Способы заземления нейтрали: Заземление нейтрали в сетях – типы, схемы согласно требованиям ПУЭ

приминение в сетях и электроустановках

Нейтралью называют соединение трансформаторных или генераторных обмоток в одной точке, при соединении трехфазной электрической сети переменного тока звездой. Если концы обмоток соединены треугольником, применяют схему «скользящего треугольника».

Через этот проводник протекает ток, в случае аварийной ситуации или при технологическом перекосе фазных значений, важно понимать, какой режим выбран для нейтрали.

Виды нейтралей в сетях

В зависимости от используемых сетей, режим нейтрали разделяют, с учетом использования на следующих магистралях:

  • до 1 кВ;
  • свыше 1 кВ.

Сети напряжением менее 1 000 В по способу выполнения нейтрали в свою очередь подразделяют на системы TN, IT, TT, первые буквы в обозначениях которых говорят о следующем:

  • Т (терра) – глухозаземленной нейтрали;
  • I (изолят) – изолированной нейтрали.

Расшифровка вторых букв свидетельствует о таком значении:

  • N (нейтраль) – заземление ОПЧ выполнено посредством глухозаземленной нейтрали от энергоисточника;
  • Т – независимое заземление.

TN делят еще на три подгруппы с дополнительным обозначением С, S и С-S. В данном случае С и S соответственно указывают на возможность совмещения в одном заземляющем проводнике защитных и рабочих функций (комбинированный и раздельный).

Сети до 1 кВ

Далее представлен краткий обзор систем нейтралей для сетей с напряжением менее 1 кВ.

TN

Выполняют с глухозаземленной нейтралью, с заземлением через нее открытых проводящих частей. Заземляющий проводник непосредственно соединяют с заземлительным контуром электросваркой или болтовым контактом. Возможно подключение через незначительный резистор (токовый трансформатор).

В указанных сетях назначение глухозаземленной нейтрали предполагает питание потребителей с однофазными и трехфазными характеристиками.

ТТ

В данном случае также устраивают глухозаземленную нейтраль, а для заземления открытых проводников подключенной установки используют отдельное устройство, отделенное от нейтрального провода. Т. е. вывод защитного заземления производят не от энергоисточника, а от потребляющего агрегата.

IT

Для системы IT трансформаторные и генераторные нейтральные проводники изолированы и заземлены, с применением устройства с высоким сопротивлением, при независимом заземлении открытой части. Такой способ применяют на электросетях для подключения промышленных комплексов, где перерыв энергоснабжения не допускается.

Сети более 1 кВ

На высоковольтных сетях применяются другие способы подключения нейтрали.

  • сети 6 – 35 кВ с изолированной нейтралью,
  • сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через дугогасящий ректор,
  • сети 6 – 35 кВ с нейтралью, заземленной через активное сопротивление,
  • сети 110 кВ с эффективно заземленной нейтралью,
  • сети 220 кВ и выше с глухозаземленной нейтралью.
Изолированная нейтраль

Система при отсутствии нулевой точки, когда три фазы соединены треугольником. Применяют при величине напряжения в диапазоне от 6 до 35 кВ.

Изолированная нейтраль
Эффективно-заземленная нейтраль
Эффективно-заземленная нейтраль

Используют для сетей, при значении напряжения более 110 кВ. При возникновении однофазного замыкания, на фазах, сохранивших целостность, величина напряжения удерживается на уровне 0,8 по отношению к междуфазному при нормальной работе сети. Требует выполнения сложного и дорогого заземлительного контура, поскольку система рассчитана на большие токи короткого замыкания.

Заземление посредством резистора или реактора
Заземление посредством резистора или реактора

Применяют в сетях от 6 до 35 кВ, чтобы снизить значение тока при КЗ. При использовании реактора, в момент, когда задействован заземлитель, через него протекает КЗ емкостного происхождения и индуктивного (от данного устройства). При равной величине этих токов, происходит резонанс, с нулевой нагрузкой в сети.

При использовании резистора, возможна организация низкоомного и высокоомного заземления, в зависимости от величины тока, инициируемого сопротивлением при пробое на землю. При малых емкостных токах в сети, заземление отличается высокоомными характеристиками, что позволяет задержку отключения подачи энергии.

При большом емкостном токе, предусмотрено использование низкоомного заземления.

Виды нейтралей в электроустановках

Использование нейтрали в электроустановках – способ сохранить целостность оборудования и обеспечить безопасность обслуживающего персонала при авариях. Предусмотрено применение следующих заземлительных систем:

  • изолированной;
  • резонансно-заземленной;
  • глухозаземленной;
  • эффективно-заземленной.

Далее – детальнее о каждом из перечисленных способов.

Изолированный заземлитель

В данном случае нейтраль отсутствует. Проводники соединяют треугольником, при отсутствии нулевого вывода. Если возникают однофазные пробои на землю, изменения энергопотребления рабочими фазами не происходит. Используют для установок с характеристиками напряжения от 6 до 35 кВ.

Резонансно-заземленная система

Нулевой провод подключают посредством трансформаторной или генераторной обмотки, с дугогасящими катушками(катушку Петерсона), представляющую собой реактор с изменяемой индуктивностью. Используемое оборудование снижает ток, предотвращая масштабные повреждения установки.

Глухозаземленная сеть

Наиболее распространенный способ, используемый для установок бытового назначения. Низковольтные контакты трансформаторных обмоток соединяют разомкнутой звездой, при заземлении нулевого провода посредством контура трансформатора или подстанции. При возникновении пробоя, создаваемый потенциал с землей включает защиту, выключающую устройство.

Эффективно-заземленная сеть

Применяют для сетей с напряжением более 110 кВ. Нейтраль выводят на землю через заземлитель одноколонкового типа (ЗОН). Это оборудование снижает значение токов, возникающих при пробое.

Использование нейтрали – один из способов, чтобы сохранить целостность оборудования и обеспечить безопасность персонала. Выбор оптимальной методики зависит от множества факторов и влияет на эффективность данной защиты в конкретной ситуации.

Эффективное заземление нейтрали электрических сетей

Страница 18 из 34

Режим эффективного заземления нейтрали проще всего выполнить, глухо заземлив нейтрали всех трансформаторов и автотрансформаторов, присоединенных к сети. Однако в большинстве случаев такое решение неприемлемо, так как оно влечет за собой значительное увеличение токов однофазного к.з.

В последние годы в ряде электрических сетей напряжением 110—750 кВ сложились условия, при которых результирующее сопротивление Хс становится меньше единицы, а отношение токов I3/I(3)к.э = m превышает единицу [65]. В некоторых случаях это отношение достигает т = 1,1:1,25. Такое положение объясняется вводом в эксплуатацию значительного числа энергоблоков мощностью 300 мВт и выше, обычно с заземленной нейтралью обмоток повышенного напряжения трансформаторов, а также широким применением силовых автотрансформаторов большой мощности с заземленной нейтралью обмоток.
В подобных случаях возникает необходимость в проверке коммутационной способности выключателей по току однофазного к.з. Условия работы — выключателей дополнительно утяжеляются также в связи с тем, что однофазные к.з. в сетях возникают значительно чаще, чем двух- и трехфазные.
В связи со сказанным становится весьма актуальной задача снижения коэффициента т до единицы, а иногда даже до значений значительно меньших единицы. Для этой цели применяют различные способы ограничения токов однофазного к.з. увеличением результирующего сопротивления нулевой последовательности сети относительно точки повреждения [65]. В первую очередь принимаются меры для увеличения сопротивления цепей заземления трансформаторов и автотрансформаторов. Однако при этом не следует забывать об ограничениях, связанных с условиями работы изоляции трансформаторов при коммутационных и атмосферных перенапряжениях и, в особенности, при однофазных к. з. на землю в сети.
Силовые трансформаторы с номинальным высшим напряжением 110 кВ и больше, выпускавшиеся до 1968 г., имеют невысокую изоляцию нейтрали класса 35 кВ. Действующее испытательное одноминутное напряжение для этой изоляции принимается равным 85 кВ. Для трансформаторов, которые изготовляются сейчас, предусматривается усиленная изоляция нейтрали.
При номинальном напряжении 110, 150 и 220 кВ одноминутное испытательное напряжение изоляции для этих трансформаторов составляет соответственно 110, 130 и 200 кВ (ГОСТ 1516—68 и ГОСТ 1516—73). Нейтрали этих трансформаторов разрешается не заземлять при условии установки соответствующих разрядников. Указанные выше значения принимаются в качестве расчетных предельных напряжений на нейтрали указанных трансформаторов при замыкании на землю в сети. Для проверки выполнения этих требований в конкретных условиях можно воспользоваться кривыми, представленными на рис. 25, 27.
Для трансформаторов более высоких напряжений в настоящее время не допускается разземление нейтрали, поэтому для них испытательные напряжения изоляции нейтрали не нормируются.
В сетях напряжением 110 кВ и более обязательным является выполнение условия эффективного заземления нейтрали. Необходимые при этом соотношения между сопротивлениями можно найти по кривым, приведенным на рис. 28.
По условиям работы выключателей желательно, чтобы отношение токов Iэ//Iк(3) = т не превышало т = 1, а в некоторых случаях было значительно меньше единицы. Для этого требуются определенные соотношения между результирующими сопротивлениями сети Х0, Хн, R, которые можно найти по кривым, показанным на рис. 29.
Из изложенного вытекает, что при выборе способов реализации режима эффективного заземления нейтрали в сетях напряжением 110 кВ и более необходимо учитывать ряд противоречивых требований, рассмотренных в гл. V.
На рис. 52, а—п приведены основные принципиальные схемы заземления нейтрали, применяемые в сетях рассматриваемого вида [65]. В случае разземления нейтрали или значительного сопротивления ZH в схемах, приведенных на рис. 52, а—н, защита изоляции от перенапряжений осуществляется с помощью соответственно выбранных вентильных разрядников. На рис. 52, а изображена типовая схема заземления нейтрали трансформаторов 110—220 кВ. По этой схеме нейтраль может быть глухо заземлена или разземлена с помощью заземлителя или короткозамыкателя.
В связи с тем что разрядник не рассчитан на сопровождающий ток к.з., более совершенной является схема, представленная на рис. 52, б. Здесь для защиты разрядника предусмотрено автоматическое устройство РЗА, воздействующее на замыкатель, быстро заземляющий нейтраль наглухо.
В схемах, показанных на рис. 52, в, г, трансформатор нормально работает с изолированной нейтралью, а при возникновении в сети к. з. на землю срабатывает устройство РЗА и под его воздействием коммутационный аппарат включает заземляющий реактор или резистор.
По схеме, приведенной на рис. 52, д, в цепь заземления включен контур CLR, настроенный в резонанс на рабочей частоте сети. Применяемый при этом реактор со стальным магнитопроводом L при появлении на нейтрали достаточного напряжения насыщается, контур расстраивается и в цепь нейтрали вводится необходимое активноиндуктивное сопротивление.


