rețelele având neutrul izolat. Din acest motiv, pentru a
reduce nivelul te n-siunilor de atingere și de pas, în rețelele cu neutrul legat la pământ sau tratat cu
rezistor de limitare se acordă o atenție deosebită realizării unor instalații de legare la pământ cu
rezistențe mici și păstrării valorii reduse a acestora, pe durata ex ploatării instalațiilor. În același timp,
însă, trebuie făcută observația că indiferent de valorile rezistențelor de dispersie ale prizelor de pământ
de exploatare și de protecție, suma căderilor de tensiune pe acestea este egală cu tensiunea de fază a
rețelei, riscul electrocutării, la cel puțin uneia dintre instalațiile de legare la pământ, este mare. Pe de
altă parte, circulația unui curent de scurtcircuit intens, mai ales atunci când cele două instalații de
legare la pământ sunt conectate prin intermedi ul unui conductor de egalizare a potențialelor, permite
Rp
US
~
~
~
UT
UR
R0
Rh
Uh
Ih
Rdef
Udef
Rp
Ip
IR
UR
R0
IR
U0

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 33 |
deconectarea rapidă și selectivă a tronsonului de rețea cu defect de izolație, fapt care determină
reducerea riscului de electrocutare. În concluzie, măsurile de protecție împotriva electrocutării pri n
atingere indirectă se aplică diferențiat, funcție de modul de tratare a neutrului rețelelor electrice, astfel:
1. în cazul rețelelor legate la pământ:
• utilizarea tensiunilor foarte joase de securitate;
• legarea la p ământ;
• legarea la nul de protec ție;
• izolare a suplimentar ă de protec ție, aplicat ă utilajului sau amplasamen -tului;
• separarea de protec ție;
• egalizarea și/sau dirijarea poten țialelor;
• deconectarea automat ă a alimentării rețelei în cazul apari ției unei ten -siuni accidentale
periculoase sau a unor curen ți de defect periculos de mari.
2. în cazul rețelelor având neutrul izolat față de pământ:
• legarea la p ământ;
• egalizarea și/sau dirijarea poten țialelor;
• controlul permanent al rezistenței de izolație față de pământ a rețelei, asociat cu
semnalizarea produceri i simplei puneri la pământ;
• deconectarea automat ă și rapidă, a alimentării rețelei, în cazul produ -cerii unei dube
puneri la pământ.

2.5. Alte criterii în adoptarea modului de tratare a neutului

Un alt criteriu ce stă la baza analizelor destinate adoptăr ii unui anumit mod de tratare a
neutrului este acela al detectării și deconectării rapide și selective a tronsoanelor de rețea cu defect.
Diferitele moduri de tratare a neutrului rețelelor electrice implică valori diferite ale curenților
de defect, atât în regimul tranzitoriu, cât și în cel stabilizat, precum și valori diferite ale
supratensiunilor. În aceste condiții, diferă substanțial și metodele de detectare a tronsoanelor de rețea
în care a apărut defectul. Adoptarea unui anumit sistem de protecție, ca re să conducă la detectarea
rapidă și selectivă a zonei cu defect, depinde, mai ales, de tipul defectului și de mărimea curentului de
defect. Aceste elemente implică diferențe esențiale între sistemele de protecție care supraveghează
rețelele având neutrul izolat sau tratat cu bobină de stingere, respectiv în rețelele cu neutru legat la
pământ, fie direct, fie prin rezistor de limitare.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 34 |
În rețelele având neutrul legat la pământ, criteriul de detectare a defectului este traseul de
circulație a curentului de defect, intensitatea acestuia fiind semnificativ mai mare decât aceea a
curentului din regimul normal de funcționare. Acest fapt face ca detectarea zonei defecte să fie și
rapidă și selectivă. Astfel, protecțiile pot fi foarte simple, așa cum este protecți a la supracurenți
realizată cu siguranțe fuzibile, dar pot fi și complexe, așa cum sunt protecțiile realizate cu relee
diferențiale de curent rezidual sau așa cum sunt protecțiile de impedanță. Sistemele complexe de
protecție sunt strict necesare în rețele le buclate, acestea analizând, pe lângă criteriul curentului de
defect, și criteriul variației tensiunilor în timpul defectului, precum și criteriul direcționalității.
În rețelele având neutrul izolat sau tratat cu bobină de stingere, nu poate fi folosit c riteriul
curentului de defect, deoarece intensitatea curentului permanent de simplă punere la pământ poate fi
inferioară curentului impus de consumatorii conectați la rețea, în momentul producerii defectului. De
asemenea, criteriul tensiunii nu poate fi ut ilizat deoarece, în întreaga rețea, pe fazele sănătoase, se
înregistrează creșterea tensiunii de frecvență industrială, de la valoarea tensiunii de fază, la valoarea
tensiu -nii de linie. Totuși, așa cum s -a arătat anterior (§ 2.3), forma specifică a proces ului tranzitoriu
de simplă punere la pământ poate fi utilizată ca și criteriu de detectare a liniei cu defect, în rețelele
radiale. În rețelele compensate, cu funcționare buclată, se poate ține seama de faptul că prima
semiperioadă a tensiunii tranzitorii are aceeași polaritate cu prima semi -perioadă a curentului liber
capacitiv. De asemenea, în rețelele având neutrul izolat sau tratat cu bobină de stingere, mai pot fi
folosite, ca și criterii de funcționare a protecțiilor, următoarele:
• defazajele dintre te nsiunea de deplasare a neutrului și curenții homopolari;
• conținutul de armonice superioare în curentul homopolar de defect monofazat;
• compararea defazajelor dintre tensiunea de deplasare a neutrului și componenta activă
a curenților homopolari de pe toat e liniile conectate la sistemele de bare ale unei stații
de transformare.
Deoarece asigurarea unei sensibilități corespunzătoare în rețelele compensate și, mai ales, a
selectivității este dificilă, se caută soluții noi pentru sistemele de protecție, fapt care conduce la o
pondere însemnată a costului sistemelor de protecție, în costul total al acestor instalații.
Un alt criteriu al analizelor destinate adoptării modului de tratare a neutrului este acela al
asigurări continuității în alimentarea consumatori lor. Soluțiile constructive și operative adoptate
pentru o anumită rețea au drept scop tocmai asigurarea continuității în alimentarea consumatorilor,
asigurând, și în această manieră, calitatea corespunzătoare a serviciului de alimentare cu energie
electri că. Așa cum este de așteptat, toate soluțiile tehnice adoptate sunt strâns corelate între ele, însă

