Изолированная нейтраль определение: HydroMuseum – Изолированная нейтраль

определение, схема, контроль изоляции в сетях

Электрическая сеть – совокупность электроустановок, обеспечивающих передачу тока. Работа сети во многом определяется режимом работы нейтралей генераторов или трансформаторов. Используется изолированная нейтраль либо замыкающая.

Содержание

1. Понятие изолированной нейтрали
2. Сети до 1 кВ
3. Сфера применения
4. Сети свыше 1 кВ
5. Сфера применения

Понятие изолированной нейтрали

Чаще всего потребитель сталкивается с заземляющей нейтралью. Она присоединяется к заземляющему контуру непосредственно или через аппарат с малым электрическим сопротивлением. Изолированная нейтраль – это нейтраль, которая не присоединена к заземлению либо же подключается через устройство с большим диэлектрическим сопротивлением.

Во время работы сети постоянно возникают утечки тока. Они становятся причиной 2 типов замыканий: на землю и на корпус. Первый вариант – это случайное соединение частей приборов, находящихся под напряжением, с частями, не изолированными от земли. Второй – контакт частей энергоустановки, находящихся под напряжением, с частями, не находящимися под напряжением в нормальном режиме.

• Если ток замыкания прибора на землю и корпус не превышает 500 А, он называется установкой с малыми токами замыкания на землю. С такими токами и работают линии с напряжением до 1 кВт и выше с изолированной нейтралью трансформатора или генератора. Чаще всего это 3-фазные системы с линейным напряжением в 220,380 и 660 В.
• Если ток замыкания на корпус или землю больше 500 А, это установка с большими токами замыкания. Такое оборудование работает с глухозаземленной нейтралью при напряжении 110 кВ и выше.

Режим работы нуля определяет уровень изоляции, величину напряжения и тока, условия включения и выключения защитного реле, выбор обслуживающей аппаратуры и прочее.

По уровню безопасности все установки разделяются на сети до 1000 В включительно и свыше 1000 В.

Сети до 1 кВ

Провод сети с изолированной нейтралью можно рассматривать как протяженный конденсатор. На воздушных контурах обкладками конденсатора выступают проводник и земля, а диэлектриком становится воздух. При укладке в землю обкладками являются жила и металлическая оболочка, а диэлектриком – изоляция. По отношению к земле провод обладает некоторым сопротивлением и некоторой электрической емкостью. Это означает, что при штатном режиме работы через землю и сопротивление изоляционной оболочки протекает ток утечки, а через конденсаторы – емкостные токи.

В исправной сети геометрическая сумма токов равна нулю. Сами токи невелики и на работу электроустановок влияния не оказывают.

• Если возникает замыкание одной из фаз на землю, последняя превращается в «поврежденную фазу», а между работающими фазами возникает линейное напряжение. Под его влиянием через места замыкания и землю протекают токи утечки и емкостные токи рабочих фаз. Величина тока замыкания увеличивается в 3 раза.
• Если замыкание не металлическое, в этом месте появляется перемежающаяся дуга. Она гаснет и загорается при силе от 5 до 10 А и часто приводит к глубокому пробою изоляции. А так как неметаллическое замыкание – это чаще всего контакт человека с корпусом прибора или проводом, это явление представляет еще большую опасность.

В сетях с изолированной нейтралью для уменьшения токов замыкания нейтрали заземляют через дугогасящие катушки. Но такой вариант неприменим в электроустановках, где требования к безопасности повышенные – в угольных шахтах, на торфоразработках.

Допускается работа электросетей с однофазным замыканием в течение не более 2 часов. Затем необходимо отключить источник питания и найти повреждение.

Сфера применения

Сеть с изолированной нейтралью применяется на участках, где требуется поддерживать высокую безопасность, но не останавливать работу при однофазном замыкании:

• шахты, рудники, карьеры;
• морские суда, газо- и нефтедобывающие платформы, где заземление невозможно;
• метро;
• цепи управления и освещения подъемных механизмов, например, кранов;
• дизельные, газовые, бензиновые генераторы, в том числе и бытовые.