Рис. 52. Схемы заземления нейтрали трансформаторов и автотрансформаторов.

Предусмотренная в данной схеме емкость предназначена для защиты изоляции трансформатора от импульсных перенапряжений. В данной схеме разрядник выполняет роль дополнительного защитного элемента.
В схемах, представленных на рис. 52, е—з, нейтраль трансформатора постоянно заземлена соответственно через насыщающийся реактор, реактор с линейной характеристикой или резистор. В первой из этих схем сопротивление реактора изменяется в зависимости от напряжения на нейтрали, и таким путем это напряжение существенно ограничивается.
На рис. 52, и, к в нормальном режиме нейтраль глухо заземлена. Если при замыкании на землю в сети ток в нейтрали превышает заданное значение, то отключается быстродействующий выключатель и в цепь нейтрали вводится реактор или резистор.
В схеме, приведенной на рис. 52, л, в цепь нейтрали включены последовательно два контура. Емкостное сопротивление одного из них значительно превышает его индуктивное линейное сопротивление, а индуктивное нелинейное сопротивление второго контура в ненасыщенном состоянии значительно больше его емкостного сопротивления. В нормальном режиме
оба контура вместе настроены на резонанс напряжений при рабочей частоте сети. При к.з. на землю в сети сопротивление Хд вследствие повышения напряжения на нейтрали и насыщения реактора уменьшается, резонанс нарушается, и в результате в цепь нейтрали вводится необходимое результирующее активно-индуктивное сопротивление. Конденсаторы С1 и С2 выполняют также функции дополнительной защиты элементов схемы от импульсных перенапряжений.
Схема, приведенная на рис. 52, м, сходна со схемой, представленной на рис. 52, л, но в ней нарушение резонансной настройки контуров достигается с помощью автоматического устройства и быстродействующего выключателя, вводящего в схему активное сопротивление параллельно емкости С2.
На рис. 52, н показана схема включения трансформатора (вместо автотрансформатора связи), при которой достигается деление сети на две части (ВН и СН) и, как следствие, увеличение сопротивлений нулевой последовательности в обеих частях сети. Нейтраль трансформатора на стороне СН может быть глухо заземлена или разземлена.

В работе [65] указано, что некоторого ограничения токов к.з. на землю можно добиться путем безынерционного размыкания цепи дополнительной обмотки автотрансформатора связи, соединенной в треугольник, как показано на рис. 52, б, или введением в эту цепь реактора или резистора (рис. 52, п). Однако отмечается, что в большинстве случаев такие способы ограничения токов неприемлемы по условиям работы изоляции как самого автотрансформатора, так и сети среднего напряжения.
Ограничение токов однофазного к.з. может быть осуществлено также включением токоограничивающих устройств не в цепи нейтрали, а непосредственно в фазы линий электропередачи.
В конкретных условиях исполнение и параметры заземления нейтрали в сетях напряжением 110 кВ и более выбираются с учетом требований ограничения тока однофазного к.з. на землю и напряжений на неповрежденных фазах и на нейтрали и соотношений, полученных в гл. V. При этом должны учитываться параметры трансформаторов и автотрансформаторов с заземленной нейтралью.
Для каждой сети выполняется ряд расчетов при замыканиях на землю в различных условных точках. Во многих случаях наряду с выполнением условия эффективного заземления нейтрали удается ограничить отношение токов одно- и трехфазного к.з. до m≤1.
Методика таких расчетов рассмотрена, например, в работе [2]. В основе этой методики лежит обеспечение заданного коэффициента заземления, т. е. относительного напряжения неповрежденной фазы при однофазных к.з. на землю во всех основных узловых точках системы при заданном составе оборудования, схеме и режиме работы системы.
В результате расчетов определяют сопротивления нулевой последовательности для всех узлов сети, при которых обеспечиваются заданные значения относительного сопротивления Х0 выбирают схему заземления нейтрали из числа представленных на рис. 53, а — п и параметры ее элементов.

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. 

описание типов и видов, способов подключения

Воздушные, кабельные линии на трансформаторных подстанциях работают с высоким напряжением. Его передача предполагает соблюдение мер безопасности. Высоковольтные линии аналогично энергосистемам с 380 В подсоединяются по специально установленным схемам — так обеспечивается надлежащая защита от случайного поражения током, проходящим через действующую цепь. При этом нейтральная трансформаторная точка — «нейтраль» — подлежит надежному заземлению.

Способы подсоединения

Особенность функционирования высоковольтных систем заключается в том, что при повреждении, обрыве линии происходит замыкание на землю отдельного провода. При этом токи утечки представлены внушительными величинами. Отличительными являются меры безопасности, которые применяются к подобным сетям. Они несравнимы с аналогичными действиями, проводимыми в цепях конечных потребителей. В сетях с 6 — 35 кВ стандартно задействуются следующие виды заземления нейтрали:

  1. Прямая связь с заземляющим устройством (ЗУ), которое устанавливается вблизи высоковольтной опоры, подстанции с трансформатором. Такую схему принято называть глухозаземленной нейтралью.
  2. Подключение выполняется с помощью специальных устройств — компенсаторов или реакторов дугогасящего типа.
  3. В процессе задействуется заземляющая система, предполагающая подключение описываемой нейтральной точки посредством резистора.
  4. Создание изолированной нейтрали в обход к подсоединению ЗУ в пределах обслуживаемого объекта, защищаемой высоковольтной линии.

Монтирование компенсационных деталей по сети проведения нейтрального проводника помогает снизить величины токов замыкания. Работа подобной цепи заключается в нейтрализации опасного электричества через планомерное изменение индуктивности на катушке. В последней напряжение обязательно имеет обратную фазу.

Когда достигаются определенные показатели индуктивности, ток в месте замыкания используемого заземлителя достигает нулевых значений. Более эффективное действие подобного заземления с параллельной индукцией обеспечивается за счет включения резистора. Такой прибор обеспечивает стекание активного тока, который необходим для работы высоковольтного защитного реле.

Важно! Каждая описанная система предполагает установку на принимающей стороне отдельного ЗУ. С его помощью создается эффективное заземление нейтрали, обеспечиваются надлежащие условия по использованию ВЛ.

Без подключения в цепь обозначенных устройств невозможно создание эффективных защитных функций. Если случится случайная поломка нейтрального проводника, на подстанциях силовые действующие установки будут незащищенными.

Стоит упомянуть еще вариант заземления нейтрали, включенной в сети от 6 до 35 кВ. Общая точка подводится к питающей цепи, что дает возможность эффективно использовать заземлитель. При этом создаются оптимальные условия для стекания активного тока. Существенным недостатком метода выступает его высокая стоимость, по этой причине он задействуется только на территориях питающих подстанций, у которых входные напряжения достигают 110 кВ и более.