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 35 |
se poate menționa faptul că un rol important, în acest sens, îl are modul de tratare a neutrului rețelei,
pe lângă structura și schema operativă a acesteia.
Un exemplu edificator este acela al rețelelor având neutrul tratat cu bobină de stingere (rețele
compensate) sau neutrul izolat, în care defectelor transversale monofazate le corespund curenți de
defect mici, astfel încât rețeaua ar putea funcționa, în ac est regim, o perioadă de timp nelimitată, cel
puțin teoretic. Dacă simpla punere la pământ se produce într -o rețea de medie tensiune, consumatorii
nu sunt afectați de producerea defectului, în rețeaua de joasă tensiune nefiind sesizată nici o modificare
a stelei fazorilor tensiunilor.
Totuși, producerea unei simple puneri la pământ determină creșterea nivelului tensiunii de
frecvență industrială pe fazele sănătoase, până la valoarea tensiunii de linie, fapt ce poate transforma
simpla punere la pământ în de fect polifazat. Din acest motiv, funcționarea în regim de simplă punere
la pământ nu poate fi acceptat decât pentru intervale relativ mici de timp (două ore în rețelele de medie
tensiune compensate).
Faptul că în rețelele având neutrul legat la pământ sau tratat cu rezistor curentul de scurtcircuit
trebuie deconectat rapid conduce la întreruperi în alimentarea consumatorilor. Din acest motiv, aceste
rețele trebuie să aibă structuri constructive și scheme operative care să compenseze dezavantajul
deconectări i și, de asemenea, trebuie echipate cu sisteme de protecție și automatizare corespunzătoare,
în vederea asigurării unei calități corespunzătoare a serviciului de alimentare cu energie electrică.
Cheltuielile de investiție și de exploatare reprezintă un alt criteriu de care trebuie să se țină seama la
alegerea modului de tratare a neutrului.
Diferitele moduri de tratare a neutrului rețelelor electrice conduc la cheltuieli de investiție și
de exploatare diferite. În mod implicit, aceste cheltuieli sunt, de fa pt, dependente de nivelul
supratensiunilor și al curenților de defect transversal monofazat.
Astfel, în rețelele cu neutrul direct legat la pământ sau tratat cu rezistor de limitare, intensitatea
curentului de scurtcircuit are o valoare mare și nivelul sup ratensiunilor temporare este mic. În
consecință, în unități relative, sunt necesare fonduri de investiție mai importante pentru căile de curent,
aparatajul de comutație și realizarea unor prize de pământ cu rezistențe de dispersie mici, decât pentru
realiz area izolației.
Valoarea mare a curentului de scurtcircuit determină utilizarea unor sisteme de protecție relativ
mai simple, însă necesitatea asigurării continuității în alimentare implică cheltuieli suplimentare legate
de structura rețelei și de automat ica aferenta acesteia. Evident, toate aceste aspecte trebuie discutate,
în mod obligatoriu, în strânsă corelație cu tipul consumatorilor, cu cerințele impuse de aceștia relativ
la continuitatea în alimentare și de nivelul tensiunii nominale a rețelei.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 36 |
Criteriul compatibilității electromagnetice este, de asemenea, unul dintre criteriile care se ia în
considerare la adoptarea unui anumit mod de tratare a neutrului rețelelor electrice de distribuție.
Domeniul compatibilității electromagnetice se referă la toat e cazurile de cuplaj, prin impedanță
comună (mod comun) și inducție, electrică și/sau magnetică, la frecvență industrială și pe armonicele
superioare, fără a neglija influența pe care o au impulsurile de tensiune generate de comutațiile din
rețele și de lo viturile de trăsnet în unele elementele constructive ale acestora.
Conform publicației SR CEI 60050 (161) este considerată perturbație electromagnetică orice
fenomen electromagnetic care poate degrada performanța unui dispozitiv, echipament sau sistem
tehnic sau a afecta defavorabil materia vie sau inertă. În măsura în care sub acțiunea unei perturbații
electromagnetice se produce o degradare a funcționării unui dispozitiv, aparat sau sistem, se spune că
s-a produs o interferență electromagnetică care rep rezintă degradarea performanței unui echipament,
unui canal de transmisie sau a unui sistem, cauzată de o perturbație electromagnetică. În acest fel,
perturbația electromagnetică și interferența se află într -un raport de cauză – efect.
Perturbațiile electr omagnetice pot fi conduse sau radiate. Perturbațiile electromagnetice
conduse sunt reprezentate de tensiuni perturbatoare și curenți perturbatori care se transmit
dispozitivelor, aparatelor și sistemelor prin conducție electrică pe liniile (conductoarele) care sunt
conectate la sursele perturbatoare, inclusiv la bornele de legare la pământ, dacă acestea există.
Perturbațiile electromagnetice radiate sunt reprezentate prin câmpuri electrice, câmpuri magnetice și
câmpuri electromagnetice perturbatoare, care s e transmit componentelor și circuitelor conținute în
aparate sau sisteme, prin carcasele acestora.
Diferențele esențiale dintre cele două tipuri de perturbații rezidă din următoarele:
• Câmpurile electrice și magnetice la frecvență industrială sau la armo -nicele
corespunzătoare acesteia se manifestă, practic, numai în spațiul din jurul punctului de
origine – element încărcat electrostatic sau con -ductor parcurs de un curent electric. În
ambele cazuri, intensitatea câmpului variază invers proporțional cu pătra tul distanței
față de elementul sursă, excepție făcând doar o zonă din imediata vecinătate a
conductorului, în care intensitatea câmpului variază invers proporțional cu distanța la
puterea a treia.
• Energia electromagnetică radiată de conductor depinde de a ccelerarea electronilor. Cu
cât frecvența este mai mare, cu atât cantitatea de energie radiată din sistemul respectiv
este, de asemenea, mai mare. Inten -sitatea câmpului aferent undei radiative variază
invers proporțional cu distanța de propagare, zona de influență a unei asemenea unde
fiind mult mai mare decât în cazul anterior, al câmpului neradiativ.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 37 |
• Într-un câmp neradiativ diferența dintre câmpul electric și cel magnetic asociat poate fi
foarte mare. Astfel, în cazul liniilor de înaltă tensiune câmpul e lectric este intens, iar
câmpul magnetic asociat este slab, raport care se inversează în cazul liniilor de joasă
tensiune; considerații similare se pot face și funcție de modul de tratare a neutrului,
care determină o anumită intensitate a curentului de de fect transversal monofazat și un
anumit nivel al supratensiunilor. În cazul unei unde radiative, energia din câmpul
electric este egală cu aceea din câmpul magnetic.
Pentru a evidenția nivelul perturbațiilor pe care îl pot genera supratensiunile tranzitori i, în
Tabelul 2.4 este dat nivelul maxim considerat ca fiind posibil, al acestora, în rețelele tipice de joasă
tensiune.
Nivelul maxim considerat ca fiind posibil al supratensiunilor de comutație,
în rețelele tipice de joasă tensiune
Tabelul 2.4
Tensiunea nominală
a instalației Nivelul de distribuție

Tablou principal de
distribuție Tablou local de
distribuție Nivelul circuitelor de
la consumatori
230/400 kV 6 kV 4 kV 2,5 kV
400/690 kV 8 kV 6 kV 4 kV

Nivelul perturbator al supratensiunilor de tr ăsnet este cu atât mai important cu cât tensiunea
rețelei este mai mare, fapt ce implică o complexitate mai mare a instalațiilor de protecție împotriva
acestui tip de supratensiuni, odată cu creșterea tensiunii nominale.
De exemplu, în publicația CEI 947, care face referire la coordonarea izolației instalațiilor de
joasă tensiune și la modul în care trebuie testate aparatele acestor instalații, sunt prevăzute tensiunile
de ținere la impuls de trăsnet normalizat, 1,2/50 μs. Rezultă, în mod implicit, nivelul supratensiunilor
de trăsnet ce se pot propaga în această categorie de rețele, un exemplu referitor la întrerupătoarele de
uz industrial fiind cel dat în Tabelul 2.5.
Așa cum s -a arătat anterior modul de tratare a neutrului rețelelor are influență asupra n ivelul
maxim al supratensiunilor de comutație și al celor de trăsnet și, în mod implicit, asupra nivelului
perturbațiilor electromagnetice radiate. Nivelul perturbațiilor electromagnetice conduse al rețelelor de
distribuție a energiei electrice depinde de nivelul supratensiunilor temporare și de acela al curenților
de defect. De asemenea, rețelele având neutrul izolat sau tratat cu o impedanță de valoare mare se

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 38 |
caracterizează prin supratensiuni temporare mari, însă prin valori mici ale curentului de defect
transversal monofazat. În acest fel, câmpul electric neradiativ poate avea un nivel perturbator
semnificativ, în timp ce câmpul magnetic asociat este slab.

