Виды нейтрали в электрических сетях: Режимы работы нейтралей в электроустановках.

Содержание

Режимы работы нейтралей в электроустановках.

Нейтралями электроустановок называют общие точки трехфазных обмоток генераторов или трансформаторов, соединенных в звезду.

В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы:
  • сети с незаземленными (изолированными) нейтралями;
  • сети с резонансно-заземленными (компенсированными) нейтралями;
  • сети с эффективно заземленными нейтралями;
  • сети с глухозаземленными нейтралями.

Согласно требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ, гл. 1.2).

Сети с номинальным напряжением до 1 кВ, питающиеся от понижающих трансформаторов, присоединенных к сетям с Uном > 1 кВ, выполняются с глухим заземлением нейтрали.

Сети с Uном до 1 кВ, питающиеся от автономного источника или разделительного трансформатора (по условию обеспечения максимальной электробезопасности при замыканиях на землю), выполняются с незаземленной нейтралью.

Сети с Uном = 110 кВ и выше выполняются с эффективным заземлением нейтрали (нейтраль заземляется непосредственно или через небольшое сопротивление).

Сети 3 — 35 кВ, выполненные кабелями, при любых токах замыкания на землю выполняются с заземлением нейтрали через резистор.

Сети 3—35 кВ, имеющие воздушные линии, при токе замыкания не более 30 А выполняются с заземлением нейтрали через резистор.

Компенсация емкостного тока на землю необходима при значениях этого тока в нормальных условиях:
  • в сетях 3 — 20 кВ с железобетонными и металлическими опорами ВЛ и во всех сетях 35 кВ — более 10 А;
  • в сетях, не имеющих железобетонных или металлических опор ВЛ:
    при напряжении 3 — 6 кВ — более 30 А;
    при 10 кВ — более 20 А;
    при 15 — 20 кВ — более 15 А;
  • в схемах 6 — 20 кВ блоков генератор — трансформатор — более 5А

При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется установка не менее двух заземляющих дугогасящих реакторов.

Виды нейтралей электроустановок — ElectrikTop.ru

Нейтраль – та часть электроустановки, которая имеет нулевой потенциал относительно физической земли или ее токопроводящих элементов. Трехфазные цепи могут иметь как технологическую, имеющую физическое соединение с токопроводящими частями, так и конструктивную, отдельную от них нейтраль. Это зависит от способа соединения выходных обмоток силовых трансформаторов.

В первом случае – звездой, во втором – треугольником. Поскольку в этом проводнике течет ток, что происходит в результате или аварии, или технологического перекоса фаз, выражение «режим работы нейтрали» имеет полное право на существование. О том, каким он может быть, и о способах подключения нейтральных проводников пойдет речь в этой статье.

Режимы заземления нейтрали

В экзаменационных билетах по электробезопасности для монтеров, работающих с установками напряжением до 1000 вольт, есть вопрос: «С какой нейтралью должны работать электрические сети напряжением 10 кВ?» Правильный ответ: «С изолированной». Однако существуют и другие режимы работы нейтралей в электроустановках:

  1. Эффективное заземление.
  2. Глухое заземление.

От их выбора зависит множество факторов:

  • Бесперебойность электроснабжения.
  • Безопасность обслуживающего персонала и электроустановок в случае замыкания одной из фаз на землю.
  • Величины токов в местах повреждений.
  • Схема построения релейной защиты.

Различные типы электрических сетей по-разному подключаются к нейтрали и реагируют на аварийные ситуации.

Высоковольтные магистральные электросети

К ним относятся все электросети, линейное (между фазными проводниками) напряжение в которых превышает 35 кВ. Выходные (статорные) обмотки промышленных электрогенераторов соединяют треугольником. Это связано с меньшим уровнем электрических потерь и отсутствием технологического перекоса фаз, что напрямую влияет на качество подаваемой потребителям электрической энергии.

При однофазном пробое на физическую землю – в случае обрыва провода или изменения диэлектрических свойств изоляторов на опорах, происходит падение линейного напряжения до нуля в аварийной фазе и рост в 1,7 раза в работоспособных.

Чтобы избежать электрического пробоя изоляторов рабочих фаз и не увеличивать их без того немалые размеры, в этом случае применяется способ подключения, называемый «эффективной нейтралью». Он заключается в том, что на промежуточных силовых подстанциях выходные обмотки трансформаторов, использующиеся для обеспечения их внутренних нужд (например, обогрева, сигнализации), включаются по схеме «звезда», общий провод которой наглухо соединяется с физической землей.

В результате напряжение в неповрежденных фазах растет не более, чем в 1,4 раза, а ток короткого замыкания ограничивается на уровне, который недостаточен для срабатывания реле защиты. Это позволяет не прерывать электроснабжение на время большее, чем то, что определено нормативами правил эксплуатации электроустановок для различных типов потребителей.

Магистральные электросети среднего напряжения

Электрическая сеть, линейное напряжение в которой от 6 до 35 кВ. Обмотки силовых трансформаторов соединяются звездой.

Нейтраль изолированная, она не имеет физического контакта с землей. Это делается по трем причинам:

  1. Меньшие токи, что позволяет уменьшить размеры изоляторов – меньше вес, меньше нагрузка на опоры, возможна экономия при их производстве и монтаже.
  2. В сетях с изолированной нейтралью токи между фазами имеют емкостной характер, поэтому при пробое одной из них не возникает короткого замыкания. Ток как бы стекает с поврежденного проводника на землю и рассеивается ею.
  3. Нет необходимости тянуть четвертую линию, не имеющую функционального назначения.

В результате при аварии линейное напряжение растет в 1,7 раза, что для промежуточных силовых трансформаторов на линии не является критическим режимом. Электроснабжение продолжается по двум оставшимся линиям. Опасность представляет только оборванный провод в радиусе 10–30 метров – создается зона, где возможно возникновение так называемого шагового напряжения.

Однако при малом сопротивлении физической земли (в результате дождей, при прокладке электролинии по болотам) ток в поврежденном проводнике может достигнуть значения, достаточного для возникновения электрической дуги. В этом случае применяется так называемая компенсированная нейтраль.

Сущность компенсированной нейтрали заключается в том, что общий для всех обмоток провод все же имеет контакт с землей, но через сопротивление. Оно может иметь индуктивный или активный характер. В первом случае устройство называют дугогасящим реактором.

Ток, через него текущий, находится в противофазе с тем, который идет на физическую землю через поврежденный проводник. Они компенсируют друг друга, поэтому электрическая дуга не зажигается. Заземление нейтрали через резистор в нашей стране практически не применяется. А если и используется, то в качестве элемента, помогающего определить место повреждения – при его включении параллельно дугогасящему реактору происходит срабатывание релейной защиты на аварийном участке.

В нашей стране количество линий с компенсированной нейтралью равно 20% от числа всех электрических магистралей. А ее полную изоляцию используют еще только в Финляндии. Большинство европейских стран применяет подключение нейтрали через активное сопротивление большой величины.

Изолированная нейтраль также применяется в трехфазных сетях напряжением 0,4 кВ, которые прокладываются в шахтах, рудниках и на торфяных выработках. Везде, где пропуск электрического тока по физической земле может привести к поражению людей. А также в передвижных электроустановках при невозможности создания надежного контакта с заземлителем.

Низковольтные электрические сети

Все трехфазные электрические линии напряжением 0,4 кВ, от которых питаются конечные потребители, исполняются четырехпроводными. Это так называемые сети с глухозаземленной нейтралью. Выходные обмотки силовых линейных трансформаторов соединяются звездой, а их общий проводник – с физической землей. Делается это исходя из двух соображений:

  1. При однофазном замыкании на землю происходит мгновенное отключение всей линии, что необходимо для предотвращения поражения людей и животных электрическим током. Для этого в ней между фазными проводниками устанавливаются автоматы, реагирующие на сверхтоки (короткое замыкание) или дифференциальный ток.
  2. Кроме линейного напряжения в 380 (400) вольт, используется и фазное (между проводником и нейтралью), равное 220 вольт. При отсутствии надежного контакта с физической землей возможно возникновение технологического перекоса фаз, в результате которого у одного из потребителей на вводах будет 100–110 вольт, а у других – 290–300 вольт, что приводит к выходу из строя электрических приборов.

Если вы увидели на линии высокого напряжения оборванный провод, не подходите к нему близко, наверняка он находится под напряжением, поскольку в режиме изолированной нейтрали мгновенного отключения не происходит. И не относитесь к нейтральному проводнику четырехпроводной бытовой линии 0,4 кВ как к абсолютно безопасной железке. В случае неисправности или аварии по нему течет смертельно опасный ток.

Типы режимов нейтрали электрических сетей

Различают пять типов сетей трёхфазного переменного тока:

1. Трёхпроводная сеть с изолированной от земли нейтралью. В качестве защитного мероприятия применяют заземление корпусов электрооборудования. Буквенное обозначение IT.

I – от французского слова isole, — изолированная

T – от французского слова terre – земля.

Рисунок 1. Система IТ.

2. Трёхпроводная сеть с глухо заземлённой нейтралью с местным защитным заземлением корпусов. Буквенное обозначение ТТ.

1-я Т – заземление нейтрали,

2-я Т –заземление корпусов оборудования.

Рисунок 2. Система ТТ.

3. Четырёхпроводная сеть с глухо заземлённой нейтралью с использованием нейтрали для зануления корпусов электрооборудования.  Буквенное обозначение TN-C. 

1-я Т – заземление нейтрали,

2-я  N – заземление корпусов через нейтральный проводник (N от neutre – нейтральный),

3-я С – что этот проводник является одновременно рабочим и защитным (С от combine – комбинированный, совместный).

Рисунок 3. Система TN-C.

4. Пятипроводная сеть с глухо заземлённой нейтралью и отдельными рабочим и защитным нейтральным (нулевым) проводниками. Буквенное обозначение TN-S.

1-я Т – заземление нейтрали, 

2-я  N – заземление корпусов через нейтральный проводник (N от neutre – нейтральный), 

3-я S – от слова separate – «раздельный».

Рисунок 4. Система TN-S.

5. Частично четырёх, и частично пятипроводная сеть с глухо заземлённой нейтралью – сеть TN – C – S.

Рисунок 5. Система TN-C-S.

Предлагаем вашему вниманию видеоролик о системах заземления. Системы заземления по ПУЭ. 

Режимы работы нейтралей в электроустановках



Нейтралями электроустановок называют общие точки обмотки генераторов или трансформаторов, соединенные в звезду.

Вид связи нейтралей машин и трансформаторов с землей в значительной степени определяет уровень изоляции электроустановок и выбор коммутационной аппаратуры, значения перенапряжений и способы их ограничения, токи при однофазных замыканиях на землю, условия работы релейной защиты и безопасности в электрических сетях, электромагнитное влияние на линии связи и т.д.

В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы:

  • сети с незаземленными (изолированными) нейтралями;
  • сети с резонансно-заземленными (компенсированными) нейтралями;
  • сети с эффективно-заземленными нейтралями;
  • сети с глухозаземленными нейтралями.

В России к первой и второй группам относятся сети напряжением 3-35 кВ, нейтрали трансформаторов или генераторов которых изолированы от земли или заземлены через заземляющие реакторы.

Сети с эффективно-заземленными нейтралями применяют на напряжение выше 1 кВ. В них коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4. Коэффициентом замыкания на землю называют отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю поврежденной фазы к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания. В соответствии с рекомендациями Международного электротехнического комитета (МЭК) к эффективно-заземленным сетям относят сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землей непосредственно или через небольшое активное сопротивление. В Советском Союзе к этой группе относятся сети напряжением 110 кВ и выше.

К четвертой группе относятся сети напряжением 220, 380 и 660 В.

Режим работы нейтрали определяет ток замыкания на землю. Сети, в которых ток однофазного замыкания на землю менее 500 А, называют сетями с малыми токами замыкания на землю (в основном это сети с незаземленными и резонансно-заземленными нейтралями). Токи более 500 А соответствуют сетям с большими токами замыкания на землю (это сети с эффективно-заземленными нейтралями).

Трехфазные сети с незаземленными (изолированными) нейтралями

В сетях с незаземленными нейтралями токи при однофазном замыкании на землю протекают через распределенные емкости фаз, которые для упрощения анализа процесса условно заменяют емкостями, сосредоточенными в середине линий (рис.1). Междуфазные емкости при этом не рассматриваются, так как при однофазных повреждениях их влияние на токи в земле не сказывается.

Рис.1. Трехфазная сеть с незаземленной нейтралью
а — нормальный режим;
б — режим замыкания фазы А на землю;
в — устройство для обнаружения замыканий на землю

В нормальном режиме работы напряжения фаз сети относительно земли симметричны и равны фазному напряжению, а емкостные (зарядные) токи фаз относительно земли также симметричны и равны между собой (рис.1,а). Емкостный ток фазы

(1)

где С — емкость фазы относительно земли.

Геометрическая сумма емкостных токов трех фаз равна нулю. Емкостный ток нормального режима в одной фазе в современных сетях с незаземленной нейтралью, как правило, не превышает нескольких ампер и практически не влияет на загрузку генераторов.

В случае металлического замыкания на землю в одной точке напряжения неповрежденных фаз относительно земли возрастают в √з раз и становятся равными междуфазному напряжению. Например, при замыкании на землю фазы А (рис.1,б) поверхность земли в точке повреждения приобретает потенциал этой фазы, а напряжения фаз В и С относительно земли становятся соответственно равными междуфазным напряжениям . Емкостные токи неповрежденных фаз В и С также увеличиваются в соответствии с увеличением напряжения в √3 раз. Ток на землю фазы А, обусловленный ее собственной емкостью, будет равен нулю, так как эта емкость оказывается закороченной.

Для тока в месте повреждения можно записать:

(2)

т.е. геометрическая сумма векторов емкостных токов неповрежденных фаз определяет вектор тока через место повреждения. Ток IС оказывается в 3 раза больше, чем емкостный ток фазы в нормальном режиме:

(3)

Согласно (1.3) ток IС зависит от напряжения сети, частоты и емкости фаз относительно земли, которая зависит в основном от конструкции линий сети и их протяженности.

Приближенно ток Iс, А, можно определить по следующим формулам:

для воздушных сетей

(4)

для кабельных сетей

(5)

где U — междуфазное напряжение, кВ; l — длина электрически связанной сети данного напряжения, км.

В случае замыкания на землю через переходное сопротивление напряжение поврежденной фазы относительно земли будет больше нуля, но меньше фазного, а неповрежденных фаз — больше фазного, но меньше линейного. Меньше будет и ток замыкания на землю.

При однофазных замыканиях на землю в сетях с незаземленной нейтралью треугольник линейных напряжений не искажается, поэтому потребители, включенные на междуфазные напряжения, продолжают работать нормально.

Вследствие того что при замыкании на землю напряжение неповрежденных фаз относительно земли увеличивается в √з раз по сравнению с нормальным значением, изоляция в сетях с незаземленной нейтралью должна быть рассчитана на междуфазное напряжение. Это ограничивает область использования этого режима работы нейтрали сетями с напряжением 35 кВ и ниже, где стоимость изоляции электроустановок не является определяющей и некоторое ее увеличение компенсируется повышенной надежностью питания потребителей, если учесть, что однофазные замыкания на землю составляют в среднем до 65% всех нарушений изоляции.

В то же время необходимо отметить, что при работе сети с замкнутой на землю фазой становится более вероятным повреждение изоляции другой фазы и возникновение междуфазного короткого замыкания через землю (рис.2). Вторая точка замыкания может находиться на другом участке электрически связанной сети. Таким образом, короткое замыкание затронет несколько участков сети, вызывая их отключение. Например, в случае, показанном на рис.2, могут отключиться сразу две линии.

Рис.2. Двойные замыкания на землю в сети с незаземленной нейтралью

В связи с изложенным в сетях с незаземленными нейтралями обязательно предусматривают специальные сигнальные устройства, извещающие персонал о возникновении однофазных замыканий на землю.

Так, на рис.1, в показан способ контроля изоляции в сети с незаземленной нейтралью. Устройства контроля подключаются к сети через измерительный трансформатор напряжения типа НТМИ или через группу однофазных трансформаторов типа ЗНОМ.

Вторичные обмотки измерительных трансформаторов (рис.1,в) соединяются по схемам: одна (I) — звезда, вторая (II) — разомкнутый треугольник. Обмотка I позволяет измерять напряжения всех фаз, обмотка II предназначена для контроля геометрической суммы напряжений всех фаз.