Системы с изоляцией от земли

Работа высоковольтных сетей с эффективно заземленной нейтралью изоляционного типа является распространенной в различных регионах России. В этом случае нейтральная точка в трансформаторе или генераторе с трехфазной обмоткой не заземляется. Популярность подобного варианта включения нейтрали объясняется тем, что замыкание на землю фазы не является коротким, т. к. попросту отсутствует взаимосвязь с грунтом.

Особенность же заключается в том, что ВЛ в таком аварийном режиме работает без существенных поломок на протяжении нескольких часов. Среди достоинств такой схемы отмечено также наличие малых токов в точке замыкания ОЗЗ (одна фаза на землю). Объясняется такой принцип небольшой емкостью сети по отношению к грунту.

Важно! Подобный тип включения имеет токи ОЗЗ на порядок ниже в сравнении с межфазными замыканиями. Это очередное преимущество обозначенных сетей.

Отсутствует необходимость во включении защитных быстродействующих устройств от ОЗЗ, в результате чего снижаются затраты при эксплуатации систем. Не обойтись и без недостатков при подключении:

  1. В некоторых случаях создаются перенапряжения, имеющие дуговой эффект даже при небольших токах в месте заземления одной фазы.
  2. Существует вероятность выхода из строя высоковольтных, кабельных установок вследствие повреждения изоляционного слоя.
  3. Ведется повышенный учет напряжений (380 В). При необходимости линейная электрическая техника подвергается тщательной изоляции.
  4. Сложное нахождение и определение конкретной точки повреждения.

Выбирая описанный тип подсоединения нейтральной точки, следует учитывать все его преимущества и недостатки, тщательно продумать последствия от возможных аварийных ситуаций.

Подключение с помощью низкоомного сопротивления

Среди многих видов нейтралей часто используется заземление через резистор с незначительной номинальной величиной. Они нашли широкое применение на территории Беларуси, России. Логично в таких схемах задействовать высокоомный резистор (RB-режим), который задает низкие уровни перенапряжений при ОЗЗ.

В других случаях при заземлении нейтральной точки задействуются комбинированные способы ее подсоединения посредством применения индуктивности (RB-режим и LB).

Более подробное изучение обозначенных подходов показывает, что резисторы высокоомного типа характеризуются внушительными размерами. К тому же они отличаются значительными ценами и массой. Однако и обустройство дугогасящих реакторов отличается своими особенностями и недостатками. Поэтому при выборе режима, поддерживаемого низкоомным резистором, следует провести тщательные расчеты и исчисления с учетом обозначенных факторов.

Существует два типа проведения низкого заземления. В первом случае выполняется установка резонансного резисторного приспособления, с помощью которого срабатывает защита от токов при ОЗЗ. Что касается второго варианта, он предполагает использование заземленных схем посредством индуктивности. Они направлены на обеспечение защиты в случае фазных двойных замыканий.

При резистивном подключении стоит принимать во внимание дополнительные токи в нейтрали, которые могут стать причиной прерывания емкостных значений ОЗЗ до 3 раз и более. Индуктивные или реактивные схемы по уровню своего заземления не должны превышать общее значение электротоков, исходящих от двойных замыканий.

Исходя из ПУЭ, обозначенные выше рабочие режимы могут быть кратковременными или длительными. Последний вариант предполагает расположение заземляющих деталей в единую цепь, в которой нейтраль функционирует на постоянной основе.

Именно такой способ подключения, на что указывают правила устройства электрических установок, допустим только при выполнении качественного заземления с показателем RЗ ≤ 0,5 Ом. Подобный подход эффективен с точки зрения трудовых затрат и экономических соображений.

Рассредоточенное и комбинированное заземление нейтрали городских кабельных электрических сетей напряжением 6-10 кВ

2. Другие способы заземления нейтрали городских кабельных

электрических сетей

2.1. Рассредоточенное и комбинированное заземление нейтрали городских

кабельных электрических сетей напряжением 6-10 кВ

В Республике Беларусь в 60-х годах группой ученых во главе с В. К. Плюгачёвым впервые было предложено рассредоточенное заземление нейтрали (РЗН) [1] (рис.2.1) распределительных сетей. Принципиальное отличие режима РЗН от всех известных до этого в нашей стране и за рубежом способов заземления заключается в полной изоляции от земли нейтральных точек силовых трансформаторов центров питания и отсутствии там каких-либо заземлённых нейтралей силового оборудования (искусственных нейтральных точек и т.п.). Сущность способа РЗН состоит в заземлении только части потребительских трансформаторов путём непосредственного присоединения их нейтралей к контурам заземления трансформаторных подстанций. Это позволяет на практике достигнуть выполнения условия эффективного заземления нейтрали во всех точках распределительной сети. При этом, по мнению авторов, заземляя определённую суммарную мощность потребительских трансформаторов можно обеспечить такую величину тока однофазного замыкания на землю,  которая с одной стороны будет менее 500 А (т.е. в сети будет выполняться условие малого тока замыкания на землю), а с другой стороны обеспечит необходимую для надёжной работы релейной защиты от однофазных повреждений величину аварийного тока в начале линии. Кроме того, разработчики доказали возможность успешного электроснабжения потребителей в сетях с РЗН при неполнофазных режимах, после отключения повреждённой фазы линии однофазным коммутирующим аппаратом. Считалось,
что указанные возможности в распределительных сетях можно реализовать при заземлении на каждой распределительной линии не менее 50 % потребительских трансформаторов (в том числе всех трансформаторов на концевых участках и присоединениях линий) [1] суммарной мощностью в зависимости от величины желаемого тока однофазного замыкания от 900 до 1500 кВА [7].

Таким образом, режим РЗН совмещает преимущества, как изолированной нейтрали, так и глухого заземления и заземления нейтрали через малое токоограничивающее сопротивление (рис.2.2).

С одной стороны, в сетях с РЗН, как и в сетях с глухим заземлением, выполнение условия эффективного заземления нейтрали в сочетании с возможностью немедленного автоматического отключения замыкания на землю позволяет выполнять фазную изоляцию линий и оборудования на фазное напряжение. Если эта изоляция рассчитана на линейное напряжение, то выполнение указанных условий приводит к значительному увеличению срока службы и надёжности работы кабельных линий и оборудования. С другой стороны, в сетях с РЗН, как и в сетях с заземлением нейтрали через малое токоограничивающее сопротивление, на удельную повреждаемость под рабочим напряжением и срок службы кабельных линий и коммутирующей аппаратуры будет благоприятно влиять относительно невысокий уровень токов замыкания на землю. Поэтому, следует ожидать, что в городских кабельных сетях с РЗН срок службы и надёжность работы линий, оборудования и коммутирующей аппаратуры будут выше, чем в аналогичных сетях с нейтралью, заземлённой наглухо или через токоограничивающее сопротивление.

В городских кабельных сетях существенную значимость имеют следующие недостатки традиционных способов заземления нейтрали, исключить которые можно путем применения рассредоточенного заземления. При заземлении существующих сетей с изолированной или компенсированной нейтралями традиционными способами необходимы существенные дополнительные капитальные затраты на осуществления заземления распределительной сети в центрах питания. При заземлении наглухо или через токоограничивающее сопротивление необходима замена имеющих схему соединения обмоток на стороне низшего напряжения «треугольник» силовых трансформаторов центров питания на трансформаторы со схемой соединения на этой стороне «звезда с нулем». При использовании искусственного заземления (рис.2.3) в центрах питания необходима установка специальных заземляющих искусственных нейтральных точек, представляющих собой специальный заземляющий трансформатор с реактивным сопротивлением не более 30 Ом без вторичной обмотки (рис.2.4). Первичная обмотка такого трансформатора располагается на пятистержневом магнитопроводе. На трёх его внутренних стержнях имеются обмотки, соединённые по схеме “звезда с нулём ”, а передвижение крайних стержней позволяет регулировать величину сопротивления нулевой последовательности в достаточно широких пределах. Такие нейтральные точки обладают некоторыми дополнительными потерями энергии холостого хода, а также сложны и требуют существенных затрат на их приобретение и монтаж. Использование рассредоточенного заземления позволяет исключить отмеченные капитальные затраты при переводе существующей сети в режим работы с заземлённой нейтралью.

Режимы нейтрали современных распределительных сетей 6-35 кВ. Защита от перенапряжений.

1. Аналитический обзор существующих способов заземления нейтрали сетей 6-35 кВ.

Теория · Изолированная нейтраль. История возникновения. Достоинства и недостатки сетей с изолированной нейтралью.

Самостоятельная работа

Теория · Нейтраль, заземленная через дугогасящий реактор. Достоинства и недостатки способа. Нейтраль, заземленная через резистор (высокоомный и низкоомный). Выбор тока замыкания на землю.

Тест

2. Низкоомное резистивное заземление нейтрали в распределительной сети.

Теория · Обоснование способа заземления нейтрали при реконструкции сетей 6-10 кВ.