Tensiuni de ținere la impuls pentru întrerupătoare de joasă tensiune
Tabelul 7.5
Aplicarea impuls ului
de tensiune Amplitudine impulsului de tensiune de trăsnet
Întrerupătoare Întrerupătoare și
izolatoare Întrerupătoare, izolatoare și
partea frontală de clasă II
Între faze 9,8 kV 9,8 kV 9,8 kV
Pe întrerupătorul deschis 9,8 kV 12,3 kV 12,3 kV
Între faze și pământ 9,8 kV 9,8 kV 14,7 kV

În cazul în care neutrul sursei este legat la pământ, fie direct, fie prin intermediul unui rezistor
de limitare a curentului de scurtcircuit monofazat, nivelul supratensiunilor temporare este redus, iar
intensitatea curentului de scurtcircuit monofazat este mare. În aceste condiții, câmpul electric
neradiativ are un nivel perturbator redus, în timp ce câmpul magnetic asociat este intens, motiv care
justifică, odată în plus, necesitatea rapidei deconectări a tronsoane lor de rețea în care s -a produs un
scurtcircuit.
În rețelele de distribuție de joasă tensiune, nivelul perturbațiilor e -lectromagnetice conduse și
al celor generate de inducția electromagnetică la frecvență industrială depinde și de existența unor
trasee f erme de circulație a curenților între neutrul sursei și instalațiile de legare la pământ de protecție,
de la consumatori. În acest fel, compatibilitatea electromagnetică a rețelelor de joasă tensiune este în
strânsă legătură și cu modul de realizare al pro tecției împotriva electrocutării prin atingere indirectă.
Un exemplu edificator, în acest sens, este comparația dintre circulația curenților în schemele în care
nulul rețelei este utilizat în comun (scheme TN -C), în scop de exploatare și de protecție, sau separat,
așa cum este în schemele TN -S, cum rezultă din Figura 2.19.
Se poate observa că în cazul utilizării în comun a conductorului de nul apar circulații de curenți
care implică carcasele conductoare ale utilajelor și echipamentelor, precum și părți m etalice ale
instalațiilor pentru utilități și armăturile construcțiilor.
Indiferent de lungimea conductoarelor conectate în punctul neutru, apar căderi de tensiune,
chiar și în regim normal de funcționare. Aceasta este cauza apariției curenților de dezech ilibru în
circuitele formate din masele echipamentelor, precum și în părțile intermediare ale construcției în care
sunt instalate acestea și în ecranele cablurilor de energie, de telecomunicații și de transfer de date. În
plus, curenții corespunzători armo nicei de ordin trei și multiplilor acesteia se sumează prin conductorul
de neutru, putând genera perturbații electromagnetice.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 39 |

Figura 2.19 Circulația curenților de neutru în schemele în care nulul este utilizat separat (TN -S) –a);
respectiv în comun (TN -C) – b)

Pe lângă nivelul perturbațiilor electromagnetice, riscul semnificativ de inițiere a incendiilor
face ca schemele TN -C să fie interzise în mediile cu pericol de incendiu sau de explozie, așa cum sunt
clasele BE2, BE3a și BE3b din standardul francez NFC 15 -100 și din normativul românesc I7. Această
interdicție se justifică astfel: legarea structurilor metalice din construcții la conductorul de nul utilizat
în comun determină circulația u -nui curent prin acestea, cu potenți al pericol de producere a unor
incendii datorită încălzirii excesive a unor părți conductoare. Riscul de incendiu crește, semnificativ,
pe durata existenței defectelor, acesta fiind motivul principal al interzicerii utilizării acestui tip de
scheme în medi i cu risc de incendiu ridicat.
Un alt criteriu, de această dată implicit, în adoptarea modului de tratare a neutrului este acela
al impactului la mediu. Aspectele legate de impactul la mediu al rețelelor de transport și distribuție nu
este depen -dent, în m od direct, de un anumit mod de tratare a neutrului rețelei, ci de nivelul de tensiune
al rețelei respective.
Atât impactul direct, determinat de câmpurile electromagnetice intense și de dezafectarea unor
suprafețe de teren, cât și cel indirect, de ordin e stetic, sunt în strânsă dependență cu nivelul tensiunii
nominale. Cu toate acestea, un anumit mod de tratare a neutrului rețelei poate avea influențe de ordin
ecologic, chiar și prin nivelul supratensiunilor temporare generate de producerea defectelor
transversale.

a)
echipame
nt
echipame
nt
L
bucl
ă
N
I
PE
I
echipame
nt
echipame
nt
bucl
ă
L
PEN
I1
I1
I6
I2
I6
I3
I6
I4
I6
I5
I5
b)

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 40 |
3. Tratarea neutrului rețelelor de medie tensiune

Așa cum rezultă din datele prezentate în Tabelul 2.2, pentru rețelele de medie tensiune, la nivel
mondial, sunt adoptate, practic, toate moduri -le de tratare a neutrului, de la legarea dire ctă la pământ
a acestuia și până la funcționarea cu neutrul izolat, motiv pentru care, în această secțiune, sunt
prezentate aspecte referitoare la toate modurile de tratare a neutrului, chiar dacă în rețelele de
distribuție din România se utilizează doar t ratarea cu bobină de stingere, cu rezistor de limitare și, mai
rar, tratarea mixtă a neutrului, combinație între cele două tehnici enumerate anterior.
Oricum, faptul că, la nivel mondial, pentru un anumit nivel de tensiune și un anumit tip
constructiv de linii, se adoptă moduri radical diferite de tratare a neutrului, subliniază observația că
ponderea cu care sunt luate în considerare criteriile prezentate în capitolul anterior este mult diferită
de la un sistem energetic la altul, probabil și datorită uno r considerente de ordin subiectiv, tradiției
locale, însușirii unui anumit model etc.
3.1. Rețele cu neutrul izolat

Așa cum rezultă din Tabelul 2.2, în țări precum Germania, Italia, Irlanda și Japonia, în rețelele
publice de medie tensiune neutrul sursei este izolat față de pământ, acest tip de rețele făcând parte,
din punctul de vedere al nivelului supratensiunilor de frecvență industrială, din categoria rețelelor
neefectiv legate la pământ .
Admitanța dintre punctul neutru și pământ este nulă, curentul prin neutru fiind egal cu zero,
indiferent de gradul de nesimetrie al rețelei. Evident, dacă admitanțele fazelor față de pământ sunt
diferite între ele, și în punctul neutru va exista o diferență de potențial față de pământ. În regimul
normal de funcționar e, suma fazorială a curenților pe cele trei faze este întotdeauna nulă, indiferent de
nesimetria sarcinilor pe faze, chiar și la curenții de pornire ai motoarelor electrice sau de conec -tare a
transformatoarelor de putere din rețea:
0T S R II I
(3.1)
Tensiunea care apare între punctul neutru al unei rețele cu neutrul izolat și pământ este
denumită tensiune de nesimetrie . Această tensiune poate avea, în regim normal, un nivel inadmisibil
de mare (de ordi -nul sutelor de volți), numai în cazul rețelelor cu linii electrice aeriene. În cazul
rețelelor de cablu, tensiunea de nesimetrie, în regim normal de funcționare, nu depășește un nivel de
ordinul a 20 ÷ 50 V. Tensiuni mari de nesimetrie apa r, însă, în cazul producerii unor defecte
nesimetrice longitudinale (ruperi de conductoare, defecte în întrerupătoare, acționări monofazate etc.).
Astfel, în cazul întreruperii unei faze, tensiunea de nesimetrie devine egală cu jumătate din tensiunea