Нормально на зажимах обмотки II напряжение равно нулю, поскольку равна нулю геометрическая сумма фазных напряжений всех трех фаз в сети с незаземленной нейтралью. При металлическом замыкании одной фазы в сети первичного напряжения на землю на зажимах обмотки II появляется напряжение, равное геометрической сумме напряжений двух неповрежденных фаз (рис.1,б) Число витков обмотки II подбирается так, чтобы напряжение на ее выводах при металлическом замыкании фазы первичной сети на землю равнялось 100 В. При замыкании на землю через переходное сопротивление напряжение на обмотке II в зависимости от сопротивления в месте замыкания будет 0-100 В.

Реле напряжения, подключаемое к обмотке II, будет при соответствующей настройке реагировать на повреждения изоляции первичной сети и приводить в действие сигнальные устройства (звонок, табло).

Персонал электроустановки может проконтролировать напряжение небаланса (вольтметром V2) и установить поврежденную фазу (вольтметром V1). Напряжение в поврежденной фазе будет наименьшим.

Отыскание места замыкания на землю после получения сигнала должно начинаться немедленно, и повреждение должно устраняться в кратчайший срок. Допустимая длительность работы с заземленной фазой определяется Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) и в большинстве случаев не должна превышать 2 ч.

Более опасно однофазное замыкание на землю через дугу, так как дуга может повредить оборудование и вызвать двух- или трехфазное КЗ (последнее часто наблюдается при однофазных замыканиях на землю одной из жил трехфазного кабеля). Особенно опасны дуги внутри машин и аппаратов, возникающие при однофазных замыканиях на заземленные корпуса или сердечники.

При определенных условиях в месте замыкания на землю может возникать так называемая перемежающаяся дуга, т.е. дуга, которая периодически гаснет и зажигается вновь. Перемежающаяся дуга сопровождается возникновением перенапряжений на фазах относительно земли, которые могут достигать 3,5 Uф. Эти перенапряжения распространяются на всю электрически связанную сеть, в результате чего возможны пробои изоляции и образование КЗ в частях установки с ослабленной изоляцией.

Наиболее вероятно возникновение перемежающихся дуг при емкостном токе замыкания на землю более 5-10 А, причем опасность дуговых перенапряжений для изоляции возрастает с увеличением напряжения сети. Допустимые значения тока нормируются и не должны превышать следующих значений:

В сетях 3-20 кВ, имеющих линии на железобетонных и металлических опорах, допускается Ic не более 10 А. В блочных схемах генератор-трансформатор на генераторном напряжении емкостный ток не должен превышать 5А.

Работа сети с незаземленной (изолированной) нейтралью применяется и при напряжении до 1 кВ. При этом основные свойства сетей с незаземленной нейтралью сохраняются и при этом напряжении. Кроме того, эти сети обеспечивают высокий уровень электробезопасности и их следует применять для передвижных установок, торфяных разработок и шахт. Для защиты от опасности, возникающей при пробое изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений, в нейтрали или фазе каждого трансформатора устанавливается пробивной предохранитель.

Трехфазные сети с резонансно-заземленными (компенсированными) нейтралями

В сетях 3-35 кВ для уменьшения тока замыкания на землю с целью удовлетворения указанных выше норм применяется заземление нейтралей через дугогасящие реакторы.

В нормальном режиме работы ток через реактор практически равен нулю. При полном замыкании на землю одной фазы дугогасящий реактор оказывается под фазным напряжением и через место замыкания на землю протекает наряду с емкостным током IC также индуктивный ток реактора IL (рис. 3). Так как индуктивный и емкостный токи отличаются по фазе на угол 180°, то в месте замыкания на землю они компенсируют друг друга. Если IC=IL (резонанс), то через место замыкания на землю ток протекать не будет. Благодаря этому дуга в месте повреждения не возникает и устраняются связанные с нею опасные последствия.

Рис.3. Трехфазная сеть с резонансно-заземленной нейтралью

Суммарная мощность дугогасящих реакторов для сетей определяется из выражения

Q = n IC UФ, (6)

где n — коэффициент, учитывающий развитие сети; ориентировочно можно принять n = 1,25; IC — полный ток замыкания на землю, А; UФ — фазное напряжение сети, кВ.

По рассчитанному значению Q в каталоге подбираются реакторы требуемой номинальной мощности. При этом необходимо учитывать, что регулировочный диапазон реакторов должен быть достаточным для обеспечения возможно более полной компенсации емкостного тока при вероятных изменениях схемы сети (например, при отключении линий и т.п.). При IC ≥ 50 А устанавливают два дугогасящих реактора с суммарной мощностью по (6).

Рис. 4. Устройство дугогасящих реакторов
а — типа РЗДСОМ, б — типа РЗДПОМ

В России применяют дугогасящие реакторы разных типов. Наиболее распространены реакторы типа РЗДСОМ (рис.4,а) мощностью до 1520 кВ А на напряжение до 35 кВ с диапазоном регулирования 1:2. Обмотки этих реакторов располагаются на составном магнитопроводе с чередующимися воздушными зазорами и имеют отпайки для регулирования тока компенсации. Реакторы имеют масляное охлаждение.

Более точно, плавно и автоматически можно производить настройку компенсации в реакторах РЗДПОМ, индуктивность которых изменяется с изменением немагнитного зазора в сердечнике (рис. 4,б) или путем подмагничивания стали магнитопровода от источника постоянного тока.

Дугогасящие реакторы должны устанавливаться на узловых питающих подстанциях, связанных с компенсируемой сетью не менее чем тремя линиями. При компенсации сетей генераторного напряжения реакторы располагают обычно вблизи генераторов. Наиболее характерные способы присоединения дугогасящих реакторов показаны на рис.5.

Рис.5. Размещение дугогасящих реакторов в сети

На рис.5,а показаны два дугогасящих реактора, подключенных в нейтрали трансформаторов подстанции, на рис.5.б — реактор, подключенный к нейтрали генератора, работающего в блоке с трансформатором. В схеме на рис.5, в показано подключение дугогасящего реактора к нейтрали одного из двух генераторов, работающих на общие сборные шины. Следует отметить, что при этом цепь подключения реактора должна проходить через окно сердечника трансформатора тока нулевой последовательности (ТНП), что необходимо для обеспечения правильной работы защиты генератора от замыканий на землю.

При подключении дугогасящих реакторов через специальные трансформаторы и трансформаторы собственных нужд, по мощности соизмеримые с мощностью реакторов, необходимо учитывать их взаимное влияние.

В первую очередь это влияние сказывается в уменьшении действительного тока компенсации по сравнению с номинальным из-за наличия последовательно включенного с реактором сопротивления обмоток трансформатора

(7)

где Iном,р — номинальный ток дугогасящего реактора; Uк% — напряжение КЗ трансформатора; Sном,т — номинальная мощность трансформатора.

Особенно резко ограничивающее действие обмоток трансформатора сказывается при использовании схемы соединения обмоток звезда-звезда, так как при однофазных замыканиях на землю индуктивное сопротивление у них примерно в 10 раз больше, чем при междуфазных КЗ. По этой причине для подключения реакторов предпочтительнее трансформаторы со схемой соединения обмоток звезда-треугольник. В свою очередь наличие дугогасящего реактора в нейтрали трансформатора обусловливает при однофазных замыканиях на землю дополнительную нагрузку на его обмотки, что приводит к повышенному нагреву. Это особенно важно учитывать при использовании для подключения реактора трансформаторов, имеющих нагрузку на стороне низшего напряжения, например трансформаторов собственных нужд электростанций и подстанций. Допустимая мощность реактора, подключаемого к нагруженному трансформатору, определяется из выражения

(8)

где Sном,т — номинальная мощность трансформатора; Smax — максимальная мощность нагрузки.

Выражение (8) справедливо с учетом того, что значение cosφ нагрузки обычно близко к единице, а активное сопротивление реактора мало.

С учетом перегрузки трансформатора, допустимой на время работы сети с заземленной фазой и определяемой коэффициентом перегрузочной способности kпер, допустимая мощность реактора, подключаемого к данному трансформатору, равна

(9)

При подключении реактора к специальному ненагруженному трансформатору необходимо выдержать условие (если перегрузка трансформатора допустима).

В сетях с резонансно-заземленной (компенсированной) нейтралью, так же как и в сетях с незаземленными нейтралями, допускается временная работа с замкнутой на землю фазой до тех пор, пока не представится возможность произвести необходимые переключения для отделения поврежденного участка. При этом следует учитывать также допустимое время продолжительной работы реактора 6ч.

Наличие дугогасящих реакторов особенно ценно при кратковременных замыканиях на землю, так как при этом дуга в месте замыкания гаснет и линия не отключается. В сетях с нейтралями, заземленными через дугогасящий реактор, при однофазных замыканиях на землю напряжения двух неповрежденных фаз относительно земли увеличиваются в √3 раз, т.е. до междуфазного напряжения. Следовательно, по своим основным свойствам эти сети аналогичны сетям с незаземленными (изолированными) нейтралями.

Трехфазные сети с эффективно-заземленными нейтралями

В сетях 110 кВ и выше определяющим в выборе способа заземления нейтралей является фактор стоимости изоляции. Здесь применяется эффективное заземление нейтралей, при котором во время однофазных замыканий напряжение на неповрежденных фазах относительно земли равно примерно 0,8 междуфазного напряжения в нормальном режиме работы. Это основное достоинство такого способа заземления нейтрали.

Рис.6. Трехфазная сеть с эффективно-заземленной нейтралью

Однако рассматриваемый режим нейтрали имеет и ряд недостатков. Так, при замыкании одной фазы на землю образуется короткозамкнутый контур через землю и нейтраль источника с малым сопротивлением, к которому приложена ЭДС фазы (рис.6). Возникает режим КЗ, сопровождающийся протеканием больших токов. Во избежание повреждения оборудования длительное протекание больших токов недопустимо, поэтому КЗ быстро отключаются релейной защитой. Правда, значительная часть однофазных повреждений в электрических сетях напряжением 110 кВ и выше относится к самоустраняющимся, т.е. исчезающим после снятия напряжения. В таких случаях эффективны устройства автоматического повторного включения (АПВ), которые, действуя после работы устройств релейной защиты, восстанавливают питание потребителей за минимальное время.

Второй недостаток — значительное удорожание выполняемого в распределительных устройствах контура заземления, который должен отвести на землю большие токи КЗ и поэтому представляет собой в данном случае сложное инженерное сооружение.

Третий недостаток — значительный ток однофазного КЗ, который при большом количестве заземленных нейтралей трансформаторов, а также в сетях с автотрансформаторами может превышать токи трехфазного КЗ. Для уменьшения токов однофазного КЗ применяют, если это возможно и эффективно, частичное разземление нейтралей (в основном в сетях 110-220 кВ). Возможно применение для тех же целей токоограничивающих сопротивлений, включаемых в нейтрали трансформаторов.

Сети с глухозаземленными нейтралями

Такие сети применяются на напряжение до 1 кВ для одновременного питания трехфазных и однофазных нагрузок, включаемых на фазные напряжения (рис.7). В них нейтраль трансформатора или генератора присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформатор тока). Для фиксации фазного напряжения при наличии однофазных нагрузок применяют нулевой проводник, связанный с нейтралью трансформатора (генератора). Этот проводник служит для выполнения также и функции зануления, т. е. к нему преднамеренно присоединяют металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением.

При наличии зануления пробой изоляции на корпус вызовет однофазное КЗ и срабатывание защиты с отключением установки от сети. При отсутствии зануления корпуса (второй двигатель на рис.7) повреждение изоляции вызовет опасный потенциал на корпусе. Целость нулевого проводника нужно контролировать, так как его случайный разрыв может вызвать перекос напряжений по фазам (снижение его на загруженных фазах и повышение на незагруженных). Может быть принято при необходимости раздельное выполнение нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.

Рис.7. Трехфазная сеть с глухозаземленной нейтралью



Режимы нейтрали электрических сетей

Страница 1 из 34

Игорь Моисеевич СИРОТА,
Станислав Нестерович КИСЛЕНКО, Александр Михайлович МИХАЙЛОВ
РЕЖИМЫ НЕЙТРАЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ — Киев: Наук. думка, 1985.
В монографии показано влияние режимов нейтрали на важнейшие показатели работы электрических распределительных сетей различных напряжений. Изложены основные принципы работы сетей с изолированной, заземленной через активное сопротивление, эффективно заземленной нейтралью и с компенсацией емкостных токов замыкания на землю. Описаны принципы автоматического регулирования индуктивности реакторов. Представлены конструкции заземляющих устройств активных сопротивлений, дугогасящих реакторов с изменяющимся зазором, подмагничиванием, тиристорным переключением витков и др. Значительное внимание уделено теории, расчету и методам предотвращения феррорезонансных процессов, возникающих в сетях при неблагоприятном режиме нейтрали. Рассмотрены требования к селективной релейной защите и сигнализации замыканий на землю в электрических сетях в зависимости от режимов нейтрали.
Для научных и инженерно-технических работников, занятых в области электроэнергетики.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Многие важные технические и экономические показатели электрических сетей существенно зависят от того, работает ли сеть с изолированной нейтралью или с заземлением нейтрали через сопротивление того или иного вида. Режимы нейтрали непосредственно влияют на стоимость изоляции линий и оборудования, а также заземляющих устройств; на возможность развития повреждений и износ оборудования сети при однофазных замыканиях на землю; на надежность электроснабжения потребителей; на возможность возникновения в сети опасных феррорезонансных и резонансных процессов; на условия безопасности обслуживания электроустановок; на выполнение и функционирование устройств защиты от замыканий на землю. При современных высоких требованиях, предъявляемых к показателям работы электрических сетей различного назначения всех напряжений, правильный выбор режима нейтрали и его осуществление в различных условиях имеют большое принципиальное и практическое значение.
Вопросы режимов нейтрали обсуждались на общих и специальных научно-технических конференциях [40, 42, 81, 82] и совещаниях.
За время существования электрических сетей режимы нейтрали в разных странах несколько раз пересматривались. В трехфазных сетях напряжением до 1000 В применялось как глухое заземление нейтрали, так и работа сети с полностью изолированной нейтралью. Еще в начале 30-х годов в нашей стране сети 220/127 В работали с изолированной нейтралью. При этом для предотвращения возникающей опасности в случае пробоя обмотки высокого напряжения питающего понижающего трансформатора на сторону низкого напряжения предусматривалось включение пробивного предохранителя между нейтралью обмотки низкого напряжения и землей. Однако в связи с трудностью контроля исправности этих предохранителей на многочисленных трансформаторах в протяженных сетях, а также в связи с переходом на повышенное напряжение 380/220 В в них перешли на глухое заземление нейтрали. Режим изолированной нейтрали сохранялся только в сетях, питающих установки с повышенной опасностью.