Изолированную нейтраль допускается использовать, когда вторичные обмотки трансформатора соединены по схеме треугольника. Такое же решение используется при невозможности отключить электричество при аварии.

В режиме изолированной нейтрали исчезает необходимость отключать контур при однофазном замыкании на землю

Возможность передавать энергию по минимальному количеству проводов

Опасность использования при замыкании повышается

Усложняется обнаружение первичного короткого замыкания, так как при нем не возникает искр

Сети свыше 1 кВ

К сетям с напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтралью относят сети от 3 до 33 кВ. Однако в отличие от линий с напряжением до 1 кВ, здесь нельзя пренебрегать емкостной проводимостью фаз. При замыкании на землю емкостный ток неповрежденной фазы тоже увеличивается в 3 раза по сравнению с обычным током. Абсолютное значение не так уже велико. Например, при протяженности воздушной линии в 10 км и с напряжением в 10 кВ емкостный ток равен 0,3 А. Тем не менее такие сети оборудуются автоматическим контролем изоляции. Последний срабатывает при уменьшении сопротивления обмотки на фазе ниже установленной величины.

Чтобы предупредить появление перемежающиеся дуг, изолированная нейтраль трансформатора подключается через дугогасящий реактор.

Организация сетей с напряжением в 3–35 кВ с изолированной нейтралью обусловлена возможность продолжить работу электроприемников в течение 1–2 часов. Однако линии остаются опасными для человека.

Сфера применения

Сеть с напряжением до 33 кВ относится к линии средних напряжений. Она востребована:

• при обслуживании горных разработок, электровозов и троллейвозов;
• в подземно-промышленном транспорте;
• при обслуживании электролизных установок;
• ЛЭП со средним напряжением.

Практически все сети, обслуживающие районные города и поселки, относятся к средним.

Электролиния может работать до 2 часов в условиях замыкания на землю

На поврежденных участках возникает относительно небольшой ток

Электрооборудование в сети нужно изолировать

При длительном замыкании возрастает риск поражения человека током

При однофазном замыкании неадекватно работает реле защиты

Из-за возникновения дуговых напряжений ускоряется износ изоляции

На участках, где наблюдаются дуговые перенапряжения, возрастает риск пробоя

Сложно найти неисправности в контуре

разновидности устройства, принцип действия, преимущества и недостатки

В настоящее время для безопасного энергообеспечения электрооборудования в основном используют глухое заземление. В то же время существуют устройства, которые эксплуатируются в трехпроводной сети с изолированной нейтралью. Сюда можно отнести передвижное оборудование, устройства для торфоразработок и другие механизмы, которые работают в сетях 380−660 В. Кроме того, такой вид защиты применяется в электрических магистралях напряжением от 2 до 35 кВ.

• Режимы работы нейтралей
• Описание изолированного устройства
• Принцип действия
• Достоинства и недостатки

Режимы работы нейтралей

Нейтраль электрооборудования представляет собой общую точку обмотки генератора или трансформатора, которая соединена звездой. Оттого, как связана нейтраль с землей, зависит уровень изоляции электрооборудования.

Кроме того, такая связь определяет выбор коммутационных устройств, значение перенапряжения и методы их устранений, величину токов при замыкании на землю одной фазы и т. д. От того, в каком режиме находится нейтраль,

известны схемы четырех типов:

• с изолированными нейтралями;
• с резонансно-заземленными устройствами;
• с эффективно-заземленным оборудованием;
• с глухозаземленными нейтралями.

В настоящее время первые два вида используются в электрических сетях с напряжением от 3 до 35 кВ. Эффективное заземление чаще всего встречается в электроснабжении с напряжением выше 1 кВ и коэффициентом замыкания не более 1,4. Этот показатель означает разность между потенциалами фазы и земли в нормальном состоянии и при повреждении фазы.