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 41 |
de fa ză a rețelei ( 0,5·Uf). În cazul conectării unei singure faze, ca și în cazul simplei puneri la pământ,
modulul tensiunii de nesimetrie este egal cu tensiunea de fază.
Producerea unui defect monofazat modifică doar circulația curenților care se închid prin
admitanțele fazelor față de pământ, în timp ce curenții de sarcină rămân neschimbați. Dacă se
consideră o schemă echivalentă foarte simplă, atunci, în ipoteza simplificatoare a perfectei simetrii a
rețelei, se obține relația de calcul a curentului stabiliz at de defect, astfel:
l)Cj G(U3 I0 0 f def  
, (3.2)
în care, semnificația notațiilor este următoarea:
Uf – valoarea efectivă a tensiunii de fază;
Go – conductanța specifică corespunzătoare unei faze;
Co – capacitatea specifică a unei faze, în raport cu pământul;
l – lungimea totală a liniilor rețelei.
Semnul “ -” indică sensul de circulație al curentului pe faza defectă, în condițiile în care origine
de fază se ia tensiunea electromotoare a fazei cu defect, din relația ( 3.2) rezu ltând și directa
proporționalitate dintre mărimea curentului de defect transversal și dimensiunile rețelei.
Defectul monofazat în rețelele cu neutru izolat nu deranjează consumatorii, în mod direct, din
următoarele motive:
• intensitatea curentului de defec t este redusă, în comparație cu aceea a curentului de sarcină,
astfel încât nu se impune deconectarea rapidă a tronsonului de rețea cu defect;
• se păstrează triunghiul tensiunilor de linie, astfel încât consumatorii trifazați pot funcționa
normal;
• dacă tran sformatoarele de putere au conexiune de tip triunghi – stea și simpla punere la
pământ se produce pe partea conexiunii în triunghi, atunci pe partea conexiunii în stea (mai
ales dacă neutrul stelei este legat la pământ) nu este afectată nici steaua tensiun ilor de fază,
astfel încât consumatorii monofazați nu resimt prezența defectului.
Valoarea mică a intensității curentului de simplă punere la pământ face ca sensibilitatea
protecțiilor maximale de curent homopolar să nu fie suficient de bună pentru a perm ite o deconectare
selectivă. Sunt necesare, astfel, protecții direcționale sau sisteme de protecție mai complexe.
În regim stabilizat de simplă punere la pământ, mărimea supraten -siunilor pe fazele sănătoase
este influențată de parametrii rețelei, prin i n-termediul raportului kX = Zh /Zd dintre impedanțele
echivalente de secvență homopolară și directă ale schemei, calculate în raport cu locul defectului.
În cazul neutrului izolat, impedanța schemei de secvență homopolară are caracter capacitiv, iar
modul ul acesteia este relativ mare, depinzând invers proporțional de capacitatea totală față de pământ

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 42 |
a rețelei. Astfel, supratensiunile temporare datorate simplei puneri la pământ sunt de ordinul a
3
unități relative (Figura 2.2). În rețe lele actuale, este foarte puțin probabilă producerea fenomenului de
rezonanță la frecvență industrială, însoțit de creșteri inadmisibil de mari ale tensiunii, așa cum se poate
întâmpla în regim de simplă punere la pământ, pentru raportul Zh/Zd = -2, sau în regim de dublă punere
la pământ, pentru raportul Zh/Zd = -1/2. Astfel de situații limită ar putea să apară numai în cazul în care
rețele foarte extinse ar fi alimentate de la surse de putere mică. Rezistența de defect, ca și rezistențele
componentelor sch emei contribuie la reducerea factorului de supratensiune.
Regimului tranzitoriu de simplă punere la pământ metalică îi sunt caracteristice supratensiuni
maxime de ordinul a 2,5 unități relative, valoarea înregistrată, la un moment dat, depinzând de
momentu l inițial al producerii defectului, de parametrii rețelei, de locul apariției defectului în rețea
etc. Dacă, însă, defectul se produce prin arc electric, iar arderea acestuia este instabilă, sunt de așteptat
valori mult mai ridicate ale factorului de supra tensiune tranzitorie.
În acest sens, analizele teoretice, ca și experimentele efectuate în rețele reale, au condus la
concluzia că pot să apară supratensiuni tranzitorii de ordinul a 3,5 ÷ 4,5 unități relative și care so -licită
inadmisibil de dur izolația elementelor rețele i, mai ales în cazul rețelelor de mare extindere. Simulări
efectuate pe modele ale unor rețele complexe, în condițiile unui număr restrâns de ipoteze
simplificatoare, au condus la observația că, de fapt, prima reaprindere a arcului elect ric determină o
creștere însemnată a factorului de supratensiune (așa cum se poate observa și în Figura 2.18),
reaprinderile ulterioare păstrând, practic, nivelul supratensiunii la o valoare apropiată de aceea
generată de prima reaprindere a arcului electr ic de defect.
Deoarece domeniul de ardere instabilă a arcului electric de con -turnare este cuprins, în
majoritatea cazurilor, între 10 A și 40 A, rezultă că asemenea situații sunt posibile în rețelele aeriene
de medie tensiune având neutrul izolat și lung imea cuprinsă între 30 km și 40 km.
Pentru curenți de defect mai mici, arcul electric de defect se poate autostinge, fără să mai apară
reaprinderi. În cazul rețelelor de cablu, datorită valorii mai mari a curentului de defect, arcul electric
poate să ardă stabil, dis -trugând, astfel, izolația. În aceste condiții, este foarte probabilă transformarea
simplei puneri la pământ în defect polifazat, cu toate consecințele defavorabile care decurg din aceasta.
Fenomenul de reaprindere a arcului electric de defec t, căruia îi sunt asociate supratensiuni
tranzitorii de valori importante, face ca soluția tehnică a izolării punctului neutru să nu fie recomandată
în practica rețelelor de transport și distribuție a energiei electrice.

3.2. Rețele compensate

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 43 |
Aceste reț ele intră în categoria rețelelor cu neutrul neefectiv legat la pământ, la fel ca și acelea
având neutrul izolat. Dezavantajul reaprinderii arcului electric de defect transversal monofazat,
specific rețelelor având neutrul izolat, este eliminat prin conecta rea, în punctul neutru al rețelei, a unei
inductanțe. Mărimea acesteia este astfel aleasă încât să determine stingerea arcului electric de punere
la pământ, prin compensarea curentului capacitiv al rețelei de către curentul inductiv al bobinei
instalate în punctul neutru al acesteia. Tocmai datorită efectului lor asupra arderii arcului electric de
defect, aceste echipamente sunt denumite bobine de stingere .
După numele celui care a propus primul această soluție, bobinele de stingere se regăsesc și sub
denu mirea de bobine Petersen .
Ca și în cazul neutrului izolat, suma fazorială a curenților de sar cină din regimul normal, chiar
în condițiile existenței unei nesimetrii, este, practic, nulă. Diferența de potențial dintre punctul neutru
și pământ poartă denumir ea, în acest caz, de tensiune de deplasare a neutrului .
Datorită prezenței inductanței între punctul neutru și pământ, pe conductorul fazei cu defect,
până la locul producerii acestuia, circulă un curent notat cu IBS, în Figura 3.1. Acest curent este defaz at
inductiv față de tensiunea punctului neutru (aplicată bobinei de stingere) și, deci, în opoziție de fază
față de curentul de punere la pământ Ipp (dacă se face abstracție de componentele active).