На протяжении многих лет сети высокого напряжения до 110 кВ, И иногда и до 220 кВ включительно работали с нейтралью, заземленной через активное сопротивление или ненастроенную индуктивную катушку. Иногда катушка и резистор соединялись параллельно.
В некоторых случаях при однофазном замыкании на землю применялось автоматическое замыкание на землю (шунтирование) поврежденной фазы (АЗФ). Однако оно не получило широкого распространения, по-видимому, из-за несовершенства существовавшей коммутационной аппаратуры.
В сетях напряжением 110 кВ и более применялось и широко применяется до настоящего времени глухое заземление нейтрали. Для ограничения токов однофазного короткого замыкания (к. з.) на землю обычно глухо заземляют нейтрали не всех, а лишь части трансформаторов, работающих в таких сетях. Широко применяется также так называемое аффективное заземление нейтрали через активное или индуктивное сопротивление. При эффективном заземлении напряжения относительно земли неповрежденных фаз в случае однофазного металлического (глухого) замыкания на землю не должны превышать 0,81ном, т. е. увеличиваются не более чем в 0,8-1,73≈1,38 раза по сравнению с нормальным режимом при номинальных напряжениях.
С начала 20-х годов (в нашей стране с начала 30-х годов) до настоящего времени в сети напряжением до 35 кВ, а в некоторых случаях (за рубежом) и до 110 кВ включительно широкое распространение получили дугогасящие реакторы (катушки), компенсирующие емкостный ток однофазного замыкания на землю. Вместе с тем в ФРГ и некоторых других странах 50—60-е годы были периодом отказа от дугогасящих реакторов (ДГР) и компенсации.
В США и частично в Великобритании в течение ряда лет практиковалось глухое заземление нейтрали в сетях всех напряжений. Однако начиная с 40-х годов и в этих странах все чаще стали переходить к компенсации емкостных токов замыкания на землю, а также к заземлению нейтрали через резисторы. Следует заметить, что в зарубежных странах обычно не встречало возражений получающееся в результате заземления через резистор наложение как в компенсированных, так и в некомпенсированных сетях довольно больших активных токов замыкания на землю (порядка нескольких десятков, а иногда и сотен ампер).
В последние годы за рубежом снова возникла тенденция к отказу от компенсации емкостных токов в сетях средних напряжений и к заземлению нейтрали через высокоомное сопротивление, при котором активная составляющая тока замыкания на землю ограничивается до небольших значений — порядка нескольких ампер [127, 128].
В нашей стране, начиная с послевоенных лет, сети 6, 10, 35 кВ при небольших емкостных токах замыкания на землю работают с полностью изолированной нейтралью, а при превышении определенный значений этих токов — с заземлением нейтрали через ДГР. Имеется также опыт заземления нейтрали (в сетях 6—10 кВ открытых горных разработок с емкостным током порядка нескольких ампер) через трансформаторы напряжения е замкнутой накоротко обмоткой, соединенной в треугольник.
В сетях напряжением 110 кВ и более обычно применяется глухое заземление всех или части нейтральных точек трансформаторов и автотрансформаторов. Иногда выполняется также эффективное заземление нейтрали через резисторы или реакторы. В сетях напряжением до 1000 В при отсутствии установок с повышенной электроопасностью нейтраль заземляется наглухо, а при наличии таких установок оставляется полностью изолированной или в некоторых случаях заземляется через ДГР. В некоторых сетях с полностью изолированной нейтралью (пока главным образом на опытных установках) проводится автоматическое замыкание на землю поврежденной фазы с помощью вакуумных выключателей, тиристоров н других коммутационных аппаратов.
В действующих нормативных материалах, вышедших в последние годы, требования к режимам нейтрали электрических сетей напряжением выше 1000 В и некоторые формулировки подверглись уточнениям. Следует заметить, что в этих материалах отсутствует применявшееся ранее понятие о сетях с большим и малым током замыкания на землю.
Согласно новому стандарту [19] трехфазные электрические сета в зависимости от их режима нейтрали разделяются на сети с изолированной и заземленной нейтралью. Сетью с изолированной нейтралью считается такая, в которой ни одна из нейтралей генераторов и силовых трансформаторов не имеет соединения с землей, за исключением соединений через приборы измерения, защиты, сигнализации, ДГР и другие аппараты с большим сопротивлением. Очевидно, согласно этому определению, сеть с компенсацией емкостных токов замыкания на землю (компенсированная сеть) является частным случаем сети с изолированной нейтралью. Электрической сетью с заземленной нейтралью считается такая сеть, в которой хотя бы одна из нейтралей генераторов или силовых трансформаторов заземлена непосредственно или через устройство с малым сопротивлением по сравнению С сопротивлением нулевой последовательности сети.
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) [76] работа электрических сетей напряжением 3—35 кВ должна предусматриваться с изолированной или заземленной через ДГР нейтралью. Компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в сетях напряжением 3—20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ — более 10 А; в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях, при напряжении 3—6 кВ — более 30 А, при напряжении 10 кВ—более 20 А, при напряжении 15—20 кВ — более 15 А; в схемах напряжением 6—20 кВ блоков генератор—трансформатор (на генераторном напряжении)—более 5 А.
При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применение не менее двух заземляющих ДГР.
К сетям с заземленной нейтралью относится сеть с эффективно заземлённой нейтралью, в которой нормируется так называемый «коэффициент замыкания на землю», под которым понимается наибольшее отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания. Следует заметить, что в ряде работ [8, 52, 64] указанное отношение не вполне удачна именовалось «коэффициентом заземления».
В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) [76] электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная электрическая сеть напряжением более 1000 В, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4. Эффективное заземление нейтрали является обязательным в сетях напряжением 110 кВ и выше. Согласно Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей [79] в таких сетях разземление нейтрали обмоток трансформаторов напряжением 110—220 кВ, а также выбор действия релейной защиты и системной автоматики должны осуществляться таким образом, чтобы при различных оперативных и автоматических отключениях не выделялись участки сети без трансформаторов с заземленными нейтралями. Согласно ПУЭ [77] в сетях с изолированной нейтралью предусматривается селективная защита от однофазных замыканий на землю, действующая на сигнал или, когда это необходимо по требованиям безопасности, на отключение без выдержки времени. Обычно при действии защиты на сигнал допускается работа сети с замыканием фазы на землю в течение не более двух часов.
В новых нормативных материалах остались без изменений существовавшие ранее требования к режимам нейтрали в сетях напряжением до 1000 В.
Накопленный в нашей стране и за рубежом многолетний опыт эксплуатации электрических сетей, а также проведенные в различных организациях исследования указывают на необходимость критического подхода к некоторым вопросам выполнения режимов нейтрали.
В главах I—VII настоящей книги рассматриваются особенности работы сетей при основных режимах нейтрали, а в главах VIII— XI — вопросы практической реализации этих режимов. В главе XII подводятся итоги всего рассмотрения и сделана попытка определить целесообразные режимы нейтрали.
Предисловие и гл. I—VII и XII написаны И. М. Сиротой, а гл. VIII—XI — совместно С. Н. Кисленко и А. М. Михайловым.

16 Режимы работы нейтрали электрических сетей

Нейтрали трансформаторов трехфазных электрических установок, к обмоткам которых подключены электрические сети, могут быть либо заземлены непосредственно или через настроенные на емкость сети индуктивные сопротивления, либо изолированы от земли.

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется глухозаземленной, а сети, присоединенные к данной обмотке, — сетями с глухозаземленной нейтралью. Нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через трансформаторы напряжения, называется изолированной нейтралью, а сети, работающие в этом режиме нейтрали, — сетями с изолированной нейтралью. Сети, нейтраль которых заземлена через настроенные индуктивные сопротивления, компенсирующие емкостной ток сети, называ­ются сетями с компенсированной нейтралью.

При однофазном замыкании на землю нарушается симметрия электрической системы: изменяются напряжения фаз относительно земли, появляются токи замыкания па землю, возникают перенапряжения в сетях. Степень изменения симметрии зависит от режима нейтрали, т. е. от способа ее заземления.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях напряжением до 1000 В определяется главным образом безопасностью обслуживания сетей, а в сетях высокого напряжения, кроме того, бесперебойностью электроснабжения, надежностью работы и экономичностью электроустановок.

В соответствии с (ПУЭ) электроустановки напряжением до 1000 В допускаются как с глухозаземлешюй, так и с изолированной нейтралью.

Для наиболее распространенных четырехпроводных сетей трехфазного тока напряжением 380/220 или 220/127 В, ПУЭ требуют глухого заземления нейтрали.

В сетях с Изолированной нейтралью замыкание фазы на землю не вызывает короткого замыкания и не приводит к отключению поврежденной фазы. Сеть будет продолжать работать в полнофазном режиме, но при этом напряжения двух неповрежденных фаз по отношению к земле увеличатся до линейных напряжения.

Электроустановки напряжением выше 1000 В, согласно ПУЭ, делятся на электроустановки с малыми токами замыкания на землю ( I≤500 А), к которым относятся сети, работающие с изолированной или компенсированной нейтралью, и электроустановки c большими тока замыкания на землю (I>500 A), работающие с глухозаземленой нейтралью.

Ток однофазного замыкания в сетях с изолированной нейтралью определяется частичными емкостями фаз сети по отношению к земле и зависит от напряжения, конструкции и протяженности сети. В сетях с компенсированной нейтралью ток замыкания на землю ограничивается до минимально возможных значений соответствую­щей настройкой дугогасящей катушки.В сетях с глухозаземленной нейтралью при замыкании на землю или на заземленные части электроустановок протекают очень большие токи короткого замыкания и поэтому должно быть обес­печено автоматическое отключение поврежденного участка сети.

Согласно требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ,гл. 1.2).

1. Сети с номинальным напряжением до 1 кВ, питающиеся от понижающих трансформаторов, присоединенных к сетям с UH0M > 1 кВ, выполняются с глухим заземлением нейтрали.

2. Сети с UH0M до 1 кВ, питающиеся от автономного источника или разделительного трансформатора (по условию обеспечения максимальной электробезопасности при замыканиях на землю), выполняются с незаземленной нейтралью.

3. Сети с UH0M = 110 кВ и выше выполняются с эффективным заземлением нейтрали (нейтраль заземляется непосредственно или через небольшое сопротивление).

4. Сети 3 — 35 кВ, выполненные кабелями, при любых токах замыкания на землю выполняются с заземлением нейтрали через резистор.

5. Сети 3 — 35 кВ, имеющие воздушные линии, при токе замыкания не более 30 А выполняются с заземлением нейтрали через резистор.

Обзор режимов заземления нейтрали в электрических сетях 6-35 кВ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ЭНЕРГТТКСА- ЭЛВОКИОШИКЛ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ МСТНМК 1 07). 2009

Хаотические режимы особенно затрудняют работу синхронных генераторов, поскольку хаотические режимы имеют широкополосный спектр и могут индуцировать гармоники тока и напряжения, опасные для функционирования синхронных генераторов.

Проведенный анализ, в сущности, указывает на то, что хаотические режимы занимают промежуточное положение между устойчивыми и неустойчивыми режимами ЭЭС. Для любой ЭЭС при определенном сочетании ее параметров и начальных условий можно отыскать некоторое множество хаотических режимов и, следовательно, хаотические режимы есть явление не единичное, а есть явление всеобщее.

В перспективе с ростом удельного веса мощных нелинейных нагрузок анализ хаотических режимов будет приобретать важное значение, становясь совершенно необходимым при исследовании проблем надежности, устойчивости и показателей качества функционирования ЭЭС.

Библиографический список

1. Чуа, Л.О. Машинный анализ электронных схем: алгоритмы и вычислительные методы / Л.О. Чуа. — М, : Энергии, I980. — 640 с.

2. Chiang, H.D. Chaos in a simple power system / H.D. Chiang // IEEE Trans. Power Syst. — 1993. — Vol. 8, N«4. • P. 1407-1417.

3. Федоров, В.К. Введение в теорию хаотических

УДК 621.311

В последнее время проблема выбора режима работы нейтрали в сетях 6-35 кВ достаточно часто обсуждается многими специалистами. На сегодняшний день режимы работы нейтрали регламентируется п. 1.2.16 ПУЭ (1), в котором говорится что «работа электрических сетей напряжением 2-35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через лугогасящий реактор или резистор».

режимов нелинейных электрических цепей и систем /

В.К. Федоров. — Омск : ОмПИ, 1992. — 144 с. — ISBN 5-230-13777-0.

4. Федоров В.К. Детерминированный хпос в нелинейных электрических цепях и системах / В.К. Федоров, П.В. Рысев, Е.Ю. Свешникова. — Омск : ОмГТУ, 2006. — 130 с. — ISBN 5-8149 0207-8.

5. Федоров. В.К. Особенности диссипации энергии в нелинейных электрических цепях / В.К. Федоров. П.В. Рысев, Е.Ю. Свешникова // Омский научный вестник. —

2005. • № 1(30). * С. 131-135.

6. Liu, С. Detection of transiently chaotic swings in power systems using real time phasor measurements / C. Liu // IEEE Trans. Power Syst. • 1994. • Vol. 9, №3. • P 1285-1292.

ФЁДОРОВ Владимир Кузьмич, доктор технических наук, профессор, кафедра ЭсПП.

РЫСЕВ Павел Валерьевич, кандидат технических наук, старший преподава тель кафедры ЭсПП. СВЕШНИКОВА Елена Юрьевна, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры ЭсПП. РЫСЕВ Дмитрий Валерьевич, преподаватель-стажер кафедры ЭсПП.

ПРУСС Светлана Юрьевна, инженер ка<|н?дры ЭсПП.

Дата поступления статьи в редакцию: 06.03.2000 г.

Ф Федором В.К.. Рысоп П.В., Свешникова Е.Ю.,

Рысев Д.В.. Прусс С.Ю.

В. А. БУРЧЕВСКИЙ Л. В. ВЛАДИМИРОВ В. А. ОЩЕПКОВ В. А. СУРИКОВ

ООО «РН-Юганскнефтегаз» Омский государственный технический университет

Режим работы нейтрали в сетях напряжением 6 — 35 кВ является достаточно важной характеристикой. Он определяет ток в месте повреждения и перенапряжения на неповрежденных фазах при однофазном замыкании на землю, уровень изоляции электрооборудования, бесперебойность электроснабжения потребителей, схему построения релейной защиты от 033, возможность возникновения опасных феррорезонансных явлений при луговых

ОБЗОР РЕЖИМОВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-35 КВ

В статье рассмотрены возможные режимы работы иейтрапи в сетях 6-3 5 кВ, приведены основные достоинства и недостатки каждого из режимов. Рассмотрен выбор высокоомного резистора дпя заземпения иейтрапи.

Кпючевые спова: режим работы иейтрапи. однофазное замыкание на земпю.

замыканиях на землю. Кроме того, если релейная защита от 033 действует не на отключение, а па сигнал. возможно попадание обслуживающего персонала под напряжение прикосновения.

Наиболее распространенным в России является режим изолированной нейтрали. При этом способе заземления нейтральная точка источника не присоединена к заземляющему контуру.

Основными достоинствами данного режима работы нейтрали являются простота выполнения, малый ток в месте повреждения и возможность работы сети в режиме 033.

Недостатки изолированной нейтрали более существенны. При дуговых перемежающихся замыканиях на землю велика вероятность возникновения опасных феррорезонансных явлений и недопустимого уровня перенапряжений на неповрежденных фазах. Это приводит к снижению сроков службы изоляции, повреждению электрооборудования, в частности трансформаторов напряжения. Были разработаны антирезонансныеТНтипа НАМИ, однако и они имеют некоторые недостатки |2|. В таких сетях нередко происходит переход однофазного замыкания на землю в многофазное. Крометого, вызывает определенные затруднения обнаружение поврежденного присоединения.

Но, несмотря на недостатки, режим изолированной нейтрали широко применяется в сетях 6 — 35 кВ при малом емкостном токе замыкания на землю.

Величину суммарного емкостного тока!(, для сетей с изолированной нейтралью можно определять по упрощенным формулам |3) для кабельных сетей

для сетей с воздушными АЭП

где и — номинальное напряжение сети, кВ; /,, — суммарная длина линий, км.

Суммарный емкостный ток сети определяется как сумма описанных выше составляющих для всех гальванически связанных линий сети.

Также для расчетов можно использовать удельные параметры линий, которые приводятся в справочниках.

Нейтраль, заземленная через дугогасящий реак-

тор, также достаточно широко используется на практике. В компенсированных сетях емкостной ток замыкания на землю компенсируется индуктивностью лугогасящего реактора. При этом ток в месте повреждения практически равен нулю (при настройке ДГР в резонанс сетью). Наибольшее распространение компенсированная нейтраль получила в разветвленных кабельных сетях.

При использовании ДГР исключается возможность возникновения феррорезонансных процессов, снижается уровень перенапряжений, снижается вероятность перехода однофазных замыканий в многофазные. Также возможна работа сети в режиме 033.

Недостатками нейтрали, заземленной через ДГР. являются возможность возникновения дуговых перенапряжений при значительной расстройке компенсации. высокая стоимость и сложность устройств автоматической подстройки ДГР, сложности при обнаружении поврежденного присоединения и обеспечении правильной работы релейных защит от033.

Согласно ПТЭ |4), при эксплуатации дугогасящих реакторов допускается расстройка компенсации не более 5%. Обеспечение такой точности настройки требует применения плунжерных реакторов (РЗДПОМ, 2ТС, СЕир и др.), либо реакторов с под-магничиванием (РДП, РУОМ, РЗДУОМ). Реакторы со ступенчатым регулированием (например, типа РСДСОМ) неспособны обеспечить выполнения данного условия. Плавнорегулируемые реакторы пока что не получили широкого распространения из-за несовершенства систем автоматической регулировки компенсации и большинство установленных на сегодняшний день дугогасящих реакторов составляют сгупенчатые ДГР (5|.

Заземление нейтрали через резистор. Указанные выше недостатки сетей с изолированной и заземленной через дугогасящий реактор нейтралью заставляют обратить внимание на применение резистивного заземления нейтрали (6, 7|. Данный режим работы нейтрали получил наиболее широкое применение в мировой практике |7). К сожалению, в ПУЭ не оговариваются возможные области применения резистивного заземления и не предлагается каких-либо критериев выбора резисторов.