Группа с глухозаземленной нейтралью относится к сетям с напряжением до 1 кВ.

Описание изолированного устройства

Такое устройство защиты представляет собой систему, когда нулевой провод генератора или трансформатора не соединяют с заземлителем. Соединение с глухим заземлением допускается через аппаратуру сигнализации, защиты и устройства измерения, которые обладают большим сопротивлением.

В этом случае изолированная нейтраль представляет собой трехфазную сеть, подключенную от электрического оборудования к заземлению через резисторы.

При этом параллельно подключают систему с конденсаторами. Такая схема подключения нейтрали имеет две составляющие:

• активную;
• реактивную.

Активная схема предназначена для препятствия току утечки с помощью резисторов, которые благодаря большому сопротивлению понижают его значение до минимального. Реактивная система обладает конденсаторами, в которых одна обкладка соединяется с линией, а вторая — с землей.

Принцип действия

В исправной трехфазной сети распределение нагрузки происходит равномерно. В случае пробоя любой фазы в схеме с изолированной нейтралью возникает замыкание на землю. Обычно происходит в этом случае пробой на корпус электрического потребителя.

Это могут быть как электрические двигатели, так и металлическое оборудование. Если отсутствует заземление, то на устройствах появляется напряжение. Такая ситуация очень опасна при прикосновении человека к корпусу конструкции.

Когда же в сети стоит изолированная нейтраль, то ток снизится до минимума и станет безопасным для работника. В настоящее время такая система защиты применяется:

1. В двухпроводных сетях постоянного тока.
2. В электрооборудовании, работающем в трехфазной сети напряжением до 1 кВ.
3. В схемах с низким напряжением, обладающих защитными устройствами.

Под защитными устройствами подразумевается использование разделяющих трансформаторов или применение дополнительной изоляции. Дело в том, что обычными предохранителями и автоматическими выключателями невозможно произвести отключение слишком малого тока.

Такое оборудование просто не рассчитано на такие значения. Поэтому и требуется дополнительное релейное оборудование, которое предупредит об аварийной ситуации.

Так как эти устройства сложные в управлении, то их обслуживание проводят только высококвалифицированные работники.

Достоинства и недостатки

Одним из важнейших преимуществ режима таких сетей является наличие небольшого тока при однофазных замыканиях на землю. Этот факт позволяет гораздо увеличить эксплуатацию автоматических выключателей. Дело в том, что замыкание на землю составляет на практике 90% от общего числа аварийных ситуаций.

Кроме того, наличие малого тока позволяет снизить требования к заземляющему оборудованию. Такой режим нейтрали обладает и массой недостатков. Например, однофазное замыкание на землю может вызвать феррорезонансные явления, которые зачастую приводят к выходу из строя электрооборудования.

Могут возникнуть дуговые перенапряжения, приводящие однофазное замыкание в двух- и трехфазное. Кроме того, конструкция защит от замыкания довольно сложная, что приводит к ее недостаточной работоспособности и эффективности. Бытует мнение, что при однофазном коротком замыкании возможна дальнейшая эксплуатация электрооборудования.

Но практика показывает, что практически сразу происходят двух- и трехфазное короткие замыкания

, которые в итоге приводят к отключению электрооборудования. При падении провода у опор линий электропередач, когда сохраняется короткое замыкание, появляются опасные напряжения прикосновения. Большинство смертельных случаев происходят именно в таких ситуациях.

Поэтому для бесперебойной работы электроснабжения в сетях с изолированными нейтралями используют автоматические включения резервных питаний.

Electrical Desk — Все об электротехнике

      Заземление нейтрали — это процесс соединения нейтрали системы электроснабжения, вращающейся машины или трансформатора с землей напрямую или через некоторые элементы цепи.

2. Заземленная или заземленная нейтраль.

1. Система с незаземленной или изолированной нейтралью:

      Система с незаземленной или изолированной нейтралью — это энергосистема, нейтральная точка которой не заземлена. Это означает, что в случае однофазного короткого замыкания не существует пути с низким импедансом для протекания тока короткого замыкания. Вместо этого между проводниками и между каждым проводником и землей существует емкостная связь.