Figura 3.1 Compensarea cure ntului capacitiv de punere la pământ

Dacă compensarea curentului capacitiv al rețelei este perfectă, atunci curentul de la locul
defectului se reduce la suma componentelor active, fapt care asigură eliminarea defectelor prin arc
electric și revenirea natu rală a rețelei, fără intervenția personalului de exploatare, la regimul normal
de funcționare.
~
~
~
C0
Go
C0
Go
C0
Go
RN
LN
UR
US
UT
IBS
Ipp

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 44 |
Curentul inductiv, în ipoteza unui factor de calitate bun al bobinei, este dat de relația ( 3.3), iar
curentul capacitiv de punere la pământ poate fi calculat cu o relație de forma ( 3.4), semnificația
notațiilor din a -ceste două relații fiind în concordanță cu Figura 3.1.

 



N NN
R BSLj
LRU I 1
2 . (3.3)
o o R pp Cj G U I 3
, (3.4)
în care semnificația notațiilor este următoarea:
RN, LN – rezistența, respectiv inductanța bobinei de stingere;
C0, G0 – capacitatea, respectiv conductanța transversală a unei faze a rețelei.
Utilizând expresiile ( 3.3) și ( 3.4), rezultă relația de calcul a curentului rezidual, de forma
următoare:

 









 
No o
NN
R pp BS defLC j G
LRU I I I
13 32 . (3.5)
Notând componentele active și reactive ale acestui curent, conform expresiilor:
Ro C
NR
L o
NN
R a UC ILUI G
LRUI  3 , , 32 




, (3.6)
rezultă o expresie a curentului rezidual, de forma:
  q j I IC def  1
, (3.7)
în care s -au utilizat notațiile următoare:
–  = I a /IC – factorul de amortizare al rețelei,
– q = I L/IC – gradul de acordare al bobinei de stingere .
Prin modificarea valorii inductanței bobinei de stingere, se poate ajunge la situația compensării
perfecte a curentului capacitiv, q = 1 . Cu-rentul rezidual este minim în acest caz și pur activ, fiind
determinat, în principal, de rezistența bobinei de st ingere. Acordarea perfectă a bobinei este cunoscută
și sub denumirea de acordare la rezonanță .
Denumirea provine din faptul că această condiție corespunde stării de rezonanță într -un circuit
RLC paralel, format din inductanța bobinei de stingere ( LN) și c apacitatea echivalentă față de pământ
a tuturor celor trei faze ale rețelei ( 3·C 0).
Situația în care q <1 se numește regim de subcompensare , iar aceea pentru care q>1 se numește
regim de supracompensare .
În ceea ce privește nivelul supratensiunilor coresp unzătoare regi -mului stabilizat de simplă
punere la pământ, așa cum s -a arătat în Figura 2.2, valoarea acestora poate atinge 3 unități relative,

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 45 |
în regimul de acordare la rezonanță a bobinei de stingere, însă interesează și nivelul supratensiunilor
tranzi torii generate de producerea defectului și respectiv eliminarea acestuia. Astfel, regimul
tranzitoriu declanșat de producerea unei simple puneri la pământ determină apariția unor
supratensiuni, pe fazele sănătoase, de același ordin de mărime cu supratensiu nile care apar la defect
metalic, în rețele cu neutrul izolat. În cazul defectelor prin arc electric, dacă bobina este bine acordată,
defectul se elimină la prima trecere prin zero a curentului rezidual, astfel încât tensiunile pe fazele
sănătoase revin, î n mod natural, la valorile din regimul normal.
Regimul tranzitoriu de revenire la normal a tensiunii pe faza defectă este, de asemenea,
influențat de gradul de acordare a bobinei de stingere. Expresia tensiunii de revenire, pe faza anterior
defectă, este dată de relația:
 t et U tuot
m rev  cos cos )(
, (3.8)
în care, pulsația proprie a circuitului este dată de o relație de forma:
)3(1
N ooL LC
, (3.9)
unde cu L s-a notat inductanța longitudinală totală a unei faze a rețelei.
Deoarece în situațiile reale de exploatare este valabilă inegalitatea L<<L N, rezultă că expresiile
pulsației de regim liber și a factorului de amortizare pot fi scrie și sub următoarea formă:
o o o C G q 2/ , 
. (3.10)
În cazul acordării perfecte a bobinei de stingere ( q=1), tensiunea revine la valoarea de serviciu
cu atât mai lent cu cât factorul de amortizare, , este mai mic, fără apariție de supratensiuni, așa cum
se poate ob -serva din Figura 3.2.

Figura 3.2 Revenirea tensiunii în cazul acordării la rezonanță a bobinei de stingere
-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
t [s]
urev/Um [u.r]
componenta
liberă
componenta forțată
tensiune de revenire

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 46 |
Dacă, însă, bobina este dezacordată, indiferent dacă în sensul supracompensării sau al
subcompensării, regimul de revenire este însoțit de supratensiuni, atât pe fazele sănătoase, cât și pe
aceea cu defect. Pentru a exemplifica ultima afirmație, în Figura 3.3 sunt reprezentate formele de
variație în timp ale tensiunilor celor trei faze ale unei rețele de m edie tensiune, după stingerea arcului
electric de defect, în condițiile în care bobina de stingere a rețelei este reglată în sensul unei
supracompensări de 20 %. Poate fi observat regimul de simplă punere la pământ, în care tensiunile
fazelor sănătoase sun t egale cu tensiunea de linie a rețelei. După stingerea arcului electric de defect (la
momentul t = 50 ms), cel puțin ten -siunile fazelor R și S iau valori superioare tensiunii de linie, iar
regimul este lent amortizat.

Figura 3.3 Revenirea tensiunilor în cazul unei supracompensări de 20 %

În rețelele compensate, supratensiunile sunt mult mai reduse, ca durată și amplitudine, în raport
cu cazul neutrului izolat, cu atât mai mult cu cât bobina este acordată mai aproape de rezona nță. Pe
lângă avantajele anterior evidențiate, ale tratării neutrului cu bobină de stingere, trebuie subliniat și
nivelul redus al tensiunilor de atingere și de pas din vecinătatea prizelor de pământ ale rețelei, rezultat
al valorii mici a intensității cur entului de simplă punere la pământ. Astfel, riscul de electrocutare prin
atingere indirectă este redus, chiar în condițiile în care nu se acordă o atenție specială realizării prizelor
de pământ ale stâlpilor, acestea putând fi prize naturale. În mod implic it, acest avantaj determină și
reducerea cheltuielilor legate de realizarea și exploatarea unor prize de pământ cu rezistențe de
dispersie de valoare scăzută.
Tensiunea de deplasare a neutrului ( UN), în regimul normal de funcționare a rețelei
compensate, s e poate calcula cu o expresie a cărei formă generală este următoarea:

N T S RTT SS RR
NY Y Y YYU YU YUU . (3.11)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
-30
-20
-10
0
10
20
30
t [ms]
u

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 47 |
Dacă sistemul trifazat de tensiuni este echilibrat, iar admitanțele celor trei faze ale rețelei
electric e trifazate sunt egale:
) (o o T S R Cj G Y Y Y 
, (3.12)
atunci tensiunea de deplasare a neutrului este nulă.
În realitate, însă, chiar dacă sistemul trifazat de tensiuni poate fi considerat echilibrat, admitan –
țele transversale ale rețelei nu sunt egale, mai ales datorită deosebirilor care apar între mărimile
capacităților C0, ale celor trei faze. Astfel, în cazul particular în care considerăm capacitățile a două
faze egale, iar capacitatea față de pământ a celei de a treia faze afectată de un coeficient m, utilizând
notațiile din Figura 3.1, se obține relația:
 