При заземлении нейтрали через активное сопротивление достигаются следующие преимущества по сравнению с изолированной или компенсированной нейтралью. Практически исключается возможность возникновения перемежающейся душ при однофазном замыкании на землю и, как следствие, ограничиваются

Таблица I

Емкостные токи линий

Номинальное напряжение, кВ Длина линии, км Емкостной ток линии. А Емкость линии относительно земли. мФ

ПС Шубинская

Новоселовская-1 35 13,85 1,39 0,22

Новоселовская-2 35 13,85 1,39 0,22

Зульцер-1 35 0,5 0,05 0,01

Зульцер-2 35 0.5 0,05 0,01

Селиярово-1 35 13,1 1.31 0,21

Селиярово-2 35 13,1 1.31 0,21

Обская-1 35 3.34 0,33 0,05

Обская-2 35 3.34 0,33 0,05

ЭН1ЮТИКА ЭЛШЯОПХНИКА ОМСКИЙ ИАУЧХЫЙ КС ГНИ К М> 1 (77). 2009

2×6 3 2×6 3 2×63

Рис. (.Схема подстанции Шубинская

возникающие при этом перенапряжении на поврежденной и неповрежденных фазах (до 1,8- 2.2Ц,,), уменьшается кратность бросков ем костного тока, появляется возможность создания селективной защиты ог 033 (8). Так же применение резистивного заземления нейтрали позволяет эффективно бороп»ся с возникающими феррорезоиансными явлениями в сети |9|.

К недостаткам резистивного заземления нейтрали можно отнести увеличение тока в месте повреждения при однофазном замыкании на землю (минимум на 40%), а также необходимость применения резисторов с высокой мощностью рассеивания (до

нескольких сотен кВт).

Существует два варианта выполнения резистивного заземления нейтрали: высокоомный и низкоомный. При этом ток в месте повреждения при однофазном замыкании на землю будет равен сумме емкостной и активной составляющей:

/£=#+7».

Высокоомный резистор выбирается исходя из условия ограничения перенапряжений при дуговых замыканиях на землю (71. При этом активная состав-

А- А чч. чч А

М N СГ \ \ \ \ N \ N \ \ гут « \ 00, у,., в / / / / / / / ✓ 7 (/«•> N ‘т.. ‘ \ \ ч >! 0м \ ** «х и» 1? / / / / / / / / /

Л) б)

Рис. 2. Векторные днлгрлммы токоп и напряжений

л) при рлботе сети С И тлнроплнной нейтрллыо. б) при рлботе сети с нейтрллыо. злземленной через высокоомный резистор.

ляющая тока замыкания ка землю должна бить больше либо равна суммарному емкостному току сети Аналогичное условие для выбора номинала резистора предлагается в (6). Соответственно, область применения высокоомных резисторов ограничивается сетями с малым уровнем емкостных токоп. При этом сохраняется возможность длительной работы сети в режиме 033.

При низкоомном заземлении нейтрали резистор выбирается исходя из условия обеспечения селективности защит от 033. При этом создается активный ток в пределах до 2000 А. Релейная защита от 033 при этом действует на отключение поврежденного присоединения.

Низкоомные резисторы в основном применяются на станциях в сетях генераторного напряжения с малым емкостным током (около 5А). Кроме того, в настоящее время достаточно широкое распространение получили кабели с СПЭ-изоляцией. При пробое изоляции кабеля с СПЭ-изоляцией условия гашения дуги существенно отличаются от условий гашения дуги в месте повреждения при использовании кабелей с бумажной пропитанной изоляцией. Время отключения поврежденного присоединения должно быть минимальным. При этом целесообразно применение низкоомных резисторов (10).

Переход от режима изолированной нейтрали к заземлению через резистор является наиболее перспективным техническим решением.

Совместное использование ДГР и резистора. Этот способ заземления нейтрали также достаточно эффективен. В нормальном режиме к нейтральной точке сети подключен дугогасительный реактор с системой автоматической настройки компенсации емкостного тока. При замыкании на землю реактор компенсирует периодическую составляющую емкостного тока и снижает величину перенапряжений. Для определения и отключения места повреждения параллельно реактору кратковременно подключается резистор. Возможен вариант постоянного включения резистора.

Таким образом, при дуговых замыканиях на землю будут проявляться все положительные стороны нейтрали, заземленной через ДГР. При металлическом замыкании на землю параллельно ДГР подключается резистор на время, достаточное для срабатывания защиты от замыкания на землю.

Ниже рассмотрен пример выбора высокоомного резистора для заземления нейтрали дли подстанции Шубинская ООО «ЮНГ-Энергонефгь» осуществляющей питание нефтедобывающих промыслов. Характерными особенностями данных сетей являются малая протяженность воздушных линий напряжением 35 кВ, низкий уровень емкостных токов и работа сети с изолированной нейтралью. Для выполнения селективной защиты от замыкан ий на землю и ограничения перенапряжений было предложено использовать высокоомные резисторы. При этом отсутствуют ограничения на работу сети с замыканием на землю.

Схема подстанции представлена на рис. 1. Суммарный емкостной ток сети определен по формуле

1. Для наглядности, результаты расчетов представлены в виде таблицы (табл. 1).

Суммарный емкостной ток в рассматриваемой сети не превышает 1(1 = 3,08 А. Исходя из этого, на подстанции Шубинская возможна установка сопротивлением 4000 Ом. предназначенного для эксплуатации в сетях напряжением 35 кВ. Активная составляющая тока в месте повреждения, создаваемая резистором при 033, равна 5 А.») = 5,144г’,а/(

При однофазном замыкании на землю к резистору будет приложено напряжение смещения нейтрали , рапное фазному напряжению сети . Ниже

представлены результаты расчета максимальных токов при однофазном замыкании на землю для фидера Новоселовская-1. Построены соответствующие векторные диаграммы токов и напряжений (рис.2б).

Максимальный ток. протекающий через фидер:

/_ = }Стл + /, = 5,144е/,|в + 5е’™ = 7,\74е’тг А Выводы

1. Режим изолированной нейтрали обладает существенными недостатками, и необходимо осуществлять переход к другому режиму заземления нейтрали.

2. Переход от изолированной нейтрали к использованию высокоомных резисторов не требует каких-либо существенных изменений и обладает достаточными преимуществами.

3. Эффективное использование компенсации емкостных токов возможно лишь при использовании плавнорегулируемых реакторов, что требует создания надежных систем автоматической настройки.

4. Основными проблемами при выборе того или иного режима работы нейтрали является ограничение перенапряжений и создание надежной селективной защиты от однофазных замыканий на землю. Исходя из условия создания селективно действующей защиты, наиболее перспективными являются режимы работы с резистивным заземлением нейтрали либо комбинированное заземление нейтрали.

Библиографический список

1. Правила устройства электроустановок. — М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.

2. Зихсрмаи, М. Антирезонансные трансформаторы напряжении. Перспективы развитии // Новости электротехники. — 2007. — № 2(44). — Режим доступа: http://www.news.elteh.ru/arh/2007/44/14.р1>р

3. Шабад. М.А Защита от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. — приложение к журналу «Энер-

гетик», М. : НТФ иЭнергопрогресс», 2007. — 63 с.

4. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей/ Госэнергонадзор Минэнерго России. — М. : ЗАО «Энергосервис», 2003. — 392 с.

5. Миронов. И.А. Режимы заземлении нейтрали в электрических сетях 6-35 кВ // Электрические станции. — 2008. — Ne 4. — С. 60 — 69.

6. Глушко. В.. Ямный, О., Ковалев. Э., Бохан. Н. Белорусские сети 6-35 кВ переходит на режим заземления нейтрали через резистор. // Новости электротехники. —

2006. — Ne 3(39) — С. 37-40.

7. Тнтенков, С.С. 4 режима заземлении нейтрали в сетях 6-35 кВ. Изолированную нейтраль объявим вне закона. // Новости электротехники. — 2003. — Ne 5(23) —

С. 42-44.

8. Вайнштейн. Р., Шестакова, В., Юдин С. Защита от замыканий на землю в сети с высокоомным заземлением нейтрали. // Новости электротехники. — 2008. -Ne 6(54). — Режим доступа: http://www news.elteh.ru/ arh/2008/54/07.php

9. Сирота, И.М. Режимы нейтрали электрических сетей / Сирота И.М., Кисленко С.Н.. Михайлов А.М. -Киев : Наук, думка, 1985 — 264 с.

10. Ширковец, Д.. Сарин. Д.. Ильиных. М.. Шалин. А Резистивное заземление нейтрали в сетях 6-35 кВ с СПЭ-кабелями. Подходы к выбору резисторов и принципам построения защиты от 033. // Новости электротехники. — 2008. — № 2(50). — Режим доступа: http:// www.news.elteh.ru/arh/2008/50/14.php.

БУРЧЕВСКИИ Виталий Анатольевич, начальник управления энергетики, главный энергетик «РН-Юганскнефтегаз», г. Нефтеюганск.

ВЛАДИМИРОВ Леонид Вячеславович, ассистент кафедры ЭсПП, Омский государственный технический университет.

ОЩЕПКОВ Владимир Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры ЭсПП, Омский государственный технический университет. СУРИКОВ Валерий Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры физики, Омский государственный технический университет.

Датл поступления статьи в редакцию: 00.03.2009 г.

© Бурчевскин В.Л.. Владимиров Л.В., Ощспко-в В.А., Суриков В.И.

Типы заземления нейтрали в распределительных сетях

Типы заземления нейтрали в распределительных сетях:

Введение:
  • Раньше системы электроснабжения были в основном незаземленными нейтралью из-за того, что первое замыкание на землю не требовало отключения системы. Незапланированный останов при первом замыкании на землю был особенно нежелателен для производств с непрерывным производством. Эти системы электропитания требовали наличия систем обнаружения заземления, но локализация неисправности часто оказывалась сложной.Несмотря на достижение первоначальной цели, незаземленная система не обеспечивала контроль переходных перенапряжений.
  • В типичной распределительной системе между проводниками системы и землей существует емкостная связь. В результате эта последовательная резонансная цепь L-C может создавать перенапряжения, значительно превышающие линейное напряжение, когда подвергается повторяющимся повторным ударам одной фазы на землю. Это, в свою очередь, сокращает срок службы изоляции, что может привести к выходу оборудования из строя.
  • Системы заземления нейтрали похожи на предохранители в том, что они ничего не делают, пока что-то в системе не выйдет из строя.Затем они, как предохранители, защищают персонал и оборудование от повреждений. Повреждение возникает из-за двух факторов: как долго длится короткое замыкание и насколько велик ток замыкания. Реле заземления отключают выключатели и ограничивают продолжительность замыкания, а резисторы заземления нейтрали ограничивают величину тока замыкания.

Важность заземления нейтрали:
  • Существует множество вариантов заземления нейтрали для энергосистем низкого и среднего напряжения. Нейтральные точки трансформаторов, генераторов и вращающегося оборудования относительно сети заземления обеспечивают опорную точку нулевого вольт.Эта защитная мера имеет много преимуществ по сравнению с незаземленной системой, например,
  • .
  1. Пониженная величина переходных перенапряжений
  2. Упрощенное определение места замыкания на землю
  3. Улучшенная защита системы и оборудования от неисправностей
  4. Сокращение времени и затрат на техническое обслуживание
  5. Повышенная безопасность персонала
  6. Улучшенная молниезащита
  7. Снижение частоты неисправностей.

Метод заземления нейтрали:
  • Существует пять методов заземления нейтрали.
  1. Незаземленная нейтральная система
  2. Система с твердым заземлением нейтрали.
  3. Система резистивного заземления нейтрали. Резонансная система заземления нейтрали.
    1. Заземление с низким сопротивлением.
    2. Заземление с высоким сопротивлением.
  4. Система резонансного заземления.
  5. Заземление Заземление трансформатора.

(1) Незаземленные нейтральные системы:
  • В незаземленной системе нет внутренней связи между проводниками и землей.Однако в системе существует емкостная связь между проводниками системы и соседними заземленными поверхностями. Следовательно, «незаземленная система» в действительности является «емкостной заземленной системой» благодаря распределенной емкости.
  • В нормальных условиях эксплуатации эта распределенная емкость не вызывает проблем. Фактически, это выгодно, потому что оно фактически устанавливает нейтральную точку для системы; В результате фазные проводники подвергаются напряжению только между фазой и нейтралью над землей.
  • Но проблемы могут возникнуть в условиях замыкания на землю. Замыкание на землю в одной линии приводит к появлению полного линейного напряжения во всей системе. Таким образом, на всей изоляции системы присутствует напряжение в 1,73 раза превышающее нормальное. Эта ситуация часто может вызывать отказы старых двигателей и трансформаторов из-за пробоя изоляции.

  1. После первого замыкания на землю, если предположить, что оно остается единичным, схема может продолжать работу, позволяя продолжить производство до тех пор, пока не будет запланировано удобное отключение для обслуживания.
  1. Взаимодействие между неисправной системой и ее распределенной емкостью может вызвать переходные перенапряжения (в несколько раз нормальные), возникающие при переходе от линии к земле во время нормального переключения цепи, имеющей короткое замыкание на землю (короткое замыкание). Эти перенапряжения могут вызвать нарушения изоляции в точках, отличных от первоначального повреждения.
  2. Вторая ошибка на другой фазе может произойти до того, как будет устранена первая ошибка. Это может привести к очень высоким межфазным токам короткого замыкания, повреждению оборудования и разрыву обеих цепей.
  3. Стоимость повреждения оборудования.
  4. Complicate для поиска неисправностей, включая утомительный процесс проб и ошибок: сначала изолировать правильный фидер, затем ответвление и, наконец, неисправное оборудование. Результат — излишне длительные и дорогостоящие простои.

(2) Системы с глухозаземленной нейтралью:
  • Системы с глухим заземлением обычно используются в системах с низким напряжением 600 вольт или меньше.
  • В системе с глухим заземлением нейтраль соединена с землей.
  • Solidly Neutral Grounding немного снижает проблему переходных перенапряжений, обнаруживаемых в незаземленной системе, а предусмотренный путь для тока замыкания на землю находится в диапазоне от 25 до 100% от тока трехфазного замыкания системы. Однако, если реактивное сопротивление генератора или трансформатора слишком велико, проблема переходных перенапряжений не будет решена.
  • Хотя системы с глухим заземлением являются усовершенствованием по сравнению с незаземленными системами и ускоряют обнаружение неисправностей, им не хватает способности ограничения тока резистивного заземления и дополнительной защиты, которую оно обеспечивает.
  • Для поддержания работоспособности и безопасности системы нейтраль трансформатора заземлена, и заземляющий провод должен проходить от источника до самой дальней точки системы в пределах той же кабелепровода или кабелепровода. Его цель состоит в том, чтобы поддерживать очень низкий импеданс к замыканиям на землю, чтобы протекать относительно высокий ток короткого замыкания, таким образом гарантируя, что автоматические выключатели или предохранители быстро устранят повреждение и, следовательно, минимизируют повреждение. Это также значительно снижает опасность поражения персонала электрическим током.
  • Если система не имеет прочного заземления, нейтральная точка системы будет «плавать» относительно земли в зависимости от нагрузки, подвергая нагрузки между фазой и нейтралью несимметрии и нестабильность напряжения.
  • Ток однофазного замыкания на землю в системе с глухим заземлением может превышать ток трехфазного замыкания. Величина тока зависит от места повреждения и сопротивления замыкания. Один из способов уменьшить ток замыкания на землю — оставить нейтраль трансформатора незаземленной.
  • Преимущество:
  1. Основным преимуществом систем с глухим заземлением является низкое перенапряжение, что делает конструкцию заземления обычной при высоких уровнях напряжения (ВН).
  1. Эта система включает в себя все недостатки и опасности высокого тока замыкания на землю: максимальное повреждение и помехи.
  2. Отсутствует непрерывность обслуживания неисправного фидера.
  3. Опасность для персонала во время неисправности высока, так как создаваемое напряжение прикосновения велико.
  1. Распределенный нейтральный провод.
  2. 3 фазы + нейтраль.
  3. Использование нейтрального проводника в качестве защитного проводника с систематическим заземлением на каждом полюсе передачи.
  4. Используется при низкой мощности короткого замыкания источника.