Самостоятельная работа

Теория · Выбор оборудования для резистивного заземления нейтрали. Расчет и выбор параметров срабатывания релейной защиты от однофазных замыканий на землю.

Тест

3. Обзор свойств систем с резонансным заземлением нейтрали. Резонансное заземление нейтрали в практике различных стран.

Теория · Преимущества работы системы с резонансным заземлением нейтрали. Опыт эксплуатации.

Самостоятельная работа

Теория · Сравнение с другими методами снижения числа отключений. Улучшение заземлений. Обеспечение надежности электроснабжения потребителей. Практические результаты.

Самостоятельная работа

Теория · Практика заземления в различных странах. Статистика и основные тенденции.

Тест

4. Внутренние перенапряжения и защита изоляции в сетях 6-35 кВ.

Теория · Напряжение смещения нейтрали при различии емкостных проводимостей фаз сети на землю.

Самостоятельная работа

Теория · Перенапряжения при коммутациях с учетом реальных характеристик выключателей. Перенапряжения при возникновении двухфазных коротких замыканий. Феррезонансные процессы в цепях трансформаторов напряжения и контроля изоляции.

Тест

5. Автоматическое управление режимами компенсации емкостных токов.

Теория · Контроль за степенью компенсации. Косвенный и прямой контроль.Искуственная несимметрия. Введение в нейтраль вспомогательного напряжения.

Самостоятельная работа

Теория · Автоматическая настройка. Реле типа компесометра. Автоматическая настройка по максимуму смещения нейтрали.

Тест

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.

Методы нейтрального заземления

Методы заземления

1. Заземление — введение 1. Заземление — введение

в энергосистеме, заземление или заземление. Средство. ) или какую-либо электрическую часть системы (например, нейтральную точку в системе, соединенной звездой, один проводник вторичной обмотки трансформатора и т. д.) с землей, т. е. с землей. Это соединение с землей может осуществляться через проводник или какой-либо другой элемент цепи (например,грамм. резистор, автоматический выключатель и т. д.), в зависимости от ситуации, заземление или заземление дает два основных преимущества. Во-первых, он обеспечивает защиту энергосистемы. Например, если нейтраль системы, соединенной звездой, заземлена через автоматический выключатель, а замыкание фазы на землю произойдет на какой-либо одной линии, через автоматический выключатель будет протекать большой ток короткого замыкания. Автоматический выключатель разомкнется, чтобы изолировать неисправную линию. Это защищает энергосистему от вредных последствий неисправности.Во-вторых, заземление электрооборудования обеспечивает безопасность лиц, работающих с оборудованием. Например, при нарушении изоляции произойдет прямой контакт токоведущего провода с металлической частью (т. е. рамой) оборудования. Любой человек, соприкоснувшийся с металлическими частями этого оборудования, подвергнется опасному поражению электрическим током, которое может привести к летальному исходу. В этой главе мы обсудим важность заземления или заземления в линии энергосистемы, уделяя особое внимание заземлению нейтрали.

 

Концепция заземления

 

Процесс соединения металлического каркаса (т. подключенная система, один проводник вторичной обмотки трансформатора и т. д.) к земле (т.е. почве) называется заземлением или заземлением. Странно, но факт, что заземление электрических систем является менее понятным аспектом энергосистемы.Тем не менее, это очень важная тема. Если заземление выполняется систематически в линии энергосистемы, мы можем эффективно предотвратить аварии и повреждения оборудования энергосистемы, и в то же время можно поддерживать непрерывность питания. Заземление или заземление можно классифицировать как: (i) заземление оборудования (ii) заземление системы. Заземление оборудования связано с заземлением нетоковедущих металлических частей электрооборудования. С другой стороны, заземление системы означает заземление некоторой части электрической системы, например.грамм. заземление нейтрали звездообразной системы на электростанциях и подстанциях.

 

2. Заземление нейтрали

 

Процесс соединения нейтрали 3-фазной системы с землей (т.е. грунтом) непосредственно или через какой-либо элемент цепи называется заземлением. Заземление нейтрали обеспечивает защиту персонала и оборудования. Это связано с тем, что при замыкании на землю путь тока завершается через заземленную нейтраль и защитные устройства (например,грамм. предохранитель и т. д.) срабатывают для изоляции неисправного проводника от остальной системы. Эта точка показана на рис.


На рис. показана трехфазная система, соединенная звездой с заземленной нейтралью. Предположим, что в линии R в точке F возникает одиночное замыкание на землю. Это приведет к протеканию тока по пути заземления, как показано на рис.1. Обратите внимание, что ток течет от фазы R к земле, затем к нейтральной точке N и обратно к фазе R. Поскольку полное сопротивление пути тока низкое, по этому пути протекает большой ток.Этот большой ток сожжет предохранитель в фазе R и изолирует неисправную линию R. Это защитит систему от вредного воздействия неисправности. Одной из важных особенностей заземленной нейтрали является то, что разность потенциалов между проводником под напряжением и землей не превышает фазного напряжения системы, т. е. остается почти постоянной.

 

Преимущества заземления нейтрали

Ниже приведены преимущества заземления нейтрали.е. они остаются почти постоянными.

 

(ii) Устранены высокие напряжения из-за возникновения дуги на земле.

 

 

(iii) Реле защиты могут использоваться для защиты от замыканий на землю. В случае замыкания на землю на какой-либо линии сработает защитное реле, чтобы изолировать неисправную линию.

 

(iv) Перенапряжения, вызванные молнией, отводятся на землю.

 

 

(v) Обеспечивает большую безопасность персонала и оборудования.

 

(vi)  Обеспечивает повышенную надежность обслуживания.

(VII) Расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание снижаются

3. Методы нейтрального заземления

Методы, обычно используемые для заземления нейтральной точки 3-фазной системы. :

(i) твердые или эффективные заземления

(II) сопротивление заземления

(iii) реактивное заземление

(iv) Peterson-катушка заземления

Выбор метода заземление зависит от многих факторов, включая размер системы, напряжение системы и используемую схему защиты.

 

(i) Твердое заземление


Когда нейтральная точка 3-фазной системы (например, 3-фазный генератор, 3-фазный трансформатор и т. д.) напрямую соединена с землей (т.е. ) по проводу с пренебрежимо малым сопротивлением и реактивным сопротивлением называется сплошным заземлением или эффективным заземлением. На рис. показано надежное заземление нейтральной точки. Поскольку нейтральная точка напрямую соединена с землей через провод, нейтральная точка удерживается под потенциалом земли при любых условиях.Следовательно, в условиях неисправности напряжение любого проводника относительно земли не будет превышать нормальное фазное напряжение системы.


Преимущества

Надежное заземление нейтрали имеет следующие преимущества:

(i) Нейтраль эффективно удерживается при потенциале земли.

 

(ii) Когда замыкание на землю происходит на любой фазе, результирующий емкостной ток IC находится в противофазе по фазе с током замыкания IF .Два потока полностью компенсируют друг друга. Таким образом, не может возникнуть замыкание на землю или перенапряжение. Рассмотрим замыкание на землю в линии B, как показано на рис. Емкостные токи, протекающие в исправных фазах R и Y, равны IR и IY соответственно. Результирующий емкостной ток IC представляет собой векторную сумму IR и IY. В дополнение к этим емкостным токам источник питания также обеспечивает ток короткого замыкания IF . Этот ток короткого замыкания пойдет от точки повреждения к земле, затем к нейтральной точке N и обратно к точке повреждения через неисправную фазу.Путь IC является емкостным, а путь IF — индуктивным. Два тока находятся в противофазе и полностью компенсируют друг друга. Следовательно, не может возникнуть явление замыкания на землю или условия перенапряжения.

 

(iii) При замыкании на землю на любой фазе системы фазное напряжение неисправной фазы становится равным нулю. Однако напряжения между фазой и землей оставшихся двух здоровых фаз остаются при нормальном фазном напряжении, поскольку потенциал нейтрали фиксируется на уровне потенциала земли.Это позволяет изолировать оборудование по фазному напряжению. Поэтому происходит экономия на стоимости оборудования.

 

(iv) Становится проще защищать систему от часто возникающих замыканий на землю. При замыкании на землю на любой фазе системы большой ток замыкания протекает между точкой замыкания и заземленной нейтралью. Это позволяет легко управлять реле замыкания на землю.

 

Недостатки

Ниже перечислены недостатки сплошного заземления:

 

большое количество тяжелых потрясений.Это приводит к тому, что система становится нестабильной.

 

(ii) Жесткое заземление приводит к большим токам замыкания на землю. Поскольку неисправность должна быть устранена автоматическими выключателями, большие токи замыкания на землю могут вызвать подгорание контактов автоматического выключателя.

 

(iii) Увеличенный ток замыкания на землю приводит к большим помехам в соседних линиях связи.

 

Применение

 

Твердое заземление обычно используется там, где импеданс цепи достаточно высок, чтобы поддерживать ток замыкания на землю в безопасных пределах.Данная система заземления применяется на напряжение до 33 кВ с суммарной мощностью не более 5000 кВА.

 

(ii) Сопротивление заземления

 

Чтобы ограничить величину тока замыкания на землю, общепринятой практикой является подключение нейтрали трехфазной системы к земле через a. резистор. Это называется сопротивлением заземления. Когда нейтральная точка трехфазной системы (например, трехфазного генератора, трехфазного трансформатора и т.) соединен с землей (т. е. почвой) через резистор, это называется резистивным заземлением. На рис. показано заземление нейтрали через резистор R. Значение R не должно быть ни очень низким, ни очень высоким. Если значение сопротивления заземления R очень низкое, ток замыкания на землю будет большим, и система станет похожей на систему жесткого заземления.

 

С другой стороны, если сопротивление заземления R очень велико, условия системы становятся похожими на систему с незаземленной нейтралью.Значение R выбрано таким образом, чтобы ток замыкания на землю


был ограничен безопасным значением, но все еще достаточным для срабатывания системы защиты от замыкания на землю. На практике выбирается такое значение R, которое ограничивает ток замыкания на землю до 2-кратного нормального тока полной нагрузки заземленного генератора или трансформатора.

 

Преимущества

Ниже приведены преимущества резистивного заземления:

 

i) Ток замыкания на землю мал из-за наличия сопротивления заземления.Поэтому помехи в коммуникационных цепях уменьшаются.

 

ii) Повышает стабильность системы.

 

Недостатки

Ниже приведены недостатки резистивного заземления:

 

(ii) Эта система дороже, чем система с глухим заземлением.

 

(iii) При замыканиях на землю в сопротивлении заземления выделяется большое количество энергии. Иногда становится трудно рассеять эту энергию в атмосферу.

 

Применение

 

Используется в системе, работающей при напряжении от 2,2 кВ до 33 кВ с мощностью источника питания более 5000 кВА.

 

(iii) Реактивное заземление


В этой системе реактивное сопротивление вставлено между нейтралью и землей, как показано на рис.Реактивное сопротивление предназначено для ограничения тока замыкания на землю. Изменяя реактивное сопротивление заземления, можно изменить ток замыкания на землю, чтобы получить условия, аналогичные условиям сплошного заземления. Этот метод в настоящее время не используется из-за следующих

 

одинаковые условия неисправности.

 

(ii) При неисправности возникают высокие переходные напряжения.

 

(IV) Дугогасительное заземление (или резонансное заземление)

 

Мы видели, что емкостные токи ответственны за возникновение дуги. Эти емкостные токи текут потому, что между каждой линией и землей существует емкость. Если индуктивность L соответствующего значения подключена параллельно емкости системы, то ток замыкания IF, протекающий через L, будет находиться в противофазе с емкостным током IC системы.Если L отрегулирован так, что IL= Ic, то результирующий ток в месте повреждения будет равен нулю. Это состояние известно как резонансное заземление. Когда значение L дугогасительной катушки таково, что ток короткого замыкания IF точно уравновешивает емкостной ток Ic, это называется резонансным заземлением.


Значение L для резонансного заземления. При резонансном заземлении система ведет себя как незаземленная нейтральная система. Таким образом, полное линейное напряжение появляется на конденсаторах CR и CY



Exp.(i) дает значение индуктивности L дугогасительной катушки для резонансного заземления.

 

Преимущества

Заземление катушки Петерсона имеет следующие преимущества:

 

(i) 90 0 0 Катушка Петерсона полностью предотвращает любые повреждения при искрении 90 002.

 

(ii) Катушка Петерсона имеет преимущества системы с незаземленной нейтралью.

 

Недостатки

Заземление катушки Петерсона имеет следующие недостатки:Следовательно, индуктивность L катушки Петерсона требует подстройки.

 

(ii) Линии должны быть транспонированы.

Типы заземления нейтрали в распределительных сетях

Типы заземления нейтрали в распределительных сетях:

 Введение:
  • В начале энергосистемы были в основном незаземленными нейтралью из-за того, что первое замыкание на землю не требовало отключения системы.Внеплановое отключение при первом замыкании на землю было особенно нежелательно для непрерывных технологических процессов. Этим энергосистемам требовались системы обнаружения заземления, но локализация неисправности часто оказывалась сложной задачей. Несмотря на достижение первоначальной цели, незаземленная система не обеспечивала контроля переходных перенапряжений.
  • Между проводниками системы и землей в типичной распределительной системе существует емкостная связь. В результате эта последовательная резонансная LC-цепь может создавать перенапряжения, значительно превышающие междуфазное напряжение, при повторяющихся повторных замыканиях одной фазы на землю.Это, в свою очередь, снижает срок службы изоляции, что может привести к отказу оборудования.
  • Системы заземления нейтрали аналогичны предохранителям в том смысле, что они ничего не делают, пока что-то в системе не выйдет из строя. Затем, подобно предохранителям, они защищают персонал и оборудование от повреждений. Ущерб возникает из-за двух факторов: как долго длится неисправность и насколько велик ток короткого замыкания. Реле заземления отключают выключатели и ограничивают продолжительность неисправности, а резисторы заземления нейтрали ограничивают величину тока короткого замыкания.

 

Важность заземления нейтрали:
  • Существует множество вариантов заземления нейтрали для энергосистем низкого и среднего напряжения.Нейтральные точки трансформаторов, генераторов и вращающихся механизмов по отношению к сети заземления обеспечивают контрольную точку нулевого напряжения. Эта защитная мера предлагает много преимуществ по сравнению с незаземленной системой, такой как
  • .
  1. Уменьшенная величина переходных перенапряжений
  2. Упрощенное определение места замыкания на землю
  3. Улучшенная защита системы и оборудования от сбоев
  4. Сокращение времени и затрат на техническое обслуживание
  5. Повышенная безопасность для персонала
  6. Улучшенная молниезащита
  7. Уменьшение частоты отказов.

Способ заземления нейтрали:
  • Существует пять способов заземления нейтрали.
  1. Раскопанная нейтральная система
  2. Система с твердой нейтралью и заземлением.
  3. Система заземления нейтрали с сопротивлением. Резонансная система заземления нейтрали.
    1. Заземление с низким сопротивлением.
    2. Высокоомное заземление.
  4. Система резонансного заземления.
  5. Заземление трансформатора заземления.

 

(1) Системы с незаземленной нейтралью:
  •  В незаземленной системе нет внутреннего соединения между проводниками и землей.Однако в системе существует емкостная связь между проводниками системы и прилегающими заземленными поверхностями. Следовательно, «незаземленная система» на самом деле является «емкостно-заземленной системой» благодаря распределенной емкости.
  • При нормальных условиях эксплуатации эта распределенная емкость не вызывает проблем. На самом деле это выгодно, потому что фактически устанавливает нейтральную точку для системы; В результате фазные проводники испытывают нагрузку только при фазном напряжении над землей.
  • Но проблемы могут возникнуть в условиях замыкания на землю. Замыкание на землю на одной линии приводит к тому, что полное междуфазное напряжение появляется во всей системе. Таким образом, на всей изоляции в системе присутствует напряжение, в 1,73 раза превышающее нормальное напряжение. Эта ситуация часто может вызывать отказы старых двигателей и трансформаторов из-за пробоя изоляции.

  1. После первого замыкания на землю, при условии, что оно остается единичным, цепь может продолжать работать, позволяя продолжать производство до тех пор, пока не будет запланировано удобное отключение для проведения технического обслуживания.
  1. Взаимодействие между неисправной системой и ее распределенной емкостью может привести к возникновению переходных перенапряжений (в несколько раз выше нормы) между линией и землей во время нормального переключения цепи с замыканием на землю (короткое замыкание). Эти перенапряжения могут вызвать нарушение изоляции в точках, отличных от первоначальной неисправности.
  2. Вторая ошибка на другой фазе может произойти до того, как первая ошибка будет устранена. Это может привести к очень высоким токам между линиями, повреждению оборудования и нарушению обеих цепей.
  3. Стоимость повреждения оборудования.
  4. Усложнение поиска неисправностей, включающее утомительный процесс проб и ошибок: сначала изолируют правильный фидер, затем ответвление и, наконец, неисправное оборудование. Результатом являются излишне длительные и дорогостоящие простои.

 

(2) Системы с глухозаземленной нейтралью:
  • Системы с глухозаземленным заземлением обычно используются в низковольтных приложениях с напряжением 600 вольт или ниже.
  • В системе с глухозаземленным заземлением нейтральная точка соединена с землей.
  • Solidly Neutral Grounding немного уменьшает проблему переходных перенапряжений, встречающихся в незаземленной системе, а предусмотренный путь для тока замыкания на землю находится в диапазоне от 25 до 100 % тока трехфазного замыкания в системе. Однако, если реактивное сопротивление генератора или трансформатора слишком велико, проблема переходных перенапряжений не будет решена.
  • Несмотря на то, что системы с глухозаземленным заземлением лучше незаземленных систем и ускоряют поиск повреждений, им не хватает способности заземления сопротивления ограничивать ток и дополнительной защиты, которую оно обеспечивает.
  • Для поддержания работоспособности и безопасности систем нейтраль трансформатора заземлена, а заземляющий проводник должен быть протянут от источника до самой дальней точки системы в пределах того же канала или кабелепровода. Его цель состоит в том, чтобы поддерживать очень низкий импеданс к замыканиям на землю, чтобы протекал относительно высокий ток замыкания, что гарантирует, что автоматические выключатели или предохранители быстро устранят неисправность и, следовательно, сведут к минимуму ущерб. Это также значительно снижает опасность поражения электрическим током персонала
  • Если система не имеет жесткого заземления, нейтральная точка системы будет «плавать» по отношению к земле в зависимости от нагрузки, подвергая нагрузки между фазой и нейтралью дисбалансу напряжения и нестабильности.
  • Ток однофазного замыкания на землю в системе с глухозаземленным заземлением может превышать ток трехфазного замыкания. Величина тока зависит от места повреждения и сопротивления повреждения. Один из способов уменьшить ток замыкания на землю — оставить некоторые нейтрали трансформатора незаземленными.
  • Преимущество:
  1. Основным преимуществом глухозаземленных систем является низкое перенапряжение, что делает конструкцию заземления распространенной при высоких уровнях напряжения (ВН).
  1. Эта система обладает всеми недостатками и опасностями высокого тока замыкания на землю: максимальный ущерб и помехи.
  2. На неисправном фидере отсутствует непрерывность обслуживания.
  3. Опасность для персонала высока во время неисправности, так как создаваемые напряжения прикосновения высоки.
  1. Распределенный нейтральный проводник.
  2. 3-фазное + нейтральное распределение.
  3. Использование нейтрального провода 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:
  • Заземление сопротивлением уже много лет используется в трехфазных промышленных установках и решает многие проблемы, связанные с глухозаземленными и незаземленными системами.
  • Системы заземления сопротивления
  • ограничивают токи замыкания фазы на землю. Причины для ограничения тока замыкания фазы на землю с помощью сопротивления заземления:
  1. Для уменьшения эффектов горения и плавления неисправного электрического оборудования, такого как распределительные устройства, трансформаторы, кабели и вращающиеся машины.
  2. Для снижения механических напряжений в цепях/оборудовании с токами короткого замыкания.
  3. Для снижения опасности поражения персонала электрическим током из-за случайного замыкания на землю.
  4. Для уменьшения опасности взрыва дуги или вспышки.
  5. Для уменьшения кратковременного провала сетевого напряжения.
  6. Для одновременного контроля кратковременных перенапряжений.
  7. Для улучшения обнаружения замыкания на землю в энергосистеме.
  • Заземляющие резисторы обычно подключаются между землей и нейтралью трансформаторов, генераторов и заземляющих трансформаторов для ограничения максимального тока короткого замыкания в соответствии с Законом Ома до значения, которое не повредит оборудование в энергосистеме и обеспечит достаточный поток ток короткого замыкания для обнаружения и срабатывания реле защиты заземления для устранения неисправности.Хотя можно ограничить токи короткого замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с высоким сопротивлением, токи короткого замыкания на землю можно значительно снизить. Вследствие этого устройства защиты могут не определить неисправность.
  • Таким образом, это наиболее распространенное применение для ограничения токов однофазного замыкания с помощью резисторов заземления нейтрали с низким сопротивлением приблизительно до номинального тока трансформатора и/или генератора.
  • Кроме того, ограничение токов короткого замыкания до заданных максимальных значений позволяет разработчику избирательно координировать работу защитных устройств, что сводит к минимуму нарушение работы системы и позволяет быстро определить место повреждения.
  • Существует две категории сопротивления заземления:

(1) Заземление с низким сопротивлением.

(2) Заземление с высоким сопротивлением.

  • Ток замыкания на землю, протекающий через любой тип резистора при замыкании одной фазы на землю, увеличивает фазное напряжение двух оставшихся фаз. В результате номинальные характеристики изоляции проводников и разрядников для защиты от перенапряжений должны основываться на линейном напряжении . Это временное увеличение фазного напряжения также следует учитывать при выборе двух- и трехполюсных выключателей, устанавливаемых в низковольтных системах с заземлением через сопротивление.
  • Увеличение фазного напряжения, связанное с токами замыкания на землю, также препятствует подключению нагрузки фаза-нейтраль непосредственно к системе. Если присутствуют нагрузки от линии к нейтрали (например, освещение 277 В), они должны обслуживаться системой с глухим заземлением. Этого можно добиться с помощью изолирующего трансформатора, который имеет трехфазную первичную обмотку треугольником и трехфазную четырехпроводную вторичную обмотку звездой
  • .
  • Ни одна из этих систем заземления (с низким или высоким сопротивлением) не снижает опасность дугового разряда, связанную с межфазными замыканиями, но обе системы значительно снижают или практически устраняют опасность дугового разряда, связанную с межфазными замыканиями.Оба типа систем заземления ограничивают механические нагрузки и уменьшают термические повреждения электрического оборудования, цепей и аппаратов, по которым течет ток КЗ.
  • Разница между заземлением с низким сопротивлением и заземлением с высоким сопротивлением зависит от восприятия и поэтому четко не определена. В общем случае 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.
  • Лучшим различием между двумя уровнями может быть только тревога и отключение. Система только сигнализации продолжает работать с одним замыканием на землю в системе в течение неопределенного периода времени. В системе отключения замыкание на землю автоматически устраняется защитными реле и устройствами отключения цепи. Системы только сигнализации обычно ограничивают ток NGR до 10 А или меньше.
  • Номинал 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 номинальном напряжении.
  3. 3.    Время: «время включения», в течение которого резистор может работать без превышения допустимого повышения температуры.

(A). Заземление с низким сопротивлением:
  • Заземление с низким сопротивлением используется в крупных электрических системах, где требуются большие инвестиции в капитальное оборудование или длительный выход оборудования из строя имеет значительные экономические последствия, и оно обычно не используется в системах низкого напряжения, поскольку ограниченный ток замыкания на землю слишком велик. низким для надежной работы расцепителей или предохранителей.Это затрудняет достижение селективности системы. Кроме того, заземленные системы с низким сопротивлением не подходят для 4-проводных нагрузок и, следовательно, не используются в коммерческих приложениях
  • .
  • Резистор подключается от точки нейтрали системы к земле и обычно рассчитан на то, чтобы пропускать только от 200 А до 1200 А тока замыкания на землю. Должен протекать достаточный ток, чтобы защитные устройства могли обнаружить неисправную цепь и отключить ее, но не настолько большой ток, чтобы вызвать серьезное повреждение в месте повреждения.

  • Поскольку импеданс заземления имеет форму сопротивления, любые переходные перенапряжения быстро гасятся, и все явления переходных перенапряжений больше не применимы. Хотя теоретически возможно применение в системах с низким напряжением (например, 480 В), значительное количество системного напряжения падает на заземляющем резисторе, но недостаточно напряжения на дуге, вызывающей протекание тока, для надежного обнаружения неисправности. По этой причине заземление с низким сопротивлением не используется для низковольтных систем (линейное напряжение менее 1000 вольт).
  • Преимущества:
  1. Ограничивает фазные токи на землю до 200–400 А.
  2. Снижает ток дуги и, в некоторой степени, ограничивает опасность вспышки дуги, связанную только с условиями тока дуги фаза-земля.
  3. Может ограничивать механические повреждения и тепловые повреждения короткозамкнутых обмоток трансформаторов и вращающихся машин.
  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 проводников и разрядники для защиты от перенапряжений
  5. должны быть рассчитаны на основе междуфазного напряжения. Нагрузки между фазой и нейтралью должны обслуживаться через изолирующий трансформатор.
  • Используемый: До 400 ампер в течение 10 секунд обычно встречается в системах среднего напряжения.

(B).Заземление с высоким сопротивлением:
  • Заземление с высоким сопротивлением почти идентично заземлению с низким сопротивлением, за исключением того, что величина тока замыкания на землю обычно ограничена 10 амперами или менее .Заземление с высоким сопротивлением выполняет две задачи.
  • Во-первых, величина тока замыкания на землю достаточно мала, чтобы в точке замыкания не было нанесено заметного ущерба. Это означает, что неисправная цепь не должна отключаться в автономном режиме при первом возникновении неисправности. Это означает, что если неисправность действительно возникает, мы не знаем, где она находится. В этом отношении он работает так же, как незаземленная система.
  • Во-вторых, он может контролировать явление кратковременного перенапряжения, присутствующее в незаземленных системах, если спроектировано должным образом.
  • В условиях замыкания на землю сопротивление должно преобладать над зарядной емкостью системы, но не до такой степени, чтобы допускать протекание избыточного тока и тем самым исключать непрерывную работу
  • Системы заземления с высоким сопротивлением (HRG) ограничивают ток короткого замыкания в одной из фаз системы или дугового разряда на землю, но на более низких уровнях, чем системы с низким сопротивлением.
  • В случае замыкания на землю HRG обычно ограничивает ток до 5–10 А.
  • HRG рассчитаны на непрерывный ток, поэтому описание конкретного устройства не включает номинальную выдержку времени. В отличие от NGR, ток замыкания на землю, протекающий через HRG, обычно не имеет значительной величины, чтобы привести к срабатыванию устройства перегрузки по току. Поскольку ток замыкания на землю не прерывается, необходимо установить систему обнаружения замыкания на землю.
  • Эти системы включают обходной контактор, подключенный к части резистора, который пульсирует (периодически открывается и закрывается).Когда контактор разомкнут, ток замыкания на землю протекает через весь резистор. Когда контактор замкнут, часть резистора шунтируется, что приводит к несколько более низкому сопротивлению и несколько более высокому току замыкания на землю.
  • Во избежание кратковременных перенапряжений размер резистора HRG должен быть таким, чтобы величина тока замыкания на землю , которую блок пропускает, превышала зарядный ток электрической системы. Как правило, зарядный ток оценивается в 1 А на 2000 кВА мощности системы для низковольтных систем и 2 А на 2000 кВА мощности системы при 4.16кВ.
  • Эти расчетные зарядные токи увеличиваются при наличии ограничителей перенапряжения. Каждый набор подавителей, установленных в системе низкого напряжения, дает примерно 0,5 А дополнительного зарядного тока, а каждый набор подавителей, установленных в системе 4,16 кВ, добавляет 1,5 А дополнительного зарядного тока.
  •  Расчетный зарядный ток системы мощностью 3000 кВА при напряжении 480 В будет составлять 1,5 А. Добавьте один комплект ограничителей перенапряжений, и общий зарядный ток 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. Обеспечивает обнаружение повреждений с высоким импедансом в системах со слабым емкостным соединением с землей
  2. Некоторые замыкания фазы на землю устраняются автоматически.
  3. Сопротивление нейтральной точки можно выбрать, чтобы ограничить возможные переходные процессы перенапряжения до 2.5-кратное максимальное напряжение основной частоты.
  4. Ограничивает фазные токи на землю до 5–10 А.
  5. Снижает ток дуги и практически устраняет опасность дугового разряда, связанную только с условиями дугового разряда между фазой и землей.
  6. Устраняет механические повреждения и может ограничивать тепловые повреждения короткозамкнутых обмоток трансформаторов и вращающихся машин.
  7. Предотвращает работу устройств перегрузки по току до тех пор, пока не будет найдена 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 зарядным током около 5,5 А или меньше и не должно применяться в системах 15 кВ, если не используется надлежащее релейное заземление».
  9. Изоляция проводников и разрядники для защиты от перенапряжений
  10. должны быть рассчитаны на основе междуфазного напряжения. Нагрузки между фазой и нейтралью должны обслуживаться через изолирующий трансформатор.
  1. Генерирует значительные токи замыкания на землю в сочетании с сильным или умеренным емкостным соединением с землей. Затраты.
  2. Требуется система обнаружения замыкания на землю, чтобы уведомить инженера объекта о возникновении условия замыкания на землю.

(4) Система с резонансным заземлением:
  • Добавление индуктивного сопротивления от точки нейтрали системы к земле — это простой способ ограничить имеющееся замыкание на землю от значения, близкого к максимальной мощности 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 нейтрали может быть подключен между нейтралью трансформатора и системой заземления станции.
  • Система, в которой хотя бы одна нейтраль соединена с землей через
  1. Индуктивное реактивное сопротивление.
  2. Катушка Петерсена / Дугогасящая катушка / Нейтрализатор замыкания на землю.
  • Ток, генерируемый реактивным сопротивлением при замыкании на землю, приблизительно компенсирует емкостную составляющую тока однофазного замыкания на землю и называется резонансной системой заземления.
  • Система почти никогда не настраивается точно, т. е. реактивный ток не точно равен емкостному току замыкания на землю системы.
  • Система, в которой индуктивный ток немного превышает емкостной ток замыкания на землю, имеет чрезмерную компенсацию. Система, в которой индуцированный ток замыкания на землю немного меньше емкостного тока замыкания на землю, считается недостаточно компенсированным
  • .
  • Однако опыт показал, что это индуктивное сопротивление по отношению к земле резонирует с шунтирующей емкостью системы по отношению к земле в условиях дугового замыкания на землю и создает очень высокие переходные перенапряжения в системе.
  • Для контроля переходных перенапряжений конструкция должна позволять не менее 60 % трехфазного тока короткого замыкания протекать в условиях подземного КЗ.
  • Пример. Доступен заземляющий реактор на 6000 ампер для системы с мощностью 10000 ампер при трехфазном коротком замыкании. 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 нейтралью системы и землей и рассчитана таким образом, что емкостный ток при замыкании на землю компенсируется индуктивным током, пропускаемым катушкой Петерсена .Небольшой остаточный ток останется, но он настолько мал, что любая дуга между поврежденной фазой и землей не будет поддерживаться, и неисправность погаснет. Незначительные замыкания на землю, такие как поломка штыревого изолятора, могут быть устранены в системе без прерывания питания. Кратковременные неисправности 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», вводя дополнительные 180° фазного тока в нейтраль через катушку Петерсона.Таким образом, ток короткого замыкания снижается практически до нуля. Такие системы известны как «Резонансное заземление с компенсацией нулевой последовательности» и могут рассматриваться как частный случай реактивного заземления.
  • Резонансное заземление может снизить ЭПР до безопасного уровня. Это связано с тем, что катушка Петерсена часто может эффективно действовать как NER с высоким импедансом, что значительно снижает любые токи замыкания на землю и, следовательно, также любые соответствующие опасности ЭПР (например, напряжения прикосновения, шаговые напряжения и передаваемые напряжения, включая любые опасности ЭПР, воздействующие на близлежащие телекоммуникационные сети).
  • Преимущества:
  1. Небольшой реактивный ток замыкания на землю, не зависящий от емкости системы между фазой и землей.
  2. Включает обнаружение неисправностей с высоким импедансом.
  1. Риск обширных активных потерь от замыканий на землю.
  2. Высокие затраты.

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

Заключение:
  • Системы заземления сопротивления имеют много преимуществ по сравнению с системами с глухим заземлением, включая снижение опасности дугового разряда, ограничение механических и тепловых повреждений, связанных с неисправностями, 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-конструктор/консультант должен учитывать конкретные требования к номинальным характеристикам изоляции проводников, номинальным характеристикам разрядников, номинальным характеристикам однополюсного режима работы выключателя и способу обслуживания нагрузок фаза-нейтраль.

Сравнение систем заземления нейтрали:
Состояние Незаземленный С твердым заземлением Низкое сопротивление с заземлением Высокоомное заземление Реактивное заземление
Устойчивость к переходным перенапряжениям Хуже Хорошо Хорошо Лучший Лучший
Повышение напряжения на 73 % при замыкании на землю Бедный Лучший Хорошо Бедный  
Защищенное оборудование Хуже Бедный Лучше Лучший Лучший
Безопасность персонала Хуже Лучше Хорошо Лучший Лучший
Надежность обслуживания Хуже Хорошо Лучше Лучший Лучший
Стоимость обслуживания Хуже Хорошо Лучше Лучший Лучший
Простота обнаружения первого замыкания на землю Хуже Хорошо Лучше Лучший Лучший
Позволяет разработчику координировать защитные устройства Невозможно Хорошо Лучше Лучший Лучший
Снижение частоты отказов Хуже Лучше Хорошо Лучший Лучший
Осветительный разрядник Тип незаземленной нейтрали Тип заземления нейтрали Тип незаземленной нейтрали Тип незаземленной нейтрали Тип незаземленной нейтрали
Ток замыкания фазы на землю в процентах от тока трехфазного замыкания Менее 1% Варьируется, может быть 100% или больше от 5 до 20 % Менее 1% от 5 до 25%

Артикул:

  • Майкл Д.Сил, ЧП, старший инженер по спецификациям GE.
  • Стандарт IEEE 141-1993, «Рекомендуемая практика распределения электроэнергии на промышленных предприятиях»
  • Дон Селкирк, П.Инг, Саскатун, Саскачеван Канада

Нравится:

Нравится Загрузка…

Родственные

О Jignesh.Parmar (BE, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Jignesh Parmar завершила M.Tech (управление энергосистемой), BE (электрика). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в области передачи-распределения-обнаружения хищения электроэнергии-электротехнического обслуживания-электрических проектов (планирование-проектирование-технический анализ-координация-выполнение). В настоящее время он работает в одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмадабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Electrical Mirror», «Electrical India», «Lighting India», «Smart Energy», «Industrial Electrix» (Australian Power Publications).Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные электрические программы на основе Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знаком с английским, хинди, гуджарати и французским языками. Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновить себя по различным инженерным темам.