 
N NfN
Lj RCj G Cj G mCj GCj Ga Cj Ga mCj G
UU
    
  1
0 0 0 0 0 00 0 0 02
0 0
, (3.13)
din care rezultă (dacă se neglijează pătratul rezistenței bobinei de stingere în raport cu pătratul
reactan ței inductive a acesteia) următoarea formă:

02 0
031
21
CjLRG
CLmm
UU
NN
NfN



. (3.14)
Dacă se utilizează notațiile din relația ( 3.7), atunci modulul tensiunii de deplasare a neutrului,
în unități relative (obținute prin r aportare la valoarea efectivă a tensiunii de fază – Uf), se calculează
cu relația următoare :

2 232 31
q mm
UU
fN

 . (3.15)
De fapt, tensiunea de deplasare a neutrului este o mărime complexă, care poate fi cara cterizată
prin modul și fază, ale căror valori depind de gradul de dezechilibru al admitanțelor fază -pământ, dar
și de gradul de acordare al bobinei de stingere.
Tensiunea de deplasare a neutrului poate atinge valori destul de mari, inacceptabile în
exploa tarea rețelelor aeriene. O primă consecință a creșterii tensiunii de deplasare a neutrului este
modificarea tensiunilor fază -pământ, pe unele faze acestea devenind prea mari pentru a putea fi su –
portate de către izolație, în regim de lungă durată. O altă c onsecință se concretizează prin semnalizări
false ale producerii defectelor monofazate, care, în cazul unei rezistențe de defect suficient de mari,
produc o tensiune homopolară la fel de mare ca și aceea datorată acordării perfecte a bobinei de
stingere.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 48 |
Mai poate fi menționată și o consecință din domeniul compatibilității electromagnetice,
tensiunile mari de deplasare a neutrului fiind gene ratoare de perturbații electromagnetice, valoarea
importantă a tensiunii homopolare, în regim permanent, determinând c irculația unui curent homopolar
intens și, deci, perturbații electromagnetice conduse importante.
Toate observațiile anterioare recomandă reglarea la supracompensare a bobinelor de stingere,
astfel încât să se mențină tensiunea de deplasare la valori acce ptabile. Această recomandare este
aplicabilă numai rețelelor aeriene sau predominant aeriene. Realizarea unei sensibilități și a unei
selectivități corespunzătoare a sistemelor de protecție din rețelele compensate reprezintă una dintre ele
mai complicate p robleme ale tehnicii protecției prin relee. Necesitatea utilizării unor soluții tehnice
complexe conduce la creșterea ponderii costului de investiție al sistemelor de protecție, în costul total
al rețelei, pre exploatare și întreținere a acestora. Cele mai utilizate categorii de sisteme de protecție
pentru detectarea selectivă a simplelor puneri la pământ, în rețele compensate sunt:
• supravegherea tensiunii homopolare cu relee maximale de tensiune;
• protecția maximală de curent homopolar wattmetric; criteriul curentului homopolar de
valoare maximă nu este valabil pentru detectarea liniei defecte deoarece acesta circulă prin
linia cu cea mai mare capacitate față de pământ și nu prin linia cu defect; în aceste condiții,
variabila decisivă pentru identificarea li nie și curentul homopolar datorat
sub/supracompensării;
• protecția homopolară direcțională; prin determinarea sensului puterii active, utilizând relee
wattmetrice, se îmbunătățește selectivitatea pro -tecției, mai ales în rețele complexe;
• supravegherea cu si steme instruibile;
• determinarea variației curentului homopolar prin:
– modificarea reglajului bobinei – se modifică doar curentul homopolar pe plecarea
cu defect;
– cuplarea și decuplarea unui condensator pe înfășurarea auxiliară a bobinei de
stingere – detecț ie prin impulsuri;
– utilizarea de relee de regim tranzitoriu – acestea evaluează sensul puterii active de
secvență homopolară, în primele milisecunde ale regimului tranzitoriu de simplă
punere la pământ;
– protecția maximală de curent homopolar bazată pe anal iza armonicelor superioar –
detecția armonicei a cincea.
Pe lângă aceste sisteme, sunt funcționale protecții speciale pentru defecte înalt rezistive și
indicatoare de trecere a curentului de defect.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 49 |
Pentru aplicarea soluțiilor moderne de sisteme de prot ecție, dar și pentru acordarea on -line a
bobinelor de stingere la gradul de compensare optim, este necesară instalarea unor sisteme automate
pentru acordarea bobinelor de stingere. Bobinele de stingere au o bună eficiență în rețelele în care
compo -nenta ac tivă a curentului de defect monofazat este relativ mică, iar izolația este
autoregeneratoare. Valoarea ridicată a supratensiunii temporare maxime la defect monofazat face ca
acest mod de tratare a neutrului să fie aplicabil doar în rețelele în care rezerva de izolație este suficient
de importantă. Posibilitatea funcționării rețelei în regim de simplă punere la pământ un anumit interval
de timp, precum și nivelul redus al tensiunilor accidentale de atingere și de pas, conduc la ideea
utilizării acestui mod d e tratare a neutrului în rețelele apropiate de consumatori și care, implicit, sunt
realizate în zone populate.
Considerentele prezentate anterior, la care se adaugă aspecte legate de siguranța în funcționare
și continuitatea în alimentarea consumatorilor, conduc la ideea utilizării sistemului de tratare a
neutrului cu bobină de stingere în rețelele de medie tensiune realizate cu linii aeriene sau preponderent
aeriene, în condițiile utilizării unor sisteme eficiente de acordare a bobinelor de compensare. Un
exemplu de schemă a unei bobine de stingere și de amplasare a acesteia în instalațiile de medie
tensiune ale unei stații de transformare este dat în Figura 3.4.

Figura 3.4 Schema electrică a unei bobine de stingere
3.3. Rețele având neutrul tratat prin impedanță limitatoare

Acest mod de tratare a neutrului rețelelor electrice este folosit pentru obținerea unei bune
selectivități în acționarea protecțiilor, la defect transversal monofazat. Se adoptă această soluți e în
rețelele în care bobina de stingere nu dă rezultate satisfăcătoare. Adesea, această soluție de tratare a
neutrului îndeplinește majoritatea cerințelor impuse de operatorul rețelei. Pentru rețelele de distribuție
din România, soluția tratării neutrului cu rezistor d e valoare redusă este prevăzută de normative, ca
40%
Neut ru
40%
20%
-10%
-5%
Compensare curent
rezidual
Rezistor de tratare
neutru
Acordare fină