Существует несколько недостатков, связанных с системой с незаземленной нейтралью, в том числе:

• Пробой изоляции и тяжелое межфазное замыкание: При однофазном замыкании на землю напряжение относительно земли здоровых фаз становится значением полной линии , что приводит к пробою изоляции и тяжелым межфазным замыканиям. Это может представлять угрозу безопасности и привести к значительному повреждению оборудования.
• Дуговые замыкания на землю: Дуговые замыкания на землю могут возникать в незаземленной системе, что может быть опасным и привести к повреждению оборудования.
• Сложность обнаружения замыканий на землю: Поскольку для протекания тока замыкания не существует пути с низким импедансом, обнаружение замыканий на землю в незаземленной системе может усложнить работу реле замыкания на землю.
• Скачки напряжения из-за молнии: В незаземленной системе скачки напряжения из-за ударов молнии не могут найти путь к земле для разряда, что приводит к повреждению оборудования в энергосистеме.

      Чтобы решить эти проблемы, используется система с заземленной или заземленной нейтралью, в которой нейтральная точка соединена с землей через цепь с низким импедансом, такую ​​как резистор или катушка индуктивности. Это обеспечивает путь для протекания тока короткого замыкания в случае неисправности, ограничивая нарастание напряжения и предотвращая повреждение оборудования. Системы с заземленной нейтралью чаще используются в энергосистемах, поскольку они более безопасны и надежны.

 

Необходимость заземления нейтрали:

Существует несколько причин, по которым заземление нейтрали необходимо для энергосистем.

• Одной из основных причин является создание пути для отвода токов короткого замыкания на землю, что помогает защитить оборудование и персонал от поражения электрическим током. Когда неисправность возникает в незаземленной системе, ток неисправности будет продолжать течь до тех пор, пока не найдет заземление, что может привести к повреждению оборудования и создать угрозу безопасности.
• Другой причиной заземления нейтрали является ограничение роста напряжения, возникающего при неисправности. При возникновении неисправности напряжение затронутой фазы будет увеличиваться из-за импеданса пути повреждения. Заземляя нейтраль, можно ограничить напряжение затронутой фазы до безопасного уровня, что снижает риск повреждения оборудования и повышает надежность системы.

        Заземление нейтрали обычно осуществляется с помощью заземляющего резистора или заземляющего трансформатора. Резистор заземления подключается между нейтральной точкой системы и землей, создавая путь с низким импедансом для протекания тока короткого замыкания. С другой стороны, заземляющий трансформатор подключается между нейтральной точкой и землей и позволяет контролировать уровень напряжения во время неисправности.

Преимущества заземления нейтрали:

• Нейтральная точка остается стабильной при любых условиях.
• Напряжение здоровых фаз относительно земли остается на нормальном уровне, что снижает риск повреждения оборудования.
• Длительный срок службы изоляции системы снижает потребность в техническом обслуживании, ремонте и поломках.
• Устранены скачки напряжения, вызванные замыканием на землю, что улучшает непрерывность питания.
• Перенапряжения из-за зарядов статического электричества и грозовых перенапряжений отводятся на землю, не вызывая помех.
• Заземление дуги гасится, предотвращая выбросы перенапряжения из-за замыкания дуги.
• Имеющийся ток замыкания на землю достаточен для срабатывания реле замыкания на землю, что упрощает работу.
• Может быть установлен защитный механизм селективного типа.
• Ток замыкания на землю можно контролировать, используя сопротивление или реактивное сопротивление в цепи заземления нейтрали.
• Повышена надежность обслуживания, предотвращено ненужное срабатывание автоматических выключателей.
• Безопасность персонала и оборудования повышена за счет срабатывания предохранителей или реле при замыканиях на землю и ограничения напряжений.
• Увеличение срока службы оборудования, машин и установок достигается за счет ограничения напряжения.
• Снижение перенапряжения оборудования за счет устранения перенапряжений и скачков напряжения.
• Повышенная стабильность системы и лучшее качество электроэнергии.
• Улучшенные возможности обнаружения и локализации неисправностей.

