Режим работы нейтрали: Режимы работы нейтралей в электроустановках.

Режим работы нейтралей | Справка

Електроенергетика мережi, обладнання

Деталі

Категорія: Справка

• нейтраль

Общие точки обмоток генераторов или трансформаторов, соединенных в звезду, называются нейтралями установок. От вида связи нейтралей шин и трансформаторов с землей в значительной степени зависит уровень изоляции электроустановок и выбор аппаратуры, перенапряжения и способы их ограничения, требования к защитам от коротких замыканий, безопасность работ в электрических сетях, капиталовложения, надежность работы и т.п.
Заземление нейтралей, обусловленное режимом работы электрической сети, называется рабочим (защитное заземление в отличие от рабочего обеспечивает безопасность работы персонала, а грозозащитное — необходимые условия для функционирования систем защиты от перенапряжений).
В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы: с незаземленными, резонансно-заземленными, эффективно заземленными и глухозаземленными нейтралями.

В нашей стране к первой и второй группам относят сети напряжением 3-35 кВ, в которых нейтрали трансформаторов или генераторов изолированы от земли или заземлены через дугогасящие катушки, к третьей группе — сети высокого и сверхвысокого напряжений (110 кВ и выше), нейтрали которых соединены с землей непосредственно или через небольшое активное сопротивление, к четвертой — сети 220 и 380 кВ.
Режим работы нейтрали определяет значение тока замыкания на землю, который протекает через нейтраль в результате аварийного режима (обрыв провода, пробой изоляции), когда одна или несколько фаз имеют электрический контакт с землей.
Сети, в которых токи однофазного замыкания на землю менее 500 А, называют сетями с малыми токами замыкания на землю (сети с незаземленными и резонансно-заземленными нейтралями), а те сети, в которых более 500 А — сетями с большими токами замыкания на землю (сети с глухо- и эффективно заземленными нейтралями).
В сетях с незаземленными нейтралями возможны однофазные замыкания на землю, которые опасны для людей и животных и, кроме того, они могут переходить в междуфазные короткие замыкания. Поэтому в этих сетях предусмотрены специальные сигнальные устройства, извещающие персонал о возникновении однофазных замыканий на землю. Отыскание места повреждения должно начинаться немедленно и устраняться в кратчайший срок.
В сетях 3-35 кВ для уменьшения тока замыкания на землю заземляют нейтрали через дугогасящие катушки (вторая группа электрических сетей). Этот ток, компенсируемый индуктивным током катушки, не будет протекать через место замыкания на землю, благодаря чему дуга в месте повреждения не появляется и опасные последствия, связанные с ней, устраняются. При глухом и эффективном заземлениях нейтрали в сетях 220 и 380 В, а также 110 кВ и более во время однофазных замыканий на землю напряжение на неповрежденных фазах составляет 0,8 междуфазного напряжения в нормальном режиме работы в отличие от сетей с незаземленной нейтралью, в которых при этом режиме напряжение неповрежденных фаз возрастает в л/зраз. В момент замыкания на землю линия отключается.
Распределительные сети напряжением 6-10 кВ, как правило, работают с изолированной или заземленной через дугогасительное устройство нейтралью. Дугогасительные катушки с автоматическим регулированием предусматриваются, если ток замыкания на землю подсоединенной сети больше 15 А при 20 кВ, 20 А — при 10 кВ и 30 А — при 6 кВ.
Сети низшего напряжения 0,4/0,23 кВ выполняются четырехпроводными, с глухозаземленной нейтралью.
Однако в кабельных сетях 6-10 кВ крупных городов (Москва, Санкт- Петербург и др.) с большими емкостными токами, где снижен уровень изоляции кабелей, прослуживших большой срок, где при замыкании на землю повышена вероятность замыкания через электрическую дугу и ввиду повышения напряжения на неповрежденных фазах, в последние годы увеличилось число повреждений кабелей.
Например, в МКС «Мосэнерго» в 1996 г. произошло 21 повреждение на 100 км кабелей или 7000 повреждений во всех сетях.
В целях ограничения времени воздействия на сети 6-35 кВ повышенных уровней напряжения при возникновении однофазных замыканий на землю в европейских странах эти сети работают с заземлением нейтрали через активное сопротивление. А во Франции такие сети работают даже с глухозаземленной нейтралью. В этих условиях при замыкании на землю линия отключается устройством релейной защиты.
Сегодня ясно, что при емкостных токах до 100 А для снижения воздействия емкостных токов в сети необходимо использовать заземление нейтрали через активное сопротивление, а при больших токах — глухое заземление нейтрали. Величину сопротивления выбирают из условия ia ± ic.
При переходе от незаземленной нейтрали сети к заземленной — сложная экономическая и техническая задачи: необходимо выбрать трансформаторы, на которых необходимо заземлить нейтраль 6-10 кВ, на присоединениях 6-10 кВ установить третий трансформатор тока, выбрать величину активного сопротивления заземлителя и др.
Заземление нейтрали через активное сопротивление потребует для нормальной работы оборудования ТП и РП снизить величину сопротивления контуров стационарных заземлений с 4 до 0,5 Ом.

• Попередня
• Наступна

Близьки публікації

• Ізольована нейтраль
• Заземление нейтралей и защита разземленных нейтралей трансформаторов от перенапряжений
• Требования к заземлению электроустановок до 1 кВ с заземленной и с изолированной нейтралью
• Требования к заземлению электроустановок напряжением выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью
• Глухозаземлена нейтраль

Copyright © 2007 — 2023 Електроенергетика При цитуванні — посилання є обов`язковим (в інтернеті — активне гіперпосилання).

Наверх

Режимы работы нейтрали трансформатора: разновидности, достоинства и недостатки

Пример HTML-страницы

В высоковольтных сетях возможны следующие виды заземления нейтрали трансформатора:

1. изолированная;
2. компенсированная;
3. высокоомное резистивное заземление;
4. низкоомное резистивное заземление;
5. эффективное заземление нейтрали.

Также возможны комбинации из нескольких способов соединения с землей, реализуемых поочередно в комплексе. Рассмотрим по очереди все эти способы, их достоинства и недостатки и показания к применению.

Содержание

1. Изолированная нейтраль
2. Режимы работы нейтрали по уровню напряжения
3. Компенсированная нейтраль
4. Высокоомное резистивное заземление нейтрали
5. Низкоомное заземление нейтрали
6. Эффективно заземленная нейтраль

Изолированная нейтраль

Это некогда еще самый распространенный способ заземления нейтрали, применяемый в сетях 6-35 кВ. Сейчас он понемногу вытесняется другими способами.

Достоинство изолированной нейтрали – наличие небольших токов однофазного замыкания на землю (ОЗЗ), с которыми сеть может работать некоторое время, необходимое для поиска и устранения повреждения.

 Ток замыкания носит емкостной характер. Он обусловлен наличием емкостной связи между электрооборудованием, кабельными и воздушными линиями и землей. Активная составляющая тока почти отсутствует, так как резистивной связи между нейтралью и землей нет. Но недостатки таких сетей пересиливают ее достоинство.

При достаточной разветвленности сети емкостные токи увеличиваются, так как увеличивается количество одновременно подключенного к ней электрооборудования. Настает момент, когда ток становится настолько ощутимым, что все равно и почти сразу приводит к перерастанию ОЗЗ в междуфазное.

Режимы работы нейтрали по уровню напряжения

К тому же при ОЗЗ резко повышается напряжение на неповрежденных фазах. Особенно это проявляется при замыканиях с перемежающейся дугой, погасающей при прохождении синусоидального напряжения в месте КЗ через ноль. При повторном нарастании напряжения дуга загорается вновь.

При резком погасании дуги осуществляется зарядка емкостей фаз, на которых ОЗЗ нет, до напряжения, выше номинального рабочего. Последующее зажигание дуги дает толчок к их дополнительному заряду и так далее. Результат грозит пробоем изоляции в других местах сети, имеющих ослабленную изоляцию. Дополнительно возникает риск возникновения резонансных явлений в сердечниках трансформаторов напряжения.

Это явление, называемое феррорезонансом, гарантированно выводит из строя их первичные обмотки.

 Работу трансформаторов, у которых нейтраль изолирована, целесообразно использовать в неразветвленных сетях малой протяженности.

Компенсированная нейтраль

Большие емкостные токи ОЗЗ приходится снижать. Для этого сеть с изолированной нейтралью дополняется установкой компенсации. В состав ее входит силовой трансформатор с первичной обмоткой, соединенной в звезду и имеющей вывод нейтрали. Вторичная обмотка его иногда не используется, а может питать какую либо нагрузку.

Нейтраль трансформатора установки компенсации заземляется через дугогасящую катушку (катушку Петерсона), представляющую собой реактор с изменяемой индуктивностью.

Обмотка его находится на магнитопроводе и помещена в бак с маслом, как у обычного трансформатора. Регулировка индуктивности осуществляется либо переключением отводов, либо путем изменения зазора в магнитопроводе. В сетях 35кВ распространен способ подключения катушки непосредственно к нейтрали силового трансформатора. Настройка катушки возможна в резонанс с емкостью сети, но тогда ток ОЗЗ исчезает совсем. Его не зафиксировать стандартными элементами защиты, состоящими из ТТНП и токового реле, реагирующего на ток нулевой последовательности.

Чтобы защита работала, используют режим работы катушки с перекомпенсацией. Но использование компенсированного заземления не избавляет сеть от опасных перенапряжений, не устраняет проблему ферромагнитного резонанса. Оно всего лишь снижает токи ОЗЗ.

Про ферромагнитный резонанс смотрите в видео ниже:

Но и это может обратиться во вред: неразвившееся повреждение в кабельной линии в дальнейшем сложнее найти.

Тем не менее, установки компенсации встраиваются во все разветвленные и протяженные сети 6-35 кВ РФ.

Высокоомное резистивное заземление нейтрали

Парадокс в том, что многие основные руководящие документы в РФ, в том числе ПУЭ, ПТЭЭС и ПТЭЭП, не слишком подробно повествуют о резистивном заземлении нейтрали. Хотя польза от него очень ощутима. Есть два случая высокоомного заземления:

1. Первый – установка резистора в нейтраль трансформатора, аналогично дугогасящему реактору.
2. Второй – использование для этой цели обмотки, соединенной в разомкнутый треугольник.

Высокоомным заземление называется потому, что сопротивление резистора выбирается из соображений возможности длительной работы сети с ОЗЗ.

Но при этом сохраняются достоинства сети с изолированной нейтралью: есть время на поиск повреждения. Но при этом снижаются величины перенапряжений путем шунтирования емкостей фаз сети резистором.

Что приводит к ускорению их разряда при погасании дуги, что в свою очередь снижает потолочное значение, до которого они успевают зарядиться. В итоге минимизируется риск выхода из строя изоляции электрооборудования от перенапряжений, а также – уменьшается до минимума вероятность возникновения феррорезонансных явлений.

Про резистивное заземление нейтрали можно посмотреть в видео ниже:

Низкоомное заземление нейтрали

Уменьшение сопротивления резистора необходимо в случае, если требуется обеспечить быстродействующее отключение присоединения с ОЗЗ релейной защитой.

При этом еще больше снижается величина перенапряжений, что приводит к повышению степени безаварийности работы электрооборудования.

Увеличение тока КЗ через низкоомный резистор приводит к необходимости увеличения его способности отводить тепло. Если это невозможно, то предусматривается ограничение длительности протекания тока с помощью устройств РЗА. При срабатывании защиты резистор отключается, и нейтраль переводится в изолированный режим работы.

Есть и второй вариант: перевод нейтрали через заранее установленное время, необходимое для ликвидации повреждения в ней устройствами РЗА, с низкоомного заземления на высокоомное. Режим низкоомного заземления иногда применяется в комбинации с установками компенсации емкостных токов. В случае фиксации ОЗЗ к сети кратковременно подключается резистор, помогающий срабатывать устройствам защиты.

Эффективно заземленная нейтраль

Схемы непосредственного заземления нейтралей трансформаторов используются в сетях 110 кВ и выше.

Главная задача при таком режиме работы – получение сравнительно больших токов ОЗЗ для облегчения их фиксации и отключения релейной защитой. Однако при этом увеличиваются капиталовложения на обустройство контуров заземления, по сравнению с электроустановками, имеющими изолированную нейтраль.

А при питании повреждения от нескольких источников одновременно величина тока КЗ в месте ОЗЗ значительно превышает их величины при междуфазных КЗ.

Для исключения этого недостатка нейтрали трансформаторов, подключенных к линии с нескольких сторон, не соединяют с землей одновременно: соединение выполняется на одном из них. За этим следят оперативные работники, занятые эксплуатацией сетей.

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

• Биомедицинские и биологические науки.
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение.
• Информатика. и общ.
• Науки о Земле и окружающей среде.
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике  

• Биомедицина и науки о жизни
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение
• Информатика и связь
• Науки о Земле и окружающей среде
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Недавно опубликованные статьи

Недавно опубликованные статьи

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Бесплатные информационные бюллетени SCIRP

Copyright © 2006-2023 Scientific Research Publishing Inc. Все права защищены.

Вершина

Что такое заземление нейтрали энергосистемы?

Обычно используемые методы заземления нейтрали для энергосистем: прямое заземление нейтрали, заземление нейтрали, заземление нейтрали через дугогасительную катушку (резонансное заземление) и заземление нейтрали через заземление сопротивления. Режим заземления энергосистемы включает в себя множество важных аспектов, таких как безопасная работа электросети, надежность электроснабжения и безопасность пользователя. В профессиональных и технических аспектах, связанных с энергосистемами, координация перенапряжения и изоляции, релейная защита, связь и автоматизация, электромагнитная совместимость, проектирование заземления и многие другие области представляют собой обширную системную проблему.

Среди них нейтральная точка подключена к резистору последовательно между нейтральной точкой электросети и землей. Соответствующий подбор сопротивления подключаемого резистора не только сбрасывает энергию полуволны после однофазной заземляющей дуги, тем самым снижая возможность повторного возгорания дуги, подавляя амплитуду перенапряжения сетка и повышение чувствительности устройства релейной защиты. Для того, чтобы действовать в поездке, эффективно защищая нормальную работу системы.

В сетях переменного тока, особенно в сетях с кабельным питанием, все большее распространение получает резистивное заземление.

Шкаф сопротивления заземления нейтрали трансформатора представляет собой полный комплект заземляющего оборудования , включая заземляющий трансформатор.