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 50 |
fiind acceptabilă, pentru cazul rețelelor aeriene, mixte sau de cablu în care curentul capacitiv de punere
la pământ al rețelei este mai mare de 10 A .
În cazul rețelelor de cablu sau mixte, în care lungimea tronsoanelor de cablu este
preponderentă, dacă curentul capacitiv de punere la pământ este mai mare de 10 A, soluția tratării
neutrului prin rezistor de valoare redusă este obligatorie.
Este necesară limitarea intensității curentului de scurtcircuit monofa zat, așa cum s -a arătat în
primul paragraf al acestui capitol , atât pentru reducerea solicitării termice și electrodinamice a căilor
de curent, parcurse de curentul de defect, cât și pentru reducerea potențialelor pe prizele de pământ ale
stâlpilor, stații lor și posturilor de transformare. Totuși, instalarea impedanței limitatoare nu trebuie
redusă excesiv intensitatea curentului de defect, deoarece aceasta ar complica sistemele de protecție
instalate în rețea.
Valoarea maximă a curentului de scurtcircuit m onofazat, în rețelele având neutrul tratat cu
impedanță de valoare redusă, rezultă ca un optim între cele două tendințe contrare. Valorile adoptate
pentru intensitatea maximă admisibilă a curentului de scurtcircuit monofazat depind de tipul
constructiv al liniilor rețelei, astfel:
• 300 A – pentru rețelele electrice aeriene, precum și pentru rețele mixte cu o valoare a
curentului capacitiv de punere la pământ mai mică de 150 A;
• 600 A – pentru rețelele electrice subterane, precum și pentru rețele mixte cu o va loare a
curentului capacitiv de punere la pământ mai mare sau egală cu 150 A;
• 1000 A – pentru rețelele electrice subterane realizate din cabluri, ate asigurată stabilitatea
termică a căii de întoarcere a curentului de scurtcircuit monofazat (cabluri cu man ta din
plumb, cabluri A2YSY însoțite de un conductor de compensare sau cabluri cu ecrane
stabile termic la minimum 1000 A, pentru o durată de circulație a curentului de minimum
o secundă).
Dacă se utilizează relația de calcul a curentului stabilizat de def ect monofazat , conform
notațiilor din Figura 3.1:

f o
N Nf FN
k UC jjX RUI  3 (3.16)
rezultă valoarea impedanței care trebuie instalată în punctul neutru al unei anumite rețele, caracterizate
prin capacitatea totală a rețelei să aibă o influență importantă asupra dimensionării impedanței de
tratare a unei faze Co, astfel încât să se obțină intensitatea corespunzătoare a curentului de defect, fără
însă ca mărimea neutrului. În acest mod, mărimea impedanței de limitare rezultă semn ificativ mai
mică decât aceea a unei bobine de stingere, motiv pentru care s -a adoptat și termenul de tratare prin

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 51 |
impedanță redusă . Deși, în principiu, impedanța redusă se poate realiza utilizând un rezistor sau un
inductor, cea mai mare răspândire o are utilizarea rezistorului.
Pentru dimensionarea rezistenței rezistorului de tratare a neutrului se consideră un scurtcircuit
metalic net, produs în stația în care este instalat rezistorul, și nu se ia în considerare curentul capacitiv
de punere la pământ al rețelei electrice conectate la barele de medie tensiune ale stației de transformare
respective. Astfel, dacă se utilizează metoda componentelor simetrice pentru calculul intensității
curentului de scurtcircuit, în ipotezele anterior menționate, se obține:
h d k k Nf FN
kZ Z RUI2 33
, (3.17)
în care notațiile utilizate au următoarea semnificație:
RN – rezistența rezistorului de tratare a neutrului;
dkZ
– impedanța echivalentă de secvență directă , calculată în raport cu locul nesimetriei și
considerată ca fiind egală cu impedanța de secvență in -versă,
ikZ , datorită adoptării
ipotezei unei puteri mari a sursei;
hkZ
– impedanța echivalentă de secvență homopolară.
În conformitate cu Normativul privind alegerea izolației, coordona rea izolației și protecția
instalațiilor electroenergetice împotriva supraten siunilor – indicativ NTE 001/03, în Tabelul 3.1 sunt
prezentate, cu titlu orientativ, valorile rezistențelor r ezistoarelor de tratare a neutrului, în funcție de
intensitățile curenților de scurtcircuit monofazat specificate an terior .

Valori orientative ale rezistențelor rezistoarelor de tratare a neutrului
rețelelor electrice de medie tensiune
Tabelul 3.1
Tensiunea nominală a
rețelei electrice
Curentul
de scurtcircuit monofazat 6 kV 10 kV 15 kV 20 kV
Rezistența rezistorului de tratare
a neutrului [Ω]
1000 A 3,4 5,8 8,7 11,6
600 A 5,8 9,7 14,4 19,3
300 A 11,6 19,3 28,8 38,5

Valorile care rezultă pentru impedanța elementului de tratare a neu trului sunt de ordinul
unităților de , astfel încât rapor tul dintre impe danțele de secvență homopolară și directă să fie mai
mare decât 3, rezul tând, astfel, un factor de legare la pământ kp >1,4 . În aceste condiții, rețelele având
neutrul tratat cu impedanță de valoare redusă in tră în categoria reț elelor neefectiv legate la pământ, ca
și rețelele având neutrul tratat cu bobină de stingere.

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 52 |
Faptul că acest mod de tratare a neutrului situează rețeaua în cate goria rețelelor neefectiv legate
la pământ nu este acceptabil pentru rețele le de înaltă tensiune, unde rezerva de izolație nu este foarte
mare, dar nici în rețelele de joasă tensi une, unde ar crește pericolul de electrocutare, astfel că soluția
de tratare a neutrului cu impedanță redusă este folosită, în exclusivitate, în rețelele de medie tensiune.
În ordinea preferențială, există următoarele soluții de conectare în rețea a rezis toarelor de tratare a
neutrului , în conformitate cu repre zentare grafică din Figura 3.5
• la neutrul transformatorului de putere, atunci când înfășurarea de me die tensiune are
conexiunea stea și neutrul accesibil (Figura 3.5.a)
• la neutrul transfor matorului de neutru artificial (TNA), montat direct la bornele
transformatorului de putere (Figura 3.5.b)
• la neutrul transformatorului serviciilor proprii (TSP) (Figura 3.5.c).
Așa cum rezultă din cele prezentate anterior, soluția tehnică a tra tării ne utrului prin rezistor de
limitare este propice pentru rețelele de me die tensiune cu linii de cablu, unde bobina de stingere nu
este la fel de eficientă ca și în rețelele cu linii electrice aeriene. În plus, această opțiune este justificată
și de faptul că instalarea unor rezistoare de limitare în rețelele aeriene de medie tensiune implică
reducerea valorilor rezisten țelor de dispersie ale tuturor prizelor de pământ, inclusiv ale stâlpilor, fapt
care conduce la costuri de investiție importante. Cu toate ac estea, se poate adopta tratarea neutrului
prin rezistor de limitare și în cazul rețe -lelor mixte sau chiar și în cazul rețelelor aeriene, dacă curentul
capacitiv de punere la pământ este mai mare de 10 A .

Figura 3.5 Soluții de lega re la neutrul rețelelor electrice de medie tensiune a rezistorului de limitare, R N

Pentru creșterea calității serviciului de alimentare a consumatorilor racordați la rețelele
electrice aeriene sau mixte cu neutrul tratat prin rezistor și a siguranței în f uncționare a acestor rețele,
a)
I
T
M
T
TN
RN
TIT/M
T
I
T
M
T
RN
TIT/M
T
RN
M
T
JT
b)
c)
TSP

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 53 |
se poate adopta sistemul de automatizare “întreruptor șunt” , care asigură eliminarea defec telor
monofazate pasagere, fără deconectarea consumatorilor. Principiul soluției constă în șuntarea, fără
temporizare, pentru un in terval scurt de timp, t, a defectului monofazat, prin închiderea polului fazei
cu defect a întrerupătorului de șuntare.
În cazul în care defectul este pasager (conturnarea unui izolator), prin șuntarea fazei cu defect,
în apro pierea sursei, tensiunea în ava l de acest punct scade, la valori apropiate de zero, iar arcul electric
de defect se stinge. Astfel, funcționarea rețelei revine la normal, după deschiderea acestui pol al
întreruptorului de șun tare. Dacă după intervalul de timp t defectul nu este elimin at, atunci el este un
defect permanent, care va fi selectat și declanșat rapid, prin func ționarea protecțiilor și automatizărilor
convenționale, specifice rețelelor e lectrice cu neutrul tratat prin rezistor de limitare.
Schema de principiu a funcționăr ii sistemului cu întreruptor de șun tare este prezentată în Figura
3.6, în care cu R N s-a notat rezistorul de tratare a neutrului, cu I L întrerupătorul de linie, cu Rdef
rezistența defec tului, cu irez curentul rezidual care circulă prin aceasta, după înc hiderea polului P 1 al
întreruptorului de șuntare, instalat pe barele de medie tensi une ale stației de transformare, cu ik
intensitatea curentului de scurtcircuit monofazat prin întreruptorul de șuntare, cu is curentul de sarcină
și cu iN curentul prin neu trul rețelei.