(3) Системы с заземлением через сопротивление:
  • Резистивное заземление уже много лет используется в трехфазных промышленных системах и решает многие проблемы, связанные с глухозаземленными и незаземленными системами.
  • Resistance Grounding Systems ограничивает токи междуфазных замыканий на землю. Причины ограничения тока замыкания на землю путем заземления сопротивления:
  1. Для уменьшения эффектов горения и плавления в неисправном электрическом оборудовании, таком как распределительное устройство, трансформаторы, кабели и вращающиеся машины.
  2. Для снижения механических напряжений в цепях / оборудовании, несущем токи короткого замыкания.
  3. Для снижения опасности поражения персонала электрическим током из-за случайного замыкания на землю.
  4. Для уменьшения опасности возникновения дуги или вспышки.
  5. Для уменьшения кратковременного провала сетевого напряжения.
  6. Для одновременного контроля переходных перенапряжений.
  7. Для улучшения обнаружения замыкания на землю в энергосистеме.
  • Заземляющие резисторы обычно подключаются между землей и нейтралью трансформаторов, генераторов и заземляющих трансформаторов , чтобы ограничить максимальный ток короткого замыкания в соответствии с законом Ом до значения, которое не повредит оборудование в энергосистеме и обеспечит достаточный поток ток короткого замыкания для обнаружения и срабатывания реле защиты от земли для устранения замыкания.Хотя можно ограничить токи короткого замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с высоким сопротивлением, токи короткого замыкания на землю можно значительно снизить. В результате устройства защиты могут не распознавать неисправность.
  • Таким образом, это наиболее распространенное приложение для ограничения однофазных токов короткого замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с низким сопротивлением приблизительно до номинального тока трансформатора и / или генератора.
  • Кроме того, ограничение токов повреждения до заранее определенных максимальных значений позволяет проектировщику выборочно координировать работу защитных устройств, что сводит к минимуму нарушение работы системы и позволяет быстро локализовать место повреждения.
  • Существует две категории резистивного заземления:

(1) Заземление с низким сопротивлением.

(2) Заземление с высоким сопротивлением.

  • Ток замыкания на землю, протекающий через резистор любого типа при замыкании одной фазы на землю, увеличивает межфазное напряжение двух оставшихся фаз. В результате, номинальные характеристики изоляции проводов и ограничителя перенапряжения должны основываться на линейном напряжении . Это временное увеличение напряжения между фазой и землей также следует учитывать при выборе двух- и трехполюсных выключателей, установленных в заземленных через сопротивление низковольтных системах.
  • Повышение напряжения между фазой и землей, связанное с токами замыкания на землю, также препятствует подключению нагрузок между фазой и нейтралью непосредственно к системе. Если присутствуют нагрузки между фазой и нейтралью (например, освещение 277 В), они должны обслуживаться системой с глухим заземлением. Это может быть достигнуто с помощью изолирующего трансформатора, который имеет трехфазную первичную обмотку треугольником и трехфазную четырехпроводную вторичную обмотку звезды
  • Ни одна из этих систем заземления (с низким или высоким сопротивлением) не снижает опасность возникновения дугового разряда, связанного с межфазными замыканиями, но обе системы значительно снижают или практически устраняют опасность возникновения дугового разряда, связанного с замыканиями на землю.Оба типа систем заземления ограничивают механические нагрузки и уменьшают тепловое повреждение электрического оборудования, цепей и аппаратов, по которым проходит ток короткого замыкания.
  • Разница между заземлением с низким сопротивлением и заземлением с высоким сопротивлением зависит от восприятия и, следовательно, не имеет четкого определения. Вообще говоря, заземление с высоким сопротивлением относится к системе, в которой сквозной ток NGR составляет менее 50–100 А. Заземление с низким сопротивлением означает, что ток NGR будет выше 100 А.
  • Лучшее различие между двумя уровнями — только тревога и отключение. Система только для сигнализации продолжает работать с единичным замыканием на землю в системе в течение неопределенного времени. В системе отключения замыкание на землю автоматически устраняется с помощью реле защиты и устройств прерывания цепи. Системы только сигнализации обычно ограничивают ток NGR до 10 А или меньше.
  • Рейтинг резистора заземления нейтрали:
  1. 1. Напряжение: линейное напряжение системы, к которой он подключен.
  2. 2. Начальный ток: начальный ток, который будет протекать через резистор при приложенном номинальном напряжении.
  3. 3. Время: «Время включения», в течение которого резистор может работать без превышения допустимого повышения температуры.

(A). Низкое сопротивление, заземленное:
  • Заземление с низким сопротивлением используется для больших электрических систем, где требуются большие инвестиции в капитальное оборудование или длительный отказ оборудования имеет значительные экономические последствия и обычно не используется в системах низкого напряжения, поскольку ограниченный ток замыкания на землю слишком велик. низкий для надежной работы автоматических расцепителей или предохранителей.Это затрудняет достижение избирательности системы. Более того, системы с заземлением с низким сопротивлением не подходят для 4-проводных нагрузок и, следовательно, не используются в коммерческих рыночных приложениях.
  • Резистор подключается от нейтральной точки системы к земле и обычно рассчитан на пропускание только 200A до 1200 ампер тока замыкания на землю. Должен протекать достаточный ток, чтобы защитные устройства могли обнаружить неисправную цепь и отключить ее, но не такой большой, чтобы вызвать серьезное повреждение в точке повреждения.

  • Поскольку полное сопротивление заземления представляет собой сопротивление, любые переходные перенапряжения быстро затухают, и все явления переходных перенапряжений больше не применяются. Хотя теоретически возможно применение в системах с низким напряжением (например, 480 В), значительная часть напряжения системы падает на заземляющем резисторе, но на дуге недостаточно напряжения, вынуждающего протекать ток, для надежного обнаружения неисправности. По этой причине низкоомное заземление не используется для низковольтных систем (ниже 1000 вольт между фазами).
  • Преимущества:
  1. Ограничивает токи между фазой и землей до 200-400 А.
  2. Снижает ток дуги и, в некоторой степени, ограничивает опасность возникновения дуги, связанную только с условиями дугового тока между фазой и землей.
  3. Может ограничить механическое повреждение и термическое повреждение закороченных обмоток трансформатора и вращающегося оборудования.
  1. Не препятствует работе устройств перегрузки по току.
  2. Не требует системы обнаружения замыкания на землю.
  3. Может использоваться в системах среднего и высокого напряжения.
  4. Изоляция проводов и ограничители перенапряжения должны быть рассчитаны на линейное напряжение. Нагрузки между фазой и нейтралью должны обслуживаться через разделительный трансформатор.
  • Используется: В системах среднего напряжения обычно до 400 ампер в течение 10 секунд.

(B) .Заземление с высоким сопротивлением:
  • Заземление с высоким сопротивлением практически идентично заземлению с низким сопротивлением, за исключением того, что величина тока замыкания на землю обычно ограничивается 10 ампер или менее .Заземление с высоким сопротивлением выполняет две задачи.
  • Во-первых, величина тока замыкания на землю достаточно мала, например, , чтобы в точке повреждения не было нанесено заметных повреждений. Это означает, что неисправная цепь не должна отключаться в автономном режиме при первом возникновении неисправности. Означает, что если неисправность действительно возникает, мы не знаем, где она находится. В этом отношении он работает как незаземленная система.
  • Во-вторых, он может контролировать явление переходного перенапряжения , которое присутствует в незаземленных системах, если оно спроектировано должным образом.
  • В условиях замыкания на землю сопротивление должно преобладать над зарядной емкостью системы, но не до такой степени, чтобы пропускать чрезмерный ток и тем самым исключать непрерывную работу
  • Системы заземления с высоким сопротивлением (HRG) ограничивают ток короткого замыкания, когда одна фаза системы замыкается или замыкается на землю, но на более низком уровне, чем системы с низким сопротивлением.
  • В случае возникновения замыкания на землю, HRG обычно ограничивает ток до 5-10А.
  • HRG рассчитаны на длительный ток, поэтому описание конкретного устройства не включает временной рейтинг. В отличие от NGR, ток замыкания на землю, протекающий через HRG, обычно не имеет значительной величины, чтобы привести к срабатыванию устройства защиты от перегрузки по току. Поскольку ток замыкания на землю не прерывается, необходимо установить систему обнаружения замыкания на землю.
  • Эти системы включают байпасный контактор, подключенный к части резистора, которая пульсирует (периодически размыкается и замыкается).Когда контактор разомкнут, ток замыкания на землю протекает через весь резистор. Когда контактор замкнут, часть резистора обходится, что приводит к немного меньшему сопротивлению и немного большему току замыкания на землю.
  • Чтобы избежать переходных перенапряжений, резистор HRG должен быть такого размера, чтобы величина тока замыкания на землю , которую устройство допускает протекание, превышала зарядный ток электрической системы. Как показывает практика, зарядный ток оценивается в 1 А на 2000 кВА емкости системы для низковольтных систем и 2 А на 2000 кВА емкости системы при 4.16кВ.
  • Эти расчетные токи зарядки увеличиваются при наличии ограничителей перенапряжения. Каждый набор ограничителей, установленных в системе низкого напряжения, дает примерно 0,5 А дополнительного зарядного тока, а каждый набор ограничителей, установленных в системе 4,16 кВ, добавляет 1,5 А дополнительного зарядного тока.
  • Система с мощностью 3000 кВА при 480 В будет иметь расчетный ток зарядки 1,5 А. Добавьте один комплект ограничителей перенапряжения, и общий ток зарядки увеличится на 0.От 5А до 2,0А. В этой системе можно использовать стандартный резистор 5А. Большинство производителей резисторов публикуют подробные оценочные таблицы, которые можно использовать для более точной оценки зарядного тока электрической системы.
  • Преимущества:
  1. Позволяет обнаруживать повреждения с высоким сопротивлением в системах со слабым емкостным подключением к земле
  2. Некоторые замыкания на землю устраняются автоматически.
  3. Можно выбрать сопротивление нейтральной точки, чтобы ограничить возможные переходные перенапряжения до 2.В 5 раз больше максимального напряжения основной частоты.
  4. Ограничивает межфазные токи до 5-10А.
  5. Снижает ток дуги и существенно устраняет опасность возникновения дуги, связанную только с условиями дугового тока между фазой и землей.
  6. Устранит механическое повреждение и может ограничить термическое повреждение закороченных обмоток трансформатора и вращающегося оборудования.
  7. Предотвращает работу устройств перегрузки по току до тех пор, пока не будет обнаружена неисправность (когда только одна фаза замыкается на землю).
  8. Может использоваться в системах низкого или среднего напряжения до 5 кВ. Стандарт IEEE 141-1993 гласит, что «заземление с высоким сопротивлением должно быть ограничено системами класса 5 кВ или ниже с зарядными токами около 5,5 А или меньше и не должно применяться к системам 15 кВ, если не используется надлежащее реле заземления».
  9. Изоляция проводов и ограничители перенапряжения должны быть рассчитаны на линейное напряжение. Нагрузки между фазой и нейтралью должны обслуживаться через разделительный трансформатор.
  1. Создает сильные токи замыкания на землю в сочетании с сильным или умеренным емкостным подключением к земле.
  2. Требуется система обнаружения замыкания на землю, чтобы уведомить инженера объекта о возникновении замыкания на землю.

(4) Система с резонансным заземлением:
  • Добавление индуктивного реактивного сопротивления от нейтральной точки системы к земле — это простой метод ограничения доступного замыкания на землю от максимальной емкости трехфазного короткого замыкания (тысячи ампер) до относительно низкого значения (от 200 до 800 ампер).
  • Для ограничения реактивной части тока замыкания на землю в энергосистеме реактор с нейтралью может быть подключен между нейтралью трансформатора и системой заземления станции.
  • Система, в которой хотя бы одна нейтраль подключена к земле через
  1. Индуктивное реактивное сопротивление.
  2. Катушка Петерсена / Дугогасящая катушка / Нейтрализатор замыкания на землю.
  • Ток, генерируемый реактивным сопротивлением во время замыкания на землю, приблизительно компенсирует емкостную составляющую однофазного тока замыкания на землю, называется системой с резонансным заземлением.
  • Система редко когда-либо точно настраивается, т. Е. Реактивный ток не в точности равен емкостному току замыкания на землю системы.
  • Система, в которой индуктивный ток немного больше, чем ток емкостного замыкания на землю, с избыточной компенсацией. Система, в которой индуцированный ток замыкания на землю немного меньше, чем ток емкостного замыкания на землю, не компенсируется
  • Однако опыт показал, что это индуктивное реактивное сопротивление относительно земли резонирует с шунтирующей емкостью системы на землю в условиях дугового замыкания на землю и создает в системе очень высокие переходные перенапряжения.
  • Чтобы контролировать переходные перенапряжения, конструкция должна допускать протекание не менее 60% тока трехфазного короткого замыкания в условиях подземного замыкания.
  • Пример. Заземляющий реактор на 6000 ампер для системы, имеющей мощность трехфазного короткого замыкания 10000 ампер. Из-за большой величины тока замыкания на землю, необходимого для контроля переходных перенапряжений, индуктивное заземление редко используется в промышленности.
  • Катушки Петерсена:
  • Катушка Петерсена подключается между нейтральной точкой системы и землей и рассчитана таким образом, что емкостной ток при замыкании на землю компенсируется индуктивным током, проходящим через катушку Петерсена .Небольшой остаточный ток останется, но он настолько мал, что любая дуга между поврежденной фазой и землей не будет поддерживаться, и повреждение погаснет. Незначительные замыкания на землю, такие как сломанный штыревой изолятор, могут сохраняться в системе без прерывания подачи питания. Кратковременные сбои не приведут к перебоям в подаче электроэнергии.
  • Хотя стандартная «катушка Петерсона» не компенсирует весь ток замыкания на землю в сети из-за наличия резистивных потерь в линиях и катушке, теперь можно применить «компенсацию остаточного тока» путем подачи дополнительных 180 ° наружу. фазного тока в нейтраль через катушку Петерсона.Таким образом, ток короткого замыкания снижается практически до нуля. Такие системы известны как «Резонансное заземление с компенсацией остатка» и могут рассматриваться как частный случай реактивного заземления.
  • Резонансное заземление может снизить EPR до безопасного уровня. Это связано с тем, что катушка Петерсена часто может эффективно действовать как NER с высоким импедансом, что существенно снижает любые токи замыкания на землю и, следовательно, также любые соответствующие опасности ЭПР (например, напряжения прикосновения, ступенчатые напряжения и передаваемые напряжения, включая любые опасности ЭПР, воздействующие на близлежащие участки). телекоммуникационные сети).
  • Преимущества:
  1. Малый реактивный ток замыкания на землю, не зависящий от емкости системы между фазой и землей.
  2. Обеспечивает обнаружение неисправностей с высоким импедансом.
  1. Риск обширных активных потерь при замыкании на землю.
  2. Связанные с высокими затратами.

(5) Трансформаторы заземления:
  • Для случаев, когда нет нейтральной точки для заземления нейтрали (например,грамм. для обмотки треугольником) может использоваться заземляющий трансформатор для обеспечения обратного пути для токов однофазного замыкания
  • В таких случаях полное сопротивление заземляющего трансформатора может быть достаточным, чтобы действовать как эффективное полное сопротивление заземления. При необходимости можно последовательно добавить дополнительный импеданс. Для заземления обмоток треугольником иногда используется специальный «зигзагообразный» трансформатор, чтобы обеспечить низкий импеданс нулевой последовательности и высокий импеданс прямой и обратной последовательности для токов короткого замыкания.

Заключение:
  • Системы резистивного заземления имеют много преимуществ перед системами с глухим заземлением, включая снижение опасности возникновения дуги, ограничение механических и тепловых повреждений, связанных с повреждениями, и контроль переходных перенапряжений.
  • Системы заземления с высоким сопротивлением также могут использоваться для поддержания непрерывности работы и помощи в обнаружении источника неисправности.
  • При проектировании системы с резисторами инженер-проектировщик / консультант должен учитывать особые требования к номинальным характеристикам изоляции проводов, номинальным характеристикам ограничителя перенапряжения, номинальным характеристикам однополюсного выключателя и способу обслуживания нагрузок между фазой и нейтралью.

Сравнение системы заземления нейтрали:
Состояние Un с заземлением с твердым заземлением Заземленный с низким сопротивлением Заземление с высоким сопротивлением Реактивное заземление
Устойчивость к переходным перенапряжениям Хуже Хорошо Хорошо Лучшее Лучшее
73% увеличение напряжения напряжения при замыкании на землю Плохо Лучшее Хорошо Плохо
Защищенное оборудование Хуже Плохо Лучше Лучшее Лучшее
Безопасность персонала Хуже Лучше Хорошо Лучшее Лучшее
Надежность обслуживания Хуже Хорошо Лучше Лучшее Лучшее
Стоимость обслуживания Хуже Хорошо Лучше Лучшее Лучшее
Простота обнаружения первого замыкания на землю Хуже Хорошо Лучше Лучшее Лучшее
Разрешает проектировщику координировать защитные устройства Невозможно Хорошо Лучше Лучшее Лучшее
Снижение частоты неисправностей Хуже Лучше Хорошо Лучшее Лучшее
Разрядник освещения Незаземленная нейтраль Тип заземления-нейтраль Незаземленная нейтраль Незаземленная нейтраль Незаземленная нейтраль
Ток при замыкании фазы на землю в процентах от тока трехфазного замыкания Менее 1% Зависит от 100% или больше от 5 до 20% Менее 1% от 5 до 25%

Артикул:

  • Майкл Д.Сил, П.Э., старший инженер по спецификации GE.
  • Стандарт IEEE 141-1993, «Рекомендуемая практика распределения электроэнергии на промышленных предприятиях»
  • Don Selkirk, P.Eng, Саскатун, Саскачеван, Канада

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

О Джигнеш Пармар (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Джигнеш Пармар завершил M.Tech (управление энергосистемой), B.E (электричество). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Номер участника: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения краж электроэнергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение). В настоящее время он является сотрудником одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Индустриал Электрикс» (австралийские энергетические публикации).Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знает английский, хинди, гуджарати, французский языки. Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновить свои знания по различным инженерным темам.