Твердое заземление:

      Система жесткого заземления — это тип системы заземления, в которой нейтраль силового трансформатора или генератора напрямую соединена с землей через проводник с пренебрежимо малым сопротивлением и реактивным сопротивлением. Это означает, что нейтральная точка эффективно поддерживается нейтральным потенциалом при любых условиях.

      В системе с глухим заземлением ток замыкания на землю ограничен до безопасного уровня. Это важно, потому что во время неисправности через землю может протекать большой ток, который может повредить оборудование и создать угрозу безопасности персонала. Ограничивая ток замыкания на землю, система надежного заземления помогает предотвратить такие инциденты.

      Также необходимо ограничить ток замыкания на землю до уровня менее 80 % от тока трехфазного замыкания. Это связано с тем, что слишком высокий ток замыкания на землю может вызвать повышение напряжения здоровых фаз до опасного уровня, что может привести к нарушению изоляции и повреждению оборудования.

      Твердое заземление обычно используется в системах с низким напряжением, например 480 В и ниже. Он также широко используется на промышленных предприятиях и в зданиях, где важно ограничить ток замыкания на землю, чтобы предотвратить повреждение оборудования и обеспечить безопасность персонала.

      В надежной системе заземления защитные устройства, такие как плавкие предохранители или автоматические выключатели, обычно устраняют неисправности. Защитное устройство срабатывает, когда ток замыкания на землю превышает заданное значение, которое устанавливается таким образом, чтобы ток замыкания на землю не превышал безопасного предела.

Заземление сопротивлением:

      Заземление сопротивлением — это тип системы заземления, в которой нейтраль энергосистемы соединена с землей через сопротивление. Сопротивление ограничивает протекание тока при замыкании на землю, обеспечивая ограничение тока замыкания до безопасного уровня. Значение сопротивления тщательно выбирается на основе характеристик системы, чтобы гарантировать, что ток замыкания на землю ограничен, но все же достаточен для срабатывания системы защиты от замыкания на землю.

      Система резистивного заземления предназначена для ограничения тока замыкания на землю до уровня, безопасного для оборудования и персонала. Слишком высокий ток короткого замыкания может повредить оборудование и создать угрозу безопасности. Значение сопротивления выбирается таким образом, чтобы ток замыкания на землю был ограниченным, но все же достаточно высоким для срабатывания системы защиты от замыкания на землю.

      Одним из основных преимуществ резистивного заземления является то, что оно снижает риск возникновения дуги при заземлении. Дуговое замыкание на землю может произойти, когда ток короткого замыкания слишком высок, и может привести к повреждению системы. Ограничение тока короткого замыкания значительно снижает риск образования дуги на землю.

      Резисторное заземление также защищает систему от кратковременных перенапряжений. Переходные перенапряжения могут возникать во время ударов молнии или других электрических помех и могут повредить оборудование. Ограничивая ток короткого замыкания, система резистивного заземления защищает систему от этих перенапряжений.

      Еще одно преимущество резистивного заземления заключается в том, что оно обеспечивает защиту от замыканий на землю. Защита от замыканий на землю необходима для обеспечения безопасности персонала и оборудования. Ограничивая ток замыкания на землю, система резистивного заземления обеспечивает правильную работу системы защиты от замыканий на землю.

Заземление реактивного сопротивления:

     Реактивное сопротивление обычно представляет собой индуктор, который оказывает сопротивление протеканию тока и, следовательно, ограничивает ток короткого замыкания.

      Одним из основных преимуществ реактивного заземления является то, что оно ограничивает ток короткого замыкания до относительно низкого уровня, тем самым снижая риск повреждения оборудования и сводя к минимуму возможность возникновения дуговой вспышки. Однако следует отметить, что ток короткого замыкания должен быть достаточно высоким, чтобы обеспечить правильную работу защитных устройств, таких как автоматические выключатели или предохранители. В системе с реактивным заземлением ток замыкания на землю не должен быть меньше 25 % тока трехфазного замыкания, чтобы свести к минимуму переходные перенапряжения.

      Еще одним преимуществом реактивного заземления является то, что оно обеспечивает лучшую защиту от замыканий на землю по сравнению с глухим заземлением, особенно в системах с высокой емкостью относительно земли. Это связано с тем, что реактивное заземление ограничивает ток замыкания на землю, что снижает вероятность возникновения дугового замыкания и ограничивает вызванный ими ущерб.

      Однако реактивное заземление имеет и некоторые недостатки. Одним из основных недостатков является сложность согласования защитных устройств, таких как предохранители и реле. Это связано с тем, что реактивное сопротивление может вызвать временную задержку срабатывания защитных устройств, что может привести к нежелательному срабатыванию или даже отказу защитных устройств в некоторых случаях.

Заземление катушки Петерсона:

        Катушка Петерсона — это тип заземляющего устройства, которое используется для ограничения емкостного тока замыкания на землю, возникающего при замыкании на землю линии в энергосистеме. По сути, это реактор с железным сердечником, который подключается между нейтралью трансформатора и землей. Катушка рассчитана на реактивное сопротивление, выбранное таким образом, чтобы ток через реактор был равен небольшому зарядному току линии, который мог бы протекать при замыкании линии на землю.

      Катушка Петерсона имеет отводной механизм, который можно настроить в соответствии с емкостью системы. Это гарантирует, что катушка работает на правильном уровне, чтобы эффективно ограничить ток короткого замыкания. Катушка обычно рассчитана на короткое время, около 5 минут, или предназначена для непрерывной передачи номинального тока.

      Катушка Петерсона обеспечивает ряд преимуществ для энергосистемы. Одним из наиболее важных преимуществ является то, что он уменьшает кратковременные неисправности, которые могут возникнуть из-за молнии. Ограничивая емкостной ток короткого замыкания, катушка сводит к минимуму падение напряжения, возникающее при замыкании на землю. Это помогает снизить вероятность повреждения оборудования и обеспечивает непрерывность электропитания.

      Еще одним важным преимуществом катушки Петерсона является то, что она помогает свести к минимуму падение напряжения между линией и землей. Это связано с тем, что катушка ограничивает емкостной ток замыкания, который, в свою очередь, ограничивает падение напряжения, возникающее при замыкании на землю. Минимизируя падение напряжения, катушка обеспечивает работу энергосистемы на стабильном уровне напряжения, что важно для обеспечения безопасности и надежности системы.

Заземление или заземление трансформатора напряжения:

      Заземление или заземление трансформатора напряжения — это метод заземления или заземления, при котором нейтральная точка системы соединяется с землей через первичную обмотку однофазного трансформатора напряжения. Эта система обеспечивает заземление с очень высоким реактивным сопротивлением из-за высокого импеданса трансформатора напряжения. Заземление с высоким реактивным сопротивлением помогает ограничить ток короткого замыкания и предотвратить повреждение оборудования в случае неисправности.

      Одним из преимуществ заземления трансформатора напряжения является наличие индикатора неисправности. Когда замыкание на землю происходит на любой из фаз, возникает напряжение на реле, подключенном к вторичному трансформатору напряжения. Реле срабатывает и отключает подключенные к нему защитные устройства. Это изолирует цепь до тех пор, пока неисправность не будет устранена, предотвращая дальнейшее повреждение оборудования.

      Еще одним преимуществом заземления трансформатора напряжения является то, что оно действует как точка отражения бегущих волн, проходящих через обмотку машины. Эти бегущие волны вызывают высокое напряжение в цепи, что может повредить оборудование. Для предотвращения нарастания высокого напряжения между нейтралью и землей подключается разрядник. Дивертор перенапряжения обеспечивает безопасное рассеивание бегущих волн, предотвращая повреждение оборудования.

      Однако заземление трансформатора напряжения имеет и некоторые недостатки. Одним из основных недостатков является то, что для этого требуется трансформатор напряжения, что увеличивает стоимость системы. Кроме того, трансформатор напряжения может вносить погрешности в измерение напряжения и тока в системе, что может повлиять на точность систем защиты и учета.

Заземляющие трансформаторы (зигзагообразный трансформатор):

      Зигзагообразный трансформатор — это тип трансформатора, используемый для заземления энергосистемы. Обычно он используется в ситуациях, когда ожидается высокоомное замыкание на землю или когда необходимо ограничить ток замыкания до относительно низкого значения. Зигзагообразный трансформатор не имеет вторичной обмотки и предназначен для обеспечения пути тока замыкания на землю на землю.

      Зигзагообразный трансформатор имеет три ветви, каждая из которых имеет две одинаковые обмотки. Один набор обмоток соединен звездой для обеспечения нейтральной точки, а другие концы этого набора обмоток подключены ко второму набору обмоток. Направление тока в двух обмотках на каждом стержне противоположно друг другу.

      В нормальных условиях эксплуатации общий поток в каждом плече пренебрежимо мал, поэтому трансформатор потребляет очень небольшой ток намагничивания. Однако в условиях неисправности импеданс заземляющего трансформатора очень низок, что позволяет току короткого замыкания течь через трансформатор на землю.

      Для ограничения тока короткого замыкания резистор подключается последовательно с заземлением нейтрали. Этот резистор рассчитан на кратковременную мощность в кВА и способен выдерживать номинальный ток в течение очень короткого промежутка времени 10 секунд. Этот резистор помогает ограничить ток замыкания на землю до безопасного уровня и защищает компоненты системы от повреждения.

      Зигзагообразный трансформатор также гасит гармоники энергосистемы. Гармоники — это нежелательные частотные составляющие, которые могут вызывать искажения в сигналах напряжения и тока в системе. Зигзагообразный трансформатор помогает устранить эти гармоники и поддерживать стабильное питание.

      Помимо ограничения токов короткого замыкания и подавления гармоник, зигзагообразный трансформатор также защищает энергосистему, снижая нагрузку на напряжение в условиях неисправности. При замыкании на землю напряжение в системе может стать очень высоким, что может привести к повреждению компонентов системы. Зигзагообразный трансформатор помогает уменьшить это напряжение и защитить систему от повреждений.

Система незаземленной нейтрали – ее поведение и недостатки

16 ноября 2021 г.

Система с незаземленной нейтралью — это система с нейтралью, в которой имеется изоляция между нейтралью и землей, т. е. нет электрического соединения между нейтралью и землей. Следовательно, система с незаземленной нейтралью также называется системой с изолированной нейтралью, системой со свободной нейтралью или системой с изолированной нейтралью.

Незаземленная нейтральная система:

На рисунке ниже показана простая трехфазная система с незаземленной нейтралью. В действительности существует емкостной эффект между одним проводником и другим, и линейные проводники также имеют емкостной эффект с землей. Таким образом, емкостные токи протекают во всех фазах системы.

На приведенном выше рисунке конденсаторы между проводником и землей соединены звездой, тогда как конденсаторы между каждым проводником соединены треугольником. Емкостью конденсаторов, соединенных треугольником, можно пренебречь, так как они не влияют на цепь заземления.

В нормальных условиях:

В нормальных условиях эксплуатации система сбалансирована и предполагается, что емкости относительно земли равны, т. е. C _GR = C _GY = C _GB = C _EC , где C _EC — емкость каждого конденсатора относительно земли. На приведенном выше рисунке было сказано, что конденсаторами, соединенными треугольником, можно пренебречь, поскольку они не влияют на землю, если это сделать, то приведенный выше рисунок будет изменен, как показано на рисунке ниже.