Figura 3.6 Schema de principiu a sistemului „întreruptor de șuntare”

Un exemplu de simulare a secvenței de producere a unui defect monofazat pasager, pe una
dintre liniile unei rețele aeriene extinse de me die tensiune având n eutrul tratat prin rezistor de limitare,
urmată de în chiderea polului fazei cu defect a întreruptorului de șuntare și de deschi derea acestuia este
redat în Figura 3.7. În reprezentarea grafică din a ceastă figură nu au fost respectate intervalele exacte
de timp ale secven ței reale, pentru a putea evidenția evoluția procesului. Astfel, intervalul de timp
până la închiderea polului fazei cu defect a întreruptorului de șuntare a fost lăsat cu puțin mai mare,
iar deconectarea a fost considerată mai rapidă d ecât în situațiile reale.
P1
i
N
P2
P3
i
k
Întrerupt
or
șuntare
RN
is
IL
irez
Rdef
is
MT
Stâlp
IT
TNA
Arc
electric

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 54 |

Figura 3.7 Evoluția în timp a curentului în cazul unei secvențe de eliminare a defectelor pasagere în rețele
aeriene având neutrul tratat prin rezistor, prin intermediul întreruptorului de șuntare
3.4. Tratarea mixtă a neutrului

Acest mod de tratare a neutrului este specific rețelelor de distribuție de medie tensiune și
combină avantajele tratării cu bobină de stingere cu acelea ale tratării neutrului prin rezistor de
limitare. Astfel, rețeaua ră mâne în categor ia rețelelor neefectiv legate la pământ.
Din punct de vedere operativ, modul combinat de tratare a neutru -lui presupune funcționarea
normală a rețelei, în regim de ușoară supra compensare, astfel încât defectele pasagere să poată fi
eliminate prin ac țiune a bobinei de stingere. Dacă acest lucru nu se întâmplă într -un inter val de 0,5 ÷
0,7 secunde, atunci se conectează, în mod automat, rezistorul de limitare, în paralel cu bobina de
stingere , transformându -se, astfel, simpla punere la pământ în scu rtcircuit monofazat, tronsonul de
rețea cu defect fiind deconectat, rapid și selectiv, de către protecțiile spe cifice sistemului de tratare a
neutrului cu rezistor de limitare.

Figura 3.8 Variația în timp a curentului de defect în cazul unei secvențe de tratare combinată a neut rului
unei rețele mixte de medie tensiune
-800-600-400-2000200400600800
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
t
i
pro
ducere
închidere
întreruptor
deschidere
întreruptor șuntare
20
40
60
80
500
520
540
560
580
600
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
i [A]
t [ms]

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 55 |
Din punct de vedere constructiv, rețeaua trebuie să satisfacă, în ma re măsură , cerințele
specifice ambelor moduri de tratare a neutrului. Eficiența tratării combinate este mult mai evidentă în
rețelele mixte decât în rețelele pur aeriene sau subterane . Variația în timp a curentului de defect, datorat
unei simple puner i la pământ inițiale, urmată de o secvență de operare specifică tratării combi nate a
neutrului rețelelor mixte, este dată în Figura 3.8.
În Figura 3.8, se observă următoarea secvență de regimuri tranzitorii electromagnetice:
• producerea simplei puneri la pământ, în rețeaua având neutrul tratat cu bobină de stingere,
regim caracterizat prin tr-o rapidă amortizare a os cilațiilor de înaltă frecvență ale curentului
de simplă punere la pământ;
• regimul stabilizat de simplă punere la pământ, caracterizat printr -o intensitate foarte mică
a curentului de defect (curentul rezidual);
• regimul tranzito riu determinat de conectarea rezistorului de tratare a neutrului, caracterizat
printr -o amortizare rapidă a componentei aperi odice a curentului de scurtcircuit monofazat,
specifică rețelelor de me die tensiune, care au un raport mic între reactanță și rez istență;
• regimul stabilizat de scurtcircuit monofazat, a cărui durată de existen ță depinde de
caracteristicile protecțiilor și ale întrerupătoarelor;
• deconectarea liniei cu defect.
3.5. Rețele cu neutrul legat la pământ

Așa cum rezultă din Tabelul 2.2, în țări precum Anglia și SUA, ne utrul rețelelor de medie
tensiune este tratat cu impedanță limitatoare, dar poate funcționa și direct legat la pământ, iar în țări
precum Australia, neutrul rețelelor de medie tensiune este legat direct la pământ. În caz ul legării la
pământ a punctelor neutre, curentul de defect mo nofazat se obține prin suprapunerea curentului
capacitiv al rețelei și a cu rentului de scurtcircuit monofazat. A doua componentă este predominan tă,
mai ales în cazul defectelor caracterizate prin rezistență redusă, astfel încât contribuția curentului
capacitiv este, practic, neglijabilă .
În ipoteza în care toate punctele neutre sunt legate la pământ, atunci este satisfăcută condiția
Xkh = X kd, rezultând, astfel, egalitate între intensi tățile curenților de scurtcircuit monofazat și trifazat și
nu se înregistrează, practic, supratensiuni . Dacă nivelul foarte redus al supratensiunilor interne este un
element favorabil în funcționarea unei rețele electrice, eg alitatea dintre cei doi curenți de scurtcircuit
nu poate fi acceptată, datorită solicitărilor termice, electrodinamice și me -canice dure pe care le suportă
întrerupătoarele, precum și datorită nivelu lui tensiunilor de atingere și de pas, ce poate depăși l imite

Tratarea neutrului în rețelele de distribuție de medie tensiune

| 56 |
periculoase, în condițiile unor frecvențe relativ mare de apariție, chiar dacă durata de e -xistență este
limitată de funcționarea rapidă a protecțiilor de curent.
Condiția Xkh = X kd se poate atinge numai în cazul unei rețele dense, cu linii relativ scurte și cu
multe stații de transformare, în care toate punctele neutre ale transformatoarelor sunt legate direct la
pământ. Redu cerea intensității curentului de defect monofazat se poate obține prin izo larea unora
dintre punctele neutre ale transformat oarelor, rețeaua, în an samblul ei, rămânând în categoria rețelelor
efectiv legate la pământ.
Deoarece defectele transversale monofazate implică circulația unui curent de scurtcircuit,
tronsoanele de rețea cu defect sunt rapid și selectiv deconectate de că tre sistemele de protecție ale
rețelei. Continuitatea în alimentarea consumatorilor este asigurată atât prin adoptarea unor struc turi și
a unor scheme operative adecvate ale rețelelor, cât și prin utilizarea sistemelor automate de reconectare
rapidă.
Prizele de pământ ale stâlpilor trebuie să aibă rezistențe de disper sie mici și să fie stabile în
timp, nu numai din considerente de electrose curitate, ci și pentru reducerea nivelului supratensiunilor
și a numărului de deconectări ale liniilor datorită lov irii stâlpilor de către descărcările de trăsnet. În
aceste condiții, este, practic, exclusă realizarea de prize de pă mânt naturale.