Заземление нейтрали подстанции — EE Publishers

28 февраля 2018 г., Опубликовано в статьях: Energize

Майка Райкрофта, EE Publishers

Распределительные системы заземлены для создания эталонной точки для напряжения системы, для облегчения обнаружения и отличительной изоляции неисправностей, связанных с контактом с землей, и для ограничения перенапряжений в переходных условиях.Система заземления нейтрали — это система, в которой нейтраль соединена с землей либо жестко, либо через сопротивление или реактивное сопротивление, величина которого достаточна для существенного уменьшения переходных процессов и обеспечения достаточного тока для работы устройств селективной защиты от замыканий на землю. Чувствительные детекторы повреждений позволяют снизить токи повреждения до очень низких значений.

Незаземленные нейтрали использовались в прошлом, потому что первое замыкание на землю не требовало отключения системы.Незапланированный останов при первом замыкании на землю был особенно нежелателен для отраслей, основанных на непрерывных процессах и где было необходимо продолжение подачи даже в условиях единичного замыкания. Несмотря на достижение первоначальной цели, незаземленная система не обеспечивала контроль переходных перенапряжений.

Системы заземления нейтрали похожи на предохранители в том, что они ничего не делают, пока что-то в системе не выйдет из строя. Затем они, как предохранители, защищают персонал и оборудование от повреждений.Повреждение возникает из-за двух факторов: как долго длится короткое замыкание и насколько велик ток замыкания. Реле защиты от замыканий на землю отключают выключатели и ограничивают продолжительность замыкания, а резисторы заземления нейтрали ограничивают величину тока замыкания.

Существует пять методов заземления нейтрали:

  • Незаземленная нейтральная система
  • Система с твердым заземлением нейтрали
  • Система заземления нейтрали через сопротивление
    o Заземление с низким сопротивлением
    o Заземление с высоким сопротивлением
  • Резонансная система заземления нейтрали
  • Система заземления трансформатора

Незаземленные системы

В системе с незаземленной нейтралью нет внутреннего соединения между проводниками и землей.Однако существует емкостная связь между проводниками системы и прилегающими заземленными поверхностями. Следовательно, «незаземленная система» в действительности является «емкостной заземленной системой» благодаря распределенной емкости. В результате эта последовательная резонансная цепь L-C может создавать перенапряжения, значительно превышающие линейное напряжение, когда подвергается повторяющимся повторным ударам одной фазы на землю. Это, в свою очередь, сокращает срок службы изоляции, что может привести к выходу оборудования из строя (рис.1).

Рис.1: Емкостная связь незаземленной распределительной системы [5].

В нормальных условиях эксплуатации эта распределенная емкость не вызывает проблем. Фактически, это выгодно, поскольку фактически устанавливает нейтральную точку для системы. В результате фазные проводники испытывают напряжение только при напряжении между фазой и нейтралью, превышающем потенциал земли. Но проблемы могут возникнуть в условиях замыкания на землю. Замыкание на землю в одной линии приводит к появлению полного линейного напряжения во всей системе между проводниками и заземленными поверхностями.Таким образом, на всей изоляции системы присутствует напряжение в 1,73 раза превышающее нормальное. Эта ситуация часто может вызвать отказ трансформаторов из-за пробоя изоляции.

Системы с глухим заземлением

В системе с глухозаземленной нейтралью нейтральная точка подключается непосредственно к земле, либо напрямую, либо через трансформатор виртуальной нейтрали. Обычно все низковольтные системы надежно заземлены. Для систем среднего и высокого напряжения сплошное заземление является самым дешевым методом, но имеет ряд серьезных недостатков.

  • Высокие токи короткого замыкания с последующим повреждением оборудования
  • Высокий ток вызовет отключение всех фаз

Резисторы заземления нейтрали используются для ограничения тока короткого замыкания в трансформаторах. Когда происходит замыкание фазы на землю, ток замыкания ограничивается только сопротивлением почвы. Этот ток, который может быть очень большим, может повредить обмотки. Сети низкого напряжения обычно имеют глухое заземление, а резистивное заземление нейтрали обычно применяется только к линиям среднего и высокого напряжения.

Рис. 2: Система с глухим заземлением [4].

Системы с резистивным заземлением

Основными причинами ограничения тока фазы на землю путем заземления сопротивления являются:

  • Для уменьшения эффектов горения и плавления в неисправном электрооборудовании, таком как распределительное устройство, трансформаторы, кабели.
  • Для снижения механических напряжений в цепях / оборудовании, несущем токи короткого замыкания.
  • Для снижения опасности поражения персонала электрическим током из-за случайного замыкания на землю.
  • Для уменьшения опасности возникновения дуги или вспышки.
  • Для уменьшения кратковременного провала сетевого напряжения.
  • Для одновременного контроля переходных перенапряжений.
  • Для улучшения обнаружения замыкания на землю в энергосистеме.

Заземляющие резисторы обычно подключаются между землей и нейтралью трансформаторов подстанции (рис. 3), чтобы ограничить максимальный ток короткого замыкания до значения, которое не повредит оборудование, в то же время обеспечивая достаточный ток замыкания для срабатывания реле защиты от замыканий на землю.Хотя можно ограничить токи короткого замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с высоким сопротивлением, токи короткого замыкания на землю могут быть значительно уменьшены, и устройства защиты могут не распознавать замыкание.

Рис. 3: Резистивное заземление нейтрали [4].

Обычно ограничивают токи однофазного замыкания с помощью низкоомных заземляющих резисторов нейтрали приблизительно до номинального тока трансформатора. Кроме того, ограничение токов короткого замыкания до заранее определенных максимальных значений позволяет выборочно согласовывать защитные устройства, что сводит к минимуму нарушение работы системы и позволяет быстро обнаруживать повреждения.

Сопротивление заземления можно разделить на типы с высоким и низким значением. Сопротивление также классифицируется в зависимости от времени, в течение которого они могут выдерживать ток короткого замыкания. Типичная продолжительность составляет 1 с, 10 с, 1 мин и 10 мин. Резистор с увеличенным номинальным сроком службы используется в системах, где надежность системы имеет решающее значение. В этих ситуациях используется высокое сопротивление, которое может выдерживать повреждение в течение длительного периода. Когда происходит замыкание на землю одной фазы, генерируется аварийный сигнал. Однако система продолжает работать до следующего запланированного выключения.

Ток замыкания на землю, протекающий через резистор любого типа при замыкании одной фазы на землю, увеличивает межфазное напряжение двух оставшихся фаз. В результате характеристики изоляции проводов и разрядника должны быть основаны на линейном напряжении. Это временное увеличение напряжения между фазой и землей также следует учитывать при выборе двух- и трехполюсных выключателей, установленных в заземленных через сопротивление низковольтных системах.

Высокоомные системы заземления нейтрали

Системы заземления с высоким сопротивлением предназначены для ограничения токов замыкания фазы на землю в распределительных сетях с помощью заземленного резистора между нейтралью трансформатора или нейтралью генератора и землей.При таком типе системного заземления нет необходимости отключать соответствующий автоматический выключатель в случае замыкания фазы на землю. Система выдает сигнал тревоги только тогда, когда неисправный фидер остается в рабочем состоянии, пока неисправность не будет обнаружена и устранена. Эта функция требуется в определенных электрических приложениях, где риски, связанные с прерыванием подачи электроэнергии, выше, чем риск запуска системы с замыканием фазы на землю, ограниченным резистором.

Рис.4: Заземление трансформатора звездой треугольником [4].

Помимо предотвращения отключения фидера за счет ограничения тока короткого замыкания, система заземления с высоким сопротивлением имеет следующие преимущества:
  • Снижение переходных перенапряжений
  • Снижение риска вспышки дуги
  • Простое определение места неисправности

Недостаток заключается в том, что в случае одиночного замыкания на землю напряжение на двух других исправных фазах стремится достичь значения линейного напряжения, в зависимости от соотношения между нулевым сопротивлением и полным сопротивлением прямой последовательности, наблюдаемым при КЗ. .Это повышение фазного напряжения увеличивает вероятность второго замыкания на землю в другой фазе и другом фидере. В этом случае ток короткого замыкания между фазой и землей будет протекать с величиной, ограниченной:

  • Полное сопротивление земного тракта
  • Возможное возникновение дугового разряда

Резистор заземления нейтрали не может ограничить величину этого повреждения, потому что резистор находится за пределами своей траектории. Неисправность будет развиваться до тех пор, пока не будет окончательно отключена максимальной токовой защитой задействованных фидеров, и риски, связанные с внезапным отключением, не будут устранены.Вторая система защиты от замыкания на землю была разработана для предотвращения этой ситуации путем отключения только одного из фидеров, имеющего самый низкий приоритет, в случае второго замыкания фазы на землю, оставляя остальную часть системы работающей только с одним замыкание фазы на землю ограничивается по величине резистором заземления нейтрали.

Согласование с максимальной токовой защитой автоматических выключателей и уставками приоритета являются важными соображениями. Если второе замыкание фазы на землю в другой фазе происходит в том же фидере, в котором произошло исходное короткое замыкание, вторая система защиты от замыкания на землю не сработает, оставляя ответственность за отключение или отключение фидера на максимальную токовую защиту автоматического выключателя или предохранители. .

Рис. 5: Заземление нейтрали трансформатора зигзагом [4].

Системы заземления нейтрали с низким сопротивлением

Заземление с низким сопротивлением используется в крупных электрических сетях среднего и высокого напряжения, где имеется большое количество капитального оборудования, а перебои в работе сети имеют значительный экономический эффект. Эти NER обычно имеют размер, чтобы ограничить ток повреждения до уровня, достаточного для срабатывания защитных устройств, но недостаточного для создания серьезного повреждения в точке повреждения.

Заземление через трансформатор или нейтральный электромагнитный соединитель (NEC)

Если нейтральная точка недоступна, можно создать искусственное заземление с помощью трансформатора.Трансформатор заземления используется для обеспечения пути к незаземленной системе или когда нейтраль системы недоступна по какой-либо причине, например, когда система соединена треугольником. Он обеспечивает путь к нейтрали с низким импедансом, а также ограничивает переходное перенапряжение при замыкании на землю в системе. Заземление системы может быть выполнено следующим образом:

Трансформатор заземления Delta-Star

В случае трансформатора заземления по схеме треугольник-звезда, сторона треугольника замкнута, чтобы обеспечить путь для тока нулевой последовательности.Обмотка звездой должна иметь такое же номинальное напряжение, что и цепь, которая должна быть заземлена, тогда как номинальное напряжение треугольника может быть любым стандартным уровнем напряжения.

Рис. 6: Система катушек Петерсена [4].

Трансформатор зигзагообразный

Зигзагообразный трансформатор может использоваться для заземления трансформатора. Он обеспечивает изоляцию между землей и компонентом, так что на компонент системы не могут повлиять токи короткого замыкания. Зигзагообразный трансформатор подавляет гармоники энергосистемы.Он также защищает энергосистему, снижая напряжение, возникающее при возникновении неисправности. Трансформатор зигзагообразный не имеет вторичной обмотки. Это трехлепестковый (разветвленный) трансформатор, в котором каждая конечность имеет две одинаковые обмотки. Один набор обмоток соединен звездой для обеспечения нейтральной точки. Другие концы этого набора обмоток подключены ко второму набору обмоток, как показано на рисунке ниже. Направление тока в двух обмотках на каждом плече противоположно друг другу.

При нормальных условиях эксплуатации общий поток в каждом плече пренебрежимо мал. Следовательно, трансформатор потребляет очень небольшой ток намагничивания. В условиях повреждения полное сопротивление заземляющего трансформатора очень низкое.

Для ограничения тока короткого замыкания резистор подключается последовательно к точке заземления нейтрали. Он рассчитан на кратковременную номинальную мощность в кВА и выдерживает номинальный ток в течение очень короткого времени.

Резонансная заземленная нейтраль

Токи повреждения можно также уменьшить, заземлив нейтраль через индуктивный импеданс.Добавление индуктивного реактивного сопротивления от нейтральной точки системы к земле — это простой метод ограничения доступного замыкания на землю от значения, близкого к максимальной емкости трехфазного короткого замыкания, до относительно низкого значения. Для ограничения реактивной части тока замыкания на землю в энергосистеме можно подключить реактор с нейтралью между нейтралью трансформатора и системой заземления станции.

Рис. 7: Плунжерный тип NERC (траншейный).

Заземление катушки Петерсена

Катушка Петерсона

A — это регулируемый реактор с железным сердечником, используемый для нейтрализации емкостного тока замыкания на землю в энергосистеме.Когда в незаземленных трехфазных системах происходит замыкание фазы на землю, фазное напряжение неисправной фазы снижается до потенциала земли, поскольку емкость неисправной линии разряжается в месте повреждения, фазное напряжение двух других фаз возрастает в √3 раза. Между этими емкостями между фазой и землей возникает зарядный ток, который будет продолжать протекать через путь короткого замыкания, пока остается.

Современная плавно регулируемая катушка Петерсена состоит из реактора с железным сердечником, подключенного между нейтралью трансформатора подстанции и землей в трехфазной системе.В случае короткого замыкания емкостный ток замыкания на землю (I r + I y ) теперь нейтрализуется током в реакторе (Ir), поскольку он равен по величине, но сдвинут по фазе на 180 °. . Катушки Петерсена автоматически регулируются для компенсации тока замыкания на землю. На рис. 7 показана регулируемая катушка Петерсена плунжерного типа.

Значение индуктивности в катушке Петерсена должно соответствовать значению емкости сети, которая может меняться, когда и когда выполняется переключение в сети.Современные контроллеры катушек постоянно контролируют напряжение нулевой последовательности и обнаруживают любые возникающие изменения. Когда происходит изменение емкости сети, контроллер автоматически настраивает катушку Петерсена на этот новый уровень, чтобы гарантировать, что она настроена на правильную точку, чтобы немедленно нейтрализовать любое замыкание на землю, которое может произойти. Это быстрое ограничение тока замыкания на землю происходит автоматически без какого-либо дальнейшего вмешательства со стороны системы [2].

Катушка Петерсена также может называться дугогасящей катушкой (ASC).

Рис. 8: Жидкий резистор заземления нейтрали (Powertech).

Технология и дизайн

Жидкие резисторы заземления нейтрали (LNER)

Конструкция жидкого заземляющего резистора нейтрали представляет собой большой резервуар, содержащий раствор электролита (дистиллированная вода с небольшим количеством электролитического порошка). (Рис.8) Внешний корпус резервуара жестко соединен с точкой заземления. Внутренний электрод, изолированный от бака, обеспечивает соединение с нейтралью трансформатора.При вводе в эксплуатацию в воду добавляется небольшое количество электролита для увеличения проводимости раствора до достижения калиброванного уровня сопротивления. Конечным результатом является жидкость с высокой пропускной способностью по току и высоким сопротивлением в очень прочном и низком техническом обслуживании.

LNER имеет фиксированную конструкцию в отличие от более привычных резисторов или реостатов для жидкого стартера, и поэтому его проще сконструировать и откалибровать. Количество жидкости в баке обеспечивает высокую способность поглощения тепла.Проблемы с LNER включают широкий допуск по значениям сопротивления и необходимость регулярной калибровки.

Рис. 9: Твердотельный заземляющий резистор (Postglover).

Жесткие резисторы заземления

Резисторы заземления с твердой нейтралью состоят из катушек из резистивного материала, намотанных на изоляторы. В резисторе используется не принудительное воздушное охлаждение, и требуется тщательная конструкция, чтобы не допускать превышения температурных пределов. Резистивным материалом обычно является нержавеющая сталь или другой сплав.

