Режимы нейтрали электрических сетей

Источником питания промышленного предприятия в большинстве случаев является трехфазный силовой трансформатор понизительной подстанции. Схемы подключения его обмоток в электрическую сеть могут быть различными.

Нейтраль сети может быть:

  • • глухо заземлена;
  • • соединена с землей через активное или реактивное сопротивление (резонансно-заземленная нейтраль);
  • • изолирована от земли.

Выбор способа заземления нейтрали определяется безопасностью обслуживания сети, надежностью электроснабжения и экономичностью. При повреждениях фазной изоляции способ заземления нейтрали оказывает большое влияние на ток замыкания на землю и определяет требования в отношении заземляющих устройств электроустановок и релейной защиты от замыканий на землю.

В установках напряжением до 1000 В применяют четырехпровод- ные и трехпроводные сети как с глухозаземленной, так и с изолированной нейтралью.

В четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В нейтраль и нейтральный провод обязательно заземляются, т. к.:

  • • контроль изоляции нейтрального провода практически неосуществим;
  • • незаземленный нейтральный провод со скрытыми дефектами изоляции пожароопасен (при однофазном КЗ на землю образуется петля для протекания тока КЗ через нейтральный провод, который может перегреться с возгоранием изоляции).

Заземление нейтрали используется для осуществления защитного заземления металлических корпусов электрооборудования. Все электрооборудование необходимо заземлять на заземленную нейтраль.

Схема трехфазной четырехироводной сети с глухозаземленной нейтралью изображена на рис. 2.2.

Трехфазная четырехпроводная сеть напряжением 380/220 В с глухозаземленной нейтралью при КЗ одной фазы на землю

Рис. 2.2. Трехфазная четырехпроводная сеть напряжением 380/220 В с глухозаземленной нейтралью при КЗ одной фазы на землю

При однофазных замыканиях на землю в таких сетях протекают большие токи КЗ. Быстродействующая защита отключает поврежденный участок сети, и однофазное замыкание нс переходит в междуфаз- ное. На неповрежденных фазах напряжение относительно земли не повышается и изоляция может быть рассчитана на фазное, а не на линейное напряжение. Однако при частых однофазных замыканиях на землю возникают тяжелые условия работы отключающих аппаратов, что может привести к повреждению обмоток трансформатора.

Сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью - это, как правило, малоразветвленные трехпроводные сети напряжением 380 либо 660 В.

Сеги с изолированной нейтралью применяются при повышенных требованиях в отношении электробезопасности (торфяные разработки, горные карьеры, угольные шахты и т. д.) и при условии надежного контроля изоляции со стороны обслуживающего персонала.

Системы с изолированной нейтралью, как правило, не имеют четвертого (нулевого) провода, поэтому их исполнение экономичнее по сравнению с четырехпроводной сетью с глухозаземленной нейтралью. В сетях с изолированной нейтралью при замыкании одной фазы на землю через место повреждения будут протекать только емкостные токи, обусловленные напряжением и емкостью неповрежденных фаз.

Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью

Рис. 2.3. Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью

При замыкании на землю сеть с изолированной нейтралью не отключается и может работать до отыскания повреждения, согласно ПУЭ, два часа и более. Режим работы сети при этом считается не аварийным, а лишь анормальным режимом, и питание ЭП не прерывается. Из всех видов повреждения сетей однофазные замыкания на землю составляют примерно 75-80 %, поэтому сети с изолированной нейтралью являются более надежными по сравнению с сетями с глухозаземленной нейтралью.

Электрические сети с изолированной нейтралью имеют следующие особенности:

  • 1. При замыкании на землю одной фазы ее напряжение относительно земли становится равным нулю, напряжение двух других фаз относительно земли увеличивается в л/з раз до линейного, поэтому изоляция всех трех фаз относительно земли выполняется не на фазное, а на линейное напряжение.
  • 2. Возможность образования в месте замыкания на землю (в сетях 6-35 кВ) перемежающейся электрической дуги, которая таснет и зажигается вновь. Это сопровождается коммутационными перенапряжениями с амплитудой (3-5)t/ном, которые могут привести к пробою изоляции в других местах и других фазах, а также нарушить работу ЭП.
  • 3. Возможность перехода замыкания на землю в 2-х или 3-х фазное КЗ, из-за теплового действия дуги на изоляцию других фаз.
  • 4. Возникновение в сети и ИП при замыкании на землю системы токов обратной последовательности, что приводит к индуцированию в роторах синхронных генераторов токов двойной частоты и, следовательно, к значительному дополнительному нагреву роторов.

5. В трехпроводных сетях напряжением до 1000 В перемежающиеся дуги при однофазном замыкании на землю не возникают, но емкостные токи представляют опасность при соприкосновении с фазой.

В России приняты следующие режимы работы нейтрали сетей напряжением 6-220 кВ:

  • 1. Сети 6-35 кВ выполняются с изолированной нейтралью и соответственно имеют: малые токи замыкания на землю; примерно на 33 % меньшее число трансформаторов тока и реле защиты; меньшую стоимость заземляющих устройств. Недостатком является увеличение стоимости линий за счет удорожания изоляции.
  • 2. Сети 110 кВ и выше работают с эффективно заземленной нейтралью. При этом снижается стоимость изоляции линий и аппаратов, но увеличивается стоимость заземляющих устройств, трансформаторов тока и реле защиты. Замыкание одной фазы на землю в сетях 110 кВ и выше требует отключения поврежденного участка, и при этом становится эффективным автоматическое повторное включение линий.

Если в сетях 6-35 кВ ток замыкания на землю превышает допустимые значения, то компенсация емкостных токов осуществляется с помощью заземляющего реактора, который устанавливается в нейтрали какого-либо трансформатора, присоединенного к шинам 6-35 кВ. При этом кроме емкостных токов /с в месте замыкания фазы на землю проходят и индуктивные токи IL, замыкающиеся через реактор. Суммарный остаточный ток равен разности емкостного и индуктивного токов.

В большинстве стран мира сети среднего напряжения работают с нейтралью, заземленной через резистор. Это устраняет опасность возникновения перенапряжений и обеспечивает необходимую чувствительность простой максимальной токовой защиты от однофазных замыканий на землю.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >