Режим работы нейтрали: Режимы работы нейтрали трансформатора: разновидности, достоинства и недостатки

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.

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 — 2022 Електроенергетика При цитуванні — посилання є обов`язковим (в інтернеті — активне гіперпосилання).

Наверх

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 © 2006-2022 Scientific Research Publishing Inc. Все права защищены.

верхний

Извлечение чистого тока из восходящей нейтральной моды в режиме Холла с дробным квантованием

. 2012;3:1289.

дои: 10.1038/ncomms2305.

Я Гурман ¹ , Р. Сабо, М. Хейблум, В. Уманский, Д. Махалу

принадлежность

• ¹ Центр субмикронных исследований Брауна, Отдел физики конденсированных сред, Научный институт Вейцмана, Реховот 76100, Израиль.

• PMID: 23250419
• DOI: 10.1038/ncomms2305

Бесплатная статья

I Гурман и соавт. Нац коммун. 2012.

Бесплатная статья

. 2012;3:1289.

дои: 10. 1038/ncomms2305.

Авторы

Я Гурман ¹ , Р. Сабо, М. Хейблум, В. Уманский, Д. Махалу

принадлежность

• ¹ Центр субмикронных исследований Брауна, Отдел физики конденсированных сред, Научный институт Вейцмана, Реховот 76100, Израиль.

• PMID: 23250419
• DOI: 10.1038/ncomms2305

Абстрактный

Было предсказано, что нейтральные моды восходящего потока, распространяющиеся навстречу зарядовым модам и несущие энергию без суммарного заряда, существуют в некоторых дробных квантовых состояниях Холла, и недавно они наблюдались с помощью измерений шума. Понимание таких мод поможет определить волновую функцию этих состояний, а также пролить свет на роль кулоновских взаимодействий в краевых модах. Здесь, работая в основном в состоянии ν=2/3, мы размещаем квантовую точку на несколько микрометров выше по потоку от омического контакта, который служит «источником нейтральных мод». Мы показываем, что нейтральные моды нагревают вход точки, вызывая протекание через нее суммарного термоэлектрического тока. Нагрев электронов приводит к распаду нейтральной моды, проявляющемуся в исчезновении термоэлектрического тока при Т>110 мК. Эта установка обеспечивает простой метод исследования нейтральных мод восходящего потока без обращения к более громоздким измерениям шума.

Похожие статьи

• Синтез краевого состояния дробного квантового эффекта Холла ν = 2/3 из встречно распространяющихся состояний ν = 1 и ν = 1/3.

  Коэн Ю. , Ронен Ю., Ян В., Банитт Д., Парк Дж., Хейблум М., Мирлин А.Д., Гефен Ю., Уманский В. Коэн Ю. и соавт. Нац коммун. 2019 23 апреля; 10 (1): 1920. doi: 10.1038/s41467-019-09920-5. Нац коммун. 2019. PMID: 31015449 Бесплатная статья ЧВК.

• Нейтральные моды против течения в режиме дробного квантового эффекта Холла: тепловые волны или когерентные диполи.

  Гросс Ю., Долев М., Хейблум М., Уманский В., Махалу Д. Гросс Ю. и др. Phys Rev Lett. 1 июня 2012 г .; 108 (22): 226801. doi: 10.1103/PhysRevLett.108.226801. Epub 2012 30 мая. Phys Rev Lett. 2012. PMID: 23003636

• Распространение нейтральных мод в дробных квантовых холловских состояниях.

  Иноуэ Х., Гривнин А., Ронен Ю., Хейблум М., Уманский В., Махалу Д. Иноуэ Х. и др. Нац коммун. 2014 6 июня; 5:4067. дои: 10.1038/ncomms5067. Нац коммун. 2014. PMID: 24905981

• Наблюдение нейтральных мод в режиме дробного квантового Холла.

  Бид А., Офек Н., Иноуэ Х., Хейблум М., Кейн К.Л., Уманский В., Махалу Д. Предложение А и др. Природа. 2010 29 июля; 466 (7306): 585-90. doi: 10.1038/nature09277. Природа. 2010. PMID: 20671702

• Термоэлектрический зонд для нейтральных краевых мод в режиме дробного квантового Холла.

  Виола Г., Дас С., Гросфельд Э., Стерн А. Виола Г и др. Phys Rev Lett. 2012 5 октября; 109 (14): 146801. doi: 10.1103/PhysRevLett.109.146801. Epub 2012 1 октября. Phys Rev Lett. 2012. PMID: 23083267

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Наблюдение баллистических восходящих мод на дробно-квантовых холловских ребрах графена.

  Кумар Р., Сривастав С.К., Спанслатт С., Ватанабэ К., Танигучи Т., Гефен Ю., Мирлин А.Д., Дас А. Кумар Р. и соавт. Нац коммун. 2022 11 января; 13 (1): 213. doi: 10.1038/s41467-021-27805-4. Нац коммун. 2022. PMID: 35017473 Бесплатная статья ЧВК.

• Транспорт в винтовых латтинжеровских жидкостях в холловском режиме дробного квантования.

  Ван Ю., Пономаренко В., Ван З., Вест К.В., Болдуин К.В., Пфайффер Л.Н., Лянда-Геллер Ю., Рохинсон Л.П. Ван Ю и др. Нац коммун. 2021 7 сентября; 12 (1): 5312. doi: 10.1038/s41467-021-25631-2. Нац коммун. 2021. PMID: 34493723 Бесплатная статья ЧВК.

• Синтез краевого состояния дробного квантового эффекта Холла ν = 2/3 из встречно распространяющихся состояний ν = 1 и ν = 1/3.

  Коэн Ю., Ронен Ю., Ян В., Банитт Д., Парк Дж., Хейблум М., Мирлин А.Д., Гефен Ю., Уманский В. Коэн Ю. и соавт. Нац коммун. 2019 23 апреля; 10 (1): 1920. doi: 10.1038/s41467-019-09920-5. Нац коммун. 2019. PMID: 31015449 Бесплатная статья ЧВК.

• Передача тепловых мод через потенциальный барьер.

  Розенблатт А., Лафон Ф., Левкивский И., Сабо Р., Гурман И., Банитт Д., Хейблум М., Уманский В. Розенблатт А. и др. Нац коммун. 2017 21 декабря; 8 (1): 2251. doi: 10.1038/s41467-017-02433-z. Нац коммун. 2017. PMID: 29269780 Бесплатная статья ЧВК.

• Наблюдается квантование анионного теплового потока.

  Банерджи М., Хейблум М., Розенблатт А., Орег Ю., Фельдман Д.Е., Стерн А., Уманский В. Банерджи М. и соавт. Природа. 2017 4 мая; 545 (7652): 75-79. дои: 10.1038/nature22052. Epub 2017 17 апр. Природа. 2017. PMID: 28424514

использованная литература

1. 1. Phys Rev B Condens Matter. 1991 15 июля; 44 (4): 1646-1656 — пабмед
2. 1. Phys Rev B Condens Matter. 1990 15 августа; 42 (5): 3224-3227 — пабмед
3. 1. Phys Rev B Condens Matter.