Так как емкость становится одинаковой в каждом проводнике, то фазные напряжения также становятся равными (по величине), т.е. V _GR , V _GB , V _GY , и, следовательно, емкостные токи также становятся равными V _тел. /X _c .

V _CR = V _CB = V _CY (по величине)

I _GR = I _GY = I _GB = V _ph /X _c

При нормальных условиях эксплуатации система уравновешена, т. е. все линейные фазные напряжения будут равны по величине и иметь разность фаз 120°. Поскольку шунтирующие конденсаторы всех фаз одинаковы, то и соответствующий зарядный ток будет одинаковым. Токи будут равны по величине и иметь разность фаз 120°, так как система уравновешена. Следовательно, сумма этих токов будет равна нулю.

т.е., I _R = I > 0

I _Y = I > -120°

I _{B 90 168 = I > -240°}

∴ I _R + I _Y + I _B = 0

Мы знаем, что ток нейтрали равен

∴ I _N = I _R + I _Y + I _Б = 0

Следовательно, ток через землю не течет, и, следовательно, нейтраль и земля будут иметь одинаковый потенциал при нормальных рабочих условиях.

Во время неисправности :

Предположим, что в системе в какой-то точке F возникает замыкание L-G с замыканием L-G в R, потенциал фазы R становится равным потенциалу земли, и из-за этого происходит короткое замыкание. происходит в емкости линии (т. е. C _GR ). Поэтому через C _GR ток не течет.

Что делать с проводами заземления, если…

Пожалуйста, включите JavaScript

Что делать с проводами заземления, если нет клеммы заземления?

Емкостные токи I _GB и I _GY протекают по фазовым линиям B и Y соответственно. Управляющие напряжения I _GB и I _GY равны V _GB и V _GY соответственно, кроме того, следует принять во внимание, что V _RY и V _RB являются линейными напряжениями. Два протекающих тока, то есть I _GY и I _GB , имеют емкостные пути. Таким образом, I _GY опережает V _RY на π/2 и I _ГБ ведет V _РБ на π/2. Ток замыкания I _F в R есть не что иное, как сумма двух токов I _GB и I _GY .

Так при замыкании на землю в фазе R, Поскольку фазные напряжения равны, скажем, равны V

_ph , а емкости от линии к земле равны, скажем, равны X _C . Таким образом, емкостные токи исправных проходов (I _GB и I _GY ) в условиях неисправности становятся в √3 раза больше их соответствующих значений в нормальных условиях. Следовательно, ток замыкания I _F есть не что иное, как сумма векторов токов I _GB и I _GY . Где I _c — зарядный ток при нормальных условиях, следовательно, емкостной ток короткого замыкания I _F становится в 3 раза больше нормального емкостного тока фазы. Поскольку емкостной ток короткого замыкания мал по величине, с ним не могут срабатывать защитные устройства. Следовательно, система с незаземленной нейтралью не так эффективна в обеспечении защиты от замыканий на землю.

Недостатки системы незаземленной нейтрали:

Влияние незаземленной нейтрали на работу системы:

• В незаземленной системе обычно возникает явление искрения на землю из-за замыкания на землю, а из-за замыкания на землю может произойти пробой изоляции.
• Из-за искрения заземления в незаземленной системе временная неисправность может перейти в постоянную.
• При замыкании на землю в незаземленной системе будет происходить увеличение напряжения здоровых фаз над землей в √3 раза от нормального значения, за счет чего нарушается изоляция всех машин и оборудования, подключенных к системе испытает сильный стресс.
• Незаземленная система не может быть обеспечена адекватной защитой, так как в этой системе невозможно легко обнаружить замыкание на землю. Так как тока короткого замыкания будет недостаточно для срабатывания защитного реле. Следовательно, реле замыкания на землю в этой системе более сложное.
• Емкостный ток в неисправной фазе незаземленной системы возрастет в 3 раза по сравнению с нормальным емкостным током на фазу.