Твердый заземляющий резистор может включать в себя трансформатор тока для управления устройством защиты. Трансформатор тока должен выдерживать ток короткого замыкания. Однако в случае резистивного заземления ток короткого замыкания значительно снижается, и конструкция ТТ не такая уж серьезная.

Ссылки

[1] Дж. Пармар: «Типы заземления нейтрали в распределительной сети (часть 1)», Портал электротехники.
[2] HV Power: «Катушки Петерсена — основные принципы и применение», www.hvpower.co.nz
[3] Trench: «Системы защиты от замыканий на землю: катушки для подавления дуги», брошюра Trench, www.trenchgroup.com
[4] Mytech: «Методы электрического заземления», www.mytech-info.com/ 2016/07 / electric-earthing-methods.html
[5] Eqbal: «Обзор системы заземления (незаземленной)», Портал электротехники.

Отправляйте свои комментарии на адрес [email protected]

Статьи по теме

  • Портал ресурсов правительства ЮАР по коронавирусу COVID-19
  • Постановлениями министерства предлагается 13813 МВт нового строительства на ГЭС, без Eskom
  • Настало время для южноафриканской национальной ядерной компании Necsa
  • Разбираясь со слоном в комнате, это Эском…
  • Интервью с министром полезных ископаемых и энергетики Гведе Манташе
  • Типы систем распределения электроэнергии

    Типы систем распределения электроэнергии, о которых вы должны знать
    Непосредственно заземленная и заземленная система.

    Электроэнергия распределяется по трем или четырем проводам (3 провода для фаз и 1 провод для нейтрали). Напряжение между фазой называется Line Voltage , а напряжение между фазой и нейтралью называется Phase Voltage .

    Этот четвертый провод может или не может быть распределен в распределительной системе, и таким же образом эта нейтраль может быть или не может быть заземлена. В зависимости от этого состояния нейтрали (заземлено-не заземлено-доступ-нет доступа) существуют различные типы систем заземления.Нейтраль может быть напрямую соединена с землей или подключена через резистор или реактор. Эта система называется Непосредственно заземленная или Заземленная система .

    Если соединение между нейтралью и землей не выполнено, мы говорим, что нейтраль не заземлена .

    В сети система заземления играет очень важную роль. Когда происходит нарушение изоляции или фаза случайно заземляется, значения токов замыкания, напряжения прикосновения и перенапряжения тесно связаны с типом заземления нейтрали.

    Нейтраль с прямым заземлением строго ограничивает перенапряжения, но вызывает очень высокие токи повреждения, в данном случае незаземленная нейтраль ограничивает токи повреждения до очень низких значений, но способствует возникновению высоких перенапряжений. В любой установке непрерывность работы в случае нарушения изоляции также напрямую связана с системой заземления. Незаземленная нейтраль обеспечивает непрерывность работы при повреждении изоляции.

    Напротив, прямозаземленная нейтраль или нейтраль с заземленной нейтралью с низким импедансом вызывает отключение при первом повреждении изоляции.

    Выбор системы заземления в сетях низкого и среднего напряжения зависит от типа установки, а также от типа сети . На это также влияет тип нагрузки и требуемая непрерывность работы.

    Основными задачами системы заземления являются обеспечение альтернативного пути прохождения тока короткого замыкания, чтобы он не подвергал опасности пользователя, обеспечение того, чтобы все открытые проводящие части не достигли опасного потенциала, поддержание напряжения в любой части электрического системы с известным значением и предотвратить перегрузку по току или чрезмерное напряжение на приборах или оборудовании.

    Различные системы заземления способны выдерживать различных величин сверхтока . Поскольку величина сверхтока, возникающего в разных типах установки, отличается друг от друга, требуемый тип заземления также будет отличаться в зависимости от типа установки. поэтому для того, чтобы обеспечить соответствие установки существующей системе заземления или внести соответствующие изменения, нам необходимо иметь правильное представление о существующей системе заземления.

    Это повысило бы безопасность, а также надежность.

    Согласно IEC 60364-3 Есть два типа систем:

    (1) Незаземленная система:

    (2) Заземленная система:

    • TT
    • TN (TN-S, TN-C, TN-C-S).

    Первая буква определяет нейтральную точку относительно земли:

    1. T = нейтраль с прямым заземлением (от французского слова Terre)
    2. I = незаземленная или заземленная через высокое сопротивление нейтраль (например, 2000 Ом) Вторая буква определяет открытые проводящие части электроустановки относительно земли:
      1. T = открытые проводящие части с прямым заземлением
      2. N = открытые токопроводящие части, напрямую подключенные к нейтральному проводу
    Незаземленная система
    1.IT-система незаземленная (заземленная нейтраль с высоким сопротивлением)

    Первая буква I = нейтраль не заземлена на стороне трансформатора или генератора.
    Вторая буква T = части рамы нагрузок соединены между собой и заземлены на стороне нагрузки

    Характеристики системы
    1. Установка ограничителя перенапряжения между нейтралью трансформатора СН / НН и землей является обязательной.
    2. Если нейтраль недоступна, ограничитель перенапряжения устанавливается между фазой и землей.
    3. Он отводит внешние перенапряжения, передаваемые трансформатором на землю, и защищает низковольтную сеть от повышения напряжения из-за пробоя между обмотками среднего и низкого напряжения трансформатора.
    Преимущества
    1. Система, обеспечивающая наилучшую непрерывность обслуживания во время использования.
    2. Когда происходит нарушение изоляции, ток короткого замыкания очень низкий.
    3. Повышенная эксплуатационная безопасность только при протекании емкостного тока, который вызван емкостью утечки системы в случае замыкания на землю.
    4. Лучшая защита от несчастных случаев: ток короткого замыкания ограничивается импедансом корпуса, сопротивлением заземления и высоким импедансом контура замыкания на землю.
    Недостатки
    1. Требуется присутствие обслуживающего персонала для отслеживания и обнаружения первой неисправности во время использования.
    2. Требуется хороший уровень изоляции сети (высокий ток утечки должен подаваться через изолирующие трансформаторы).
    3. Необходимо установить ограничители перенапряжения.
    4. Требует, чтобы все открытые токопроводящие части установки имели одинаковый уровень напряжения.Если это невозможно, необходимо установить УЗО.
    5. Обнаружение неисправностей в широко распространенных сетях затруднено.
    6. Когда происходит нарушение изоляции относительно земли, напряжение двух исправных фаз по отношению к земле принимает значение межфазного напряжения, поэтому при выборе размера оборудования необходимо повысить уровень изоляции Оборудование.
    7. Риск высокого внутреннего перенапряжения, поэтому рекомендуется усилить изоляцию оборудования.
    8. Обязательный контроль изоляции с визуальной и звуковой индикацией первого повреждения, если отключение не срабатывает до появления второго повреждения.
    9. Защита от прямого и косвенного прикосновения не гарантируется.
    10. 10. Токи короткого замыкания и замыкания на землю могут вызвать возгорание и повреждение частей установки.
    Заземленная система
    (1) Система TT с прямым заземлением нейтраль
    • Первая буква T = нейтраль напрямую заземлена.
    • Вторая буква T = открытые токопроводящие части нагрузки соединены между собой и заземлены.
    • Нейтраль трансформатора заземлена.
    • Рамы электрических нагрузок также подключены к заземлению.

    Характеристики системы
    1. Высокое сопротивление контура замыкания на землю
    2. Низкий ток замыкания на землю
    3. Коммунальное предприятие не требует земли для потребителя
    Преимущества
    1. Сохранить провода заземления
    2. Большим преимуществом системы заземления TT ​​является то, что в ней отсутствуют высокочастотные и низкочастотные шумы, которые проходят через нейтральный провод от различного электрического оборудования, подключенного к нему.
    3. TT всегда был предпочтительным для специальных приложений, таких как телекоммуникационные объекты, которые выигрывают от помехозащищенного заземления.
    4. Отсутствует риск выхода из строя нейтрали.
    5. Самая простая система в разработке, внедрении, мониторинге и использовании.
    6. Легко найти неисправность.
    7. При возникновении нарушения изоляции ток короткого замыкания невелик.
    8. Снижает риск возникновения перенапряжения.
    9. Разрешает использование оборудования с нормальным уровнем изоляции между фазой и землей.
    Недостатки
    1. Высокий спрос на реле E / F.
    2. Индивидуальная система заземления требует больших инвестиций.
    3. Более высокое напряжение прикосновения.
    4. Вызвать градиент потенциала.
    5. Включение при первом пробое изоляции.
    6. Использование УЗО на каждом отходящем фидере для достижения полной селективности.
    7. Необходимо принять специальные меры для нагрузок или частей установки, вызывающих высокие токи утечки во время нормальной работы, чтобы избежать ложного срабатывания (питайте нагрузки с помощью изолирующих трансформаторов или используйте высокопороговые УЗО, совместимые с сопротивлением заземления оголенной проводящей части).
    8. Очень высокие токи короткого замыкания, приводящие к максимальным повреждениям и нарушениям в телекоммуникационных сетях.
    9. Риск для персонала высок, пока длится неисправность; возникающие напряжения прикосновения становятся высокими.
    10. Требует использования устройств дифференциальной защиты, чтобы время отключения короткого замыкания было небольшим. Эти системы дороги.
    (2) Система TN: открытая проводящая часть, подключенная к нейтрали
    • Первая буква T = нейтраль напрямую заземлена на трансформаторе.
    • Вторая буква N = рамы электрических нагрузок подключены к нейтральному проводнику.

    Существует два типа систем TN, в зависимости от того, совмещены ли нейтральный проводник и заземляющий проводник:

    (2a) TN-C
    • В системе TNC ( третья буква C = объединенный нейтральный и заземляющий проводники) нейтральный и заземляющий проводники объединены в один провод и заземлены на конце источника.
    • Этот комбинированный провод заземления подается на сторону нагрузки.
    • В этой системе заземляющие соединения должны быть равномерно размещены по длине нейтрального (заземляющего) проводника, чтобы избежать повышения потенциала в открытых проводящих частях на стороне нагрузки в случае повреждения.
    • Эту систему нельзя использовать для меди сечением менее 10 мм² и алюминия с поперечным сечением менее 16 мм², а также после системы TNS ( согласно IEC 60364-5 ).

    Характеристики системы
    1. Низкое сопротивление контура замыкания на землю.
    2. Высокий ток замыкания на землю.
    3. Более одной петли замыкания на землю.
    Преимущества
    1. Не требуется заземляющий провод; допускают многоточечную землю.
    2. Лучшая целостность заземления.
    3. Нейтраль никогда не имеет плавающего напряжения.
    4. Импеданс петли замыкания на землю можно спрогнозировать.
    5. Система TNC может быть менее затратной при установке (устранение одного полюса распределительного устройства и одного провода).
    Недостатки
    1. Если многоточечное заземление отсутствует и нейтраль нарушена, на оголенной металлической части может присутствовать плавающее напряжение.
    2. Высокий уровень замыкания на землю,
    3. вмешивается в работу устройства защиты от замыканий на землю.
    4. Устройство
    5. , работающее по току, не подходит, можно использовать тип с обнаружением напряжения.
    6. Третья и кратные третьей гармоники циркулируют в защитном проводе (система TNC).
    7. Риск возгорания выше и, кроме того, его нельзя использовать в местах, представляющих опасность пожара (система TNC).
    (2b) TN-S:
    • В системе TN-S ( третья буква S = отдельный нейтраль и заземляющий провод) нейтраль источника энергии соединена с землей только в одной точке, обычно рядом с источником.Нейтральный и заземляющий проводники раздельно распределяются по нагрузке.
    • В этой системе Заземляющие соединения должны быть равномерно размещены по длине нейтрального (заземляющего) проводника, чтобы избежать повышения потенциала в открытых проводящих частях на стороне нагрузки в случае повреждения.
    • Эту систему нельзя использовать перед системой TNC.

    Характеристики системы
    1. Низкое сопротивление контура замыкания на землю
    2. Большой ток замыкания на землю
    Преимущества
    1. Использование устройств защиты от перегрузки по току для защиты от косвенного прикосновения.
    2. Устройство защиты от замыканий на землю работает быстрее.
    3. Обеспечить многоточечное заземление, лучшую целостность заземления; свести к минимуму использование реле замыкания на землю из-за низкого импеданса контура замыкания на землю.
    Недостатки
    1. Включение при возникновении первого повреждения изоляции.
    2. Система TNC предполагает использование фиксированных и жестких магистралей
    3. Требует, чтобы заземляющие соединения были равномерно размещены в установке, чтобы защитный провод оставался на том же потенциале, что и земля.
    4. Проверка отключения при возникновении повреждения изоляции должна выполняться, если это возможно, при проектировании сети с использованием расчетов и должна выполняться во время ввода в эксплуатацию с использованием измерений; данная проверка является единственной гарантией того, что система работает как при вводе в эксплуатацию, так и в процессе эксплуатации, а также после любых работ в сети (модификация, расширение).
    5. Прохождение защитного проводника по тем же проводам, что и токоведущие проводники соответствующих цепей.
    6. высокий уровень замыкания на землю при условии замыкания на землю,
    7. низкий коэффициент мощности (высокая индуктивность длинного кабеля)
    8. Требуется дополнительное соединение равных потенциалов.
    9. При возникновении нарушения изоляции ток короткого замыкания велик и может вызвать повреждение оборудования или электромагнитные помехи.
    (2c) Система TN-C-S
    • Нейтральный провод и заземляющий провод объединены в кабель питания.
    • Обычно это концентрический кабель с током под напряжением в качестве центральной жилы и кольцом проводов вокруг него для объединения нейтрали и земли.
    • В отеле нейтраль и земля отделены друг от друга, клемма заземления обычно находится на стороне выреза. Внутри выреза связаны живое и нейтральное.
    • По всей питающей сети комбинированный заземляющий / нейтральный проводник соединен с землей в нескольких местах, либо под землей, либо на опорах для воздушных линий электропередачи.
    • Это многократное заземление является причиной того, что источник питания TNCS часто называют PME (защитное многократное заземление).

    Преимущества
    • Стоимость жильного кабеля дешевле 3 жильного.
    • Поскольку внешняя оболочка обычно пластиковая, проблем с коррозией нет.
    Недостатки
    • При обрыве комбинированного заземляющего / нейтрального проводника. Это приводит к появлению напряжения на открытых металлических конструкциях в собственности клиента, что может привести к поражению электрическим током.
    • Это происходит, когда земля и нейтраль подключены в вырезе, и нет прямого подключения к земле, кроме сети питания.
    • В случае неисправности ток, протекающий в заземляющих проводниках заказчика, может быть намного больше, чем в системе TNS.
    • Также возможно возникновение необычных циркулирующих заземляющих токов между объектами, особенно там, где в одних домах есть металлические водопроводные трубы, а в других — пластик.

    Fuente de la noticia: electric-engineering-portal.com

    электричество — разница между живыми и нулевыми проводами

    Вы можете понять концепцию нейтрального провода математически или практически. Поскольку я больше практичный парень, давайте посмотрим на картину в целом.Нет нулевого провода, идущего от генератора или в системах передачи. Нейтральный провод реализован только на распределительном (4-проводные системы) и сетевом (под напряжением и нейтралью …. и заземлении) конце изображения.

    Вы можете спросить, почему это так. Причина в том, что на уровне генератора и передачи линии или проводники имеют почти идентичный импеданс (в идеале идентичный), поэтому напряжение между каждой из 3 линий имеет одинаковую величину, но на 120 градусов друг от друга по фазе.На уровне распределения ваши нагрузки далеко не идентичны, фактически каждый раз, когда потребитель электроэнергии включает свет, полное сопротивление распределительной сети изменяется.

    Это означает, что без нейтрального провода напряжение на каждой нагрузке и напряжение между фазами были бы разными, что не идеально как для потребителя, так и для электрической системы, поскольку это приводит к дисбалансу в системе распределения электроэнергии. Нагрузки с большим импедансом потребуют большего падения напряжения на них, чем нагрузки с меньшим импедансом.

    Последствия этого могут быть разрушительными для оборудования, не рассчитанного на изменение напряжения питания, не говоря уже о том, что ваш свет будет колебаться между тусклым и солнечным, как в дискотеке. Здесь в игру вступает нейтральный провод. Нейтральный провод подключается в общей точке ко всем трем фазам. В идеале при $ 0 \, V $, например, в звездообразной конфигурации.

    Это гарантирует, что если есть разница между импедансом нагрузки каждой фазы, то напряжение останется постоянным. Вот почему у вас есть только $ 220 \, V $ (RMS) и $ 110 \, V $ (RMS) или другие стандартные уровни напряжения.Это электрический ток, который всегда должен быть колеблющимся. С реализованной нейтралью мы получаем постоянное напряжение на любой нагрузке (полное сопротивление) с переменным током.

    Как нейтральный провод делает это возможным? Поскольку нейтральный провод представляет собой потенциал между всеми тремя фазами, каждая фаза вместе с нейтральным проводом может образовывать независимую цепь, например, ваш дом, следовательно, под напряжением и нейтраль. Роль нейтрального провода заключается в пропускании любого тока в результате дисбаланса импеданса каждой из фазных нагрузок.Это приводит к поддержанию стабильного стандартного номинального напряжения. Помните, что напряжение относится к другому уровню напряжения.

    Если $ 220 \, V $ высокое, нейтраль, с другой стороны, низкое, что также означает, что, поскольку существует эта разность потенциалов, в первую очередь может быть сформирована электрическая цепь.

    Теперь, чтобы ответить на вопрос, поставленный в этой теме, провод под напряжением , который можно проследить вплоть до ближайшего трансформатора (ов), чьи фазные провода можно проследить до обмотки статора генератора на всем пути к источнику питания. станция. Нейтраль — это провод, связанный с концом с низким потенциалом между каждой фазой, позволяющий завершить цепь и поддерживать стабильный уровень напряжения.

    Поскольку нейтральный провод замыкается, и электрическая цепь (с точки зрения переменного тока) проходит через тот же ток, что и под напряжением или фазный провод, идущий обратно к генератору, однако его потенциал относительно земли составляет почти $ 0 \, V $. Напряжение между фазой , провод и землей будет составлять $ 220 \, V $, поэтому фазный провод будет чередовать направление тока между максимальными положительными и максимальными отрицательными пиками цикла переменного тока.

    Устранение общих нейтралов для повышения эффективности и безопасности —

    Петера Лафренье, менеджера по продукции MC Plus Cable

    Требования, которые мы предъявляем к электричеству, выросли за последнее десятилетие. Важнейшие бизнес-подразделения все больше полагаются на постоянное снабжение электроэнергией, а технологический прогресс только усилил это. В целях обеспечения безопасности технических специалистов и требований отрасли были внесены изменения и дополнения в правила Национального электротехнического кодекса (NEC).В результате может быть сложно ориентироваться в меняющихся правилах, которые обеспечивают безопасность, стабильность и эффективность цепей, питающих критические нагрузки. В этой статье будут рассмотрены рентабельные, совместимые с NEC варианты разводки параллельных цепей для различных систем распределения энергии.

    Что такое многопроволочная ответвленная цепь? Многопроволочная ответвленная цепь — это ответвленная цепь с общей нейтралью. Это означает, что имеется два или более незаземленных (горячих) проводника фазы или системы, между которыми и общей нейтралью имеется напряжение.

    Многопроволочные ответвленные цепи используются в офисах, больницах, гостиницах, многоэтажных жилых домах или аналогичных объектах для различных систем распределения энергии, включая освещение, устройства и розетки.

    Каковы требования к многопроволочным ответвленным цепям? Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует одновременного отключения многопроволочных параллельных цепей, которые подают электроэнергию более чем на одно устройство в одной цепи. Если быть более конкретным, NEC® 210.4 (B) Средство разъединения гласит: «Каждая многопроволочная ответвленная цепь должна быть снабжена средством, которое будет одновременно отключать все незаземленные проводники в точке начала ответвленной цепи».

    Проще говоря, «правило одновременного отключения» означает, что все проводники цепи в многопроволочной ответвленной цепи, независимо от того, работают ли они, должны быть отключены при выполнении на них работы. Как следствие, возникает неудобство из-за прерывания обслуживания в незатронутых областях, снабжаемых соответствующими ответвленными цепями.

    Назначение одновременных отключений Многопроволочные параллельные цепи могут быть опасны, когда все незаземленные проводники цепи не обесточены и оборудование, питаемое от многопроволочной схемы, находится в процессе работы. Электрики подвергаются риску поражения электрическим током и травм при работе с оборудованием, питаемым от многопроволочной ответвленной цепи. Цепь все еще может быть под напряжением, пока ведутся работы, или, возможно, не был соблюден надлежащий протокол для отключения системы.Одновременное отключение снижает риск и исключает возможность догадок, обеспечивая безопасные условия для обслуживания.

    Однако за последнее десятилетие электрическая промышленность отошла от многопроволочных параллельных цепей, чтобы избежать неизбирательного отключения питания. Просто невозможно для некоторых бизнес-операций иметь отключение, необходимое для безопасного обслуживания. Например, рассмотрим случай отключения электроэнергии в централизованном месте в больнице, и питание освещения у койки пациентов отключается по всему учреждению.Обслуживание цепей, питающих критические нагрузки, не может быть прервано.

    В качестве альтернативы использование отдельных ответвленных цепей с выделенными нейтралами для каждого незаземленного проводника цепи гарантирует, что каждая цепь может быть отключена независимо. Отказ в одной цепи не повлияет отрицательно на другую.

    Как? Можно установить нейтраль для каждого незаземленного проводника ответвленной цепи. Как только это будет сделано, ответвленная цепь больше не будет «многопроволочной» и одновременное отключение не потребуется.Заменяя кабель домашней прокладки, кабель типа MC нейтрали на каждую фазу исключает общие нейтрали и позволяет электрическим системам продолжать работать, пока ремонт или техническое обслуживание выполняется в одной цепи, не затрагивая другие ответвленные цепи в кабеле. Выделенная нейтраль для каждого проводника фазы позволяет электрикам иметь большую гибкость в своей работе, потому что сработает только затронутый однофазный выключатель. Дополнительные преимущества включают:

    Повышенная безопасность — Безопасность находится на переднем крае требований NEC к одновременным отключениям.Риск травмы и поражения электрическим током высок для электриков, обслуживающих оборудование, когда нейтральные провода все еще могут быть под напряжением даже после выполнения надлежащих процедур блокировки / маркировки или когда они ошибочно полагают, что и фаза, и нейтраль отключены.

    Несмотря на то, что электрики могут внести различные модификации, чтобы избежать опасностей, связанных с общей нейтралью, включая обучение и предупреждающие знаки на электрических панелях, кабели для каждой фазы существенно снизят этот риск.

    Простота использования — Поскольку срабатывает только соответствующий однофазный выключатель, кабели типа MC нейтрали на фазу не только сокращают время, необходимое электрикам для выявления и отслеживания неисправной цепи, но и сокращают продолжительность ненужных отключений.Выгода от этого двоякая. Операторы зданий могут быть уверены в том, что их объекты будут продолжать функционировать с меньшим риском отключений во время проведения технического обслуживания, а электрики повысят свою эффективность и снизят затраты на рабочую силу.

    Снижение затрат — Кабели нейтрали на фазу обеспечивают экономию времени на установку и техническое обслуживание. Вместо того, чтобы управлять двумя отдельными цепями, техническим специалистам теперь требуется прокладывать только один многоконтурный кабель — и заделывать, устанавливать и закреплять один кабель вместо двух.

    Некоторые производители предлагают кабели нейтрали на фазу, изготовленные из алюминиевой брони. Алюминиевая броня имеет свои преимущества, поскольку она легче стали, материала, который чаще встречается в кабелях. Техники могут более легко перемещать и размещать более легкие алюминиевые кабели, повышая их эффективность в работе. Алюминий также по своей сути соответствует требованиям RoHS. RoHS, ограничение содержания опасных веществ, также известное как Директива 2002/95 / EC, возникло в Европейском Союзе и ограничивает использование определенных опасных материалов, содержащихся в электрических и электронных продуктах.

    Пониженные гармонические искажения — Нейтраль на фазу Кабели типа MC также идеально подходят для приложений, где гармонические искажения вызывают беспокойство из-за общих нейтралей. Яркими примерами являются компьютеры, частотно-регулируемые приводы, электрическое испытательное оборудование и офисное оборудование. При подключении параллельных цепей к компьютерам и другому электронному оборудованию могут возникать аддитивные гармонические токи от нелинейных переключающих нагрузок.

    Когда на нейтрали накапливается ток, нейтраль может перегреться.Дополнительный ток вызовет усугубление проблемы, когда несколько цепей подключены к общей нейтрали, и произойдет накопление заряда. Это нарастание повреждает проводник, что отрицательно сказывается на оборудовании, ухудшает качество электроэнергии и, в конечном итоге, требует замены.

    Нейтральные кабели на фазу могут смягчить эти гармонические искажения за счет уменьшения токов в нейтральном проводе.

    Независимо от того, использует ли ваша установка многопроволочные параллельные цепи или нейтраль на фазу, необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать рисков и травм на рабочем месте.Учитывайте рентабельность труда и расходных материалов. Убедитесь, что вы следуете кодексу и отраслевым нормам. Проконсультируйтесь с производителем, чтобы получить лучшую рекомендацию, которая соответствует вашим потребностям.

    Что такое реакторы заземления нейтрали и их применение?

    Реакторы заземления нейтрали

    (NGR) используются в трехфазных электрических сетях для заземления нейтрали с низким сопротивлением. Они используются для ограничения тока короткого замыкания до уровня междуфазного тока короткого замыкания в сети в случае короткого замыкания.Обычно реактор заземления нейтрали используется на уровнях напряжения передачи для управления замыканиями только одной линии на землю. Он подключен к нейтрали трансформатора в сети передачи для защиты и управления системой.

    Типичный реактор заземления нейтрали, также называемый реактором с воздушным сердечником, представляет собой последовательную индуктивность, которая устанавливается между нейтральной точкой трансформатора или генератора и землей. Проще говоря, одна клемма заземляющего реактора нейтрали подключена к нейтрали трансформатора или генератора, а другая клемма заземлена, чтобы создать путь для тока короткого замыкания.Напряжение короткого замыкания является одним из наиболее распространенных типов неисправностей в энергосистеме, и реактор с воздушным сердечником используется для защиты схемы от этого состояния. В нормальных условиях эксплуатации регулирующий поток через реактор будет практически нулевым.

    Он работает в соответствии с законом Ома, I = VZ, где I подразумевает ток, протекающий по цепи, V — подаваемое напряжение, а Z — значение импеданса цепи. Следуя этому закону, если мы увеличим стоимость сети, ток уменьшится.Вот как реактор с заземлением нейтрали служит своей цели — ограничивать ток короткого замыкания, который генератор или трансформатор вносит в систему. Преимущество использования реактора заземления нейтрали идеального размера в системе передачи энергии состоит в том, что он обеспечивает эффективное заземление системы.

    Если вы работаете в электроэнергетике и ищете реакторы заземления нейтрали для системы передачи, вы можете выбрать реакторы на основе трех параметров — значения полного сопротивления, 10-секундного рейтинга и продолжительного номинального значения.Требуемое значение импеданса реактора для ваших требований можно рассчитать, используя основной закон Ома. 10-секундный рейтинг определяет максимальное значение тока короткого замыкания, которое может видеть генератор. Длительный номинал определяется значением тока нейтрали, который будет видеть генератор. Другие рабочие параметры, которые следует учитывать, — это температура окружающей среды, высота над уровнем моря, максимальная скорость ветра, относительная влажность и сейсмичность.

    Вам следует обратиться к профессиональному и опытному производителю электрического оборудования в отрасли, чтобы получить реакторы заземления нейтрали лучшего качества для ваших нужд.Они помогут вам подобрать реакторы идеального размера в зависимости от ваших требований и условий эксплуатации. Профессиональный производитель также помогает с любыми конкретными требованиями своих клиентов, чтобы соответствовать их производственным потребностям.

    Связанные

    Типы систем заземления в соответствии со стандартом IEEE

    Заземление (заземление) — это система электрических цепей, подключенных к земле, которая функционирует, когда ток утечки может разрядить электричество в землю.

    Согласно Стандарту 142 ™ 2007 Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE), цель системы заземления:

    1. Ограничить величину напряжения на землю в допустимых пределах
    2. Обеспечьте путь для прохождения тока, который может обеспечить обнаружение возникновения нежелательной взаимосвязи между системным проводом и землей. Это обнаружение приведет к срабатыванию автоматического оборудования, которое определяет подачу напряжения от проводника.

    В соответствии со стандартами IEEE система заземления делится на:

    1. TN-S (Terre Neutral — отдельный)
    2. TN-C-S (Terre Neutral — комбинированный — раздельный)
    3. TT (Дабл Терре)
    4. TN-C (Neutral Terre — комбинированный)
    5. IT (Изолированная земля)

    Терре происходит от французского языка и означает земля.

    Первая буква обозначает соединение между землей и источником питания, а вторая буква показывает соединение между землей и электронным оборудованием, на которое подается электричество.Значение каждой буквы следующее:

    • T (Terra) = прямое подключение к земле.
    • I (Изоляция) = Нет соединения с землей (даже при высоком импедансе)
    • N (нейтраль) = подключение напрямую к нейтральному кабелю питания (если этот кабель также заземлен в источнике питания)
    1. TN-S (Terre Neutral — отдельный)

    В системе TN-S нейтральная часть источника электроэнергии соединена с землей в одной точке, так что нейтральная часть установки потребителя напрямую подключена к нейтральному источнику электроэнергии.Этот тип подходит для установок, близких к источникам электроэнергии, например, для крупных потребителей, у которых есть один или несколько трансформаторов высокого / низкого напряжения для собственных нужд, и если установка / оборудование находится рядом с источником энергии (трансформаторы).

    1. TN-C-S (Terre Neutral — комбинированный — отдельный)

    Система TN-C-S имеет нейтральный канал от основного распределительного оборудования (источника питания), подключенный к земле и заземляющий на определенном расстоянии вдоль нейтральных каналов, ведущих к потребителям, обычно называемый защитным множественным заземлением (PME).В этой системе нейтральный проводник может функционировать для восстановления тока замыкания на землю, который может возникнуть на стороне потребителя (установки), обратно к источнику питания. В этой системе установка оборудования у потребителя только соединяет землю с клеммой (каналом), обеспечиваемой источником питания.

    1. TT (Дабл Терре)

    В системе ТТ нейтральная часть источника электроэнергии не связана напрямую с заземлением нейтрали на стороне потребителя (установка оборудования).В системах ТТ потребители должны обеспечивать собственное подключение к земле, а именно путем установки заземляющего электрода, подходящего для данной установки.

    1. TN-C (Neutral Terre — комбинированный)

    В системе TN-C нейтральный канал главного распределительного оборудования (источника питания) подключается непосредственно к нейтральному каналу потребителя и корпусу установленного оборудования.

    В этой системе нейтральный провод используется в качестве защитного проводника, а комбинация нейтральной и заземляющей боковых рам оборудования известна как проводник PEN (защитное заземление и нейтраль).

    Эта система не предназначена для проводов диаметром менее 10 мм. 2 или переносного оборудования. Это связано с тем, что при возникновении неисправности по PEN-проводнику одновременно проходит ток небаланса фаз, гармонический ток третьего уровня и его кратные.

    Чтобы уменьшить воздействие на оборудование и живые существа вокруг оборудования, при применении системы TN-C провод PEN должен быть подключен к нескольким электродным стержням для заземления на установке.

    1. IT (Изолированная земля)

    Из первой буквы (I) ясно, что в этом типе IT-системы нейтраль изолирована (не соединена) с землей. Точка PE не подключена к нейтральному каналу, а напрямую подключена к заземлению.

    В своем применении нейтральная точка IT-системы на самом деле не изолирована от земли, но все же связана с импедансом Zs, который имеет очень высокое значение от 1000 до 3000 Ом.Это служит для ограничения уровня перегрузки по напряжению при наличии помех в системе.

    TT IT TN-S TN-C TN-C-S
    Полное сопротивление контура замыкания на землю Высокая Самый высокий Низкая Низкая Низкая
    Предпочтительно УЗО Есть НЕТ Дополнительно Дополнительно
    Требуется заземляющий электрод на объекте Есть Есть Дополнительно
    Стоимость PE проводника Низкая Низкая Самый высокий Минимум Высокая
    Риск выхода из нейтрального положения Высокая Самый высокий Высокая
    Безопасность Сейф Менее безопасный Самый безопасный Наименее безопасный Сейф
    Электромагнитные помехи Минимум Минимум Низкая Высокая Низкая
    Риски безопасности Высокое сопротивление контура (ступенчатое напряжение) Двойная неисправность, перенапряжение Обрыв нейтрали Нейтраль оборвана Нейтраль оборвана
    Преимущества Безопасность и надежность Беспрерывность работы, стоимость Самый безопасный Стоимость Безопасность и стоимость

    Не стесняйтесь обращаться к нам по адресу marketing @ phoenixcontact.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.