Способы заземления нейтрали (заземление нейтрали)

Заземление нейтрали, также называемое заземлением нейтрали, представляет собой метод, используемый для защиты энергосистемы от аномального тока короткого замыкания, поэтому стабильность энергосистемы не пострадает.Различные методы заземления нейтрали (нейтрального заземления) обсуждаются ниже.

Как вырабатывается энергия от солнечной панели?

Твердое заземление

В твердотельном заземлении нейтральная точка заземляется непосредственно на землю металлическим соединением или проводом, сопротивление или реактивность которого пренебрежимо малы. В ненормальных условиях ток неисправности протекает через нейтраль, соединенную с землей. На здоровые фазы ток короткого замыкания не повлияет.

На следующем рисунке показано сплошное заземление.

Твердое заземление – методы заземления нейтрали

Пусть R, Y и B — три фазы. Предположим, что на фазе B произошло короткое замыкание. В методе твердого заземления ток короткого замыкания протекает через нейтраль, которая соединена с землей. На здоровые фазы ток короткого замыкания не повлияет.

Недостатки сплошного заземления:

1. Высокий ток короткого замыкания может сделать систему нестабильной.

2. Ток повреждения может мешать соседним системам.

3. Автоматические выключатели плохо переносят высокие токи короткого замыкания.

Для устранения недостатков можно использовать быстродействующие выключатели.

Этот метод подходит только для напряжения ниже 33 кВ.

Как производится энергия на ветряной электростанции?

Заземление сопротивлением

В резистивном заземлении нейтральная точка не заземляется напрямую, вместо этого это было сделано с использованием токоограничивающего резистора.В ненормальных условиях ток повреждения протекает через нейтраль через токоограничивающий резистор. Здоровые фазы остаются здоровыми и не подвержены влиянию тока короткого замыкания.

На следующем рисунке показано сопротивление заземления.

www.zzoomit.com

Пусть R, Y и B — три фазы. Предположим, что на фазе B произошло короткое замыкание. В режиме сопротивления заземления ток короткого замыкания протекает через нейтраль через токоограничивающий резистор. На здоровые фазы ток короткого замыкания не повлияет.

Преимущества резистивного заземления

1. Можно свести к минимуму помехи от соседних систем.

2. Сведена к минимуму опасность возникновения дуги на землю.

3. Стабильность системы может быть улучшена.

Этот метод подходит для систем с напряжением в диапазоне от 2,2 кВ до 33 кВ.

Как производится электроэнергия на гидроэлектростанции?

Реактивное заземление

При реактивном заземлении нейтральная точка заземляется через реактивное сопротивление.В ненормальных условиях ток повреждения протекает через реактивное сопротивление, которое подключено между нейтралью и землей.

Представление схемы реактивного заземления показано на рисунке.

Реактивное заземление

Пусть R, Y и B — три фазы. Предположим, что на фазе B произошло замыкание. Ток замыкания будет протекать через нейтраль через реактивное сопротивление. На здоровые фазы ток короткого замыкания не повлияет.

Недостатки реактивного заземления

Увеличение реактивного сопротивления увеличивает переходный процесс.Этот метод используется только в случае удовлетворительной цели и меньшего бюджета.

Как производится энергия на атомной электростанции?

Заземление дугогасительной катушки

Эта система также называется резонансным заземлением. Эта система состоит из катушки Петерсона, или дугогасительной катушки, или нейтрализатора замыкания на землю, функция которого заключается в самогашении дугового замыкания на землю, а в случае устойчивых замыканий он должен снижать ток замыкания на землю до низкого значения, чтобы система могла обеспечить мощность с заземлением одной линии.

Система работает по принципу, когда индуктивность и емкость соединены параллельно, между ними возникает резонанс, и благодаря резонансным характеристикам ток замыкания может быть уменьшен или нейтрализован.

Пусть R, Y и B — три фазы. На рисунке показано, что неисправность возникла на фазе B. Катушка отводилась для выбора реактивного сопротивления в соответствии с длиной линии передачи.

Дугогасящая катушка Заземление

Следующее выражение используется для оценки реактивного сопротивления катушки L = 1/ (3*ꙍ* ꙍ *C)

Автоматический выключатель будет замыкаться и размыкаться автоматически во время тока короткого замыкания с помощью цепи отключения.

Этот метод заземления используется в линии передачи высокого класса. Основной целью этого метода заземления является защита энергосистемы от тока короткого замыкания, возникающего из-за молнии.

Как производится электроэнергия на теплоэлектростанции?

Заземление трансформатора напряжения

При этом методе заземления однофазный трансформатор напряжения подключается к нейтральной точке. Теперь система действует как система с изолированной нейтралью.Трансформатор напряжения обеспечивает заземление с очень высоким реактивным сопротивлением. Отвод импульсов используется между землей и нейтралью для предотвращения повышения напряжения.

Заземление трансформатора напряжения

Предположим, что на фазе B возникла неисправность. Ток неисправности проходит через однофазный трансформатор. Также предусмотрен делитель перенапряжения для предотвращения повышения напряжения.

Устранено перенапряжение, возникающее из-за замыкания на землю.

Заземляющий трансформатор

В случае, если трансформаторы или генераторы соединены треугольником или если нет возможности для нейтральной точки, нейтральная точка может быть создана с помощью заземляющего трансформатора, соединенного звездой.Эти трансформаторы не имеют вторичной обмотки, и каждая фаза первичной обмотки состоит из двух равных частей. Есть три ветви с каждой конечностью имеет две обмотки.

Этот метод подходит для рабочего напряжения от 2,2 кВ до 3,3 кВ. В случае отсутствия заземляющего трансформатора можно использовать трансформатор звезда-треугольник.

 

Также проверьте:

Роль реле защиты в защите энергосистемы.

Как производится электроэнергия на гидроэлектростанции?

Меры предосторожности, которые необходимо соблюдать при обращении с бытовыми приборами.

 

 

Концепция заземления нейтрали — электрические концепции

Концепция заземления системы чрезвычайно важна, поскольку она влияет на восприимчивость системы к скачкам напряжения, определяет типы нагрузок, которые может выдержать система, и помогает определить требования к защите системы.

Схема заземления системы определяется заземлением источника питания . Для коммерческих и промышленных систем типы источников питания обычно делятся на четыре широкие категории:

Коммунальная служба – Заземление системы обычно определяется конфигурацией вторичной обмотки вышестоящего трансформатора коммунальной подстанции.

Генератор – Заземление системы определяется конфигурацией обмотки статора.

Трансформатор – Заземление системы в системе, питаемой от трансформатора, определяется конфигурацией вторичной обмотки трансформатора.

Заземление нейтрали обычно бывает трех типов:

Каждый из методов заземления служит определенной цели, и в зависимости от наших потребностей мы используем любой из методов заземления.

Системы с глухим заземлением:

Система с глухим заземлением является наиболее распространенной и одной из наиболее часто используемых систем.Наиболее часто используемой конфигурацией является глухозаземленная звезда, поскольку она поддерживает нагрузки от однофазной фазы к нейтрали. В этом методе заземления точка звезды напрямую соединена с землей.

На приведенном ниже рисунке показано соотношение между фазным и линейным напряжением для системы с глухозаземленным заземлением.

 

Из приведенного выше рисунка видно, что напряжение системы относительно земли фиксируется фазным напряжением обмотки.Это означает, что уровень изоляции оборудования между фазой и землей должен быть равен фазному напряжению, которое составляет 57,7 % (100/1,732 = 57,7 %) фазного напряжения. Это также означает, что система менее чувствительна к переходным процессам между фазами и землей. Это очень важное преимущество системы Solidly Ground.

Общей характеристикой системы с глухим заземлением является то, что короткое замыкание на землю вызывает протекание большого тока короткого замыкания.Это состояние известно как замыкание на землю. Как видно из рисунка ниже, напряжение на поврежденной фазе понижено, и в поврежденной фазе протекает большой ток, поскольку сопротивление фазы и короткого замыкания малы.

 

Напряжение и ток на двух других фазах не изменяются. Таким образом, надежно заземленная система поддерживает большой ток замыкания на землю. По статистике 90-95% всех коротких замыканий в системе связаны с замыканием на землю.

Возникновение замыкания на землю в глухозаземленной системе требует как можно более быстрого устранения замыкания.Это основной недостаток системы с глухим заземлением по сравнению с другими типами систем заземления.

Система с глухим заземлением очень эффективно снижает вероятность переходных процессов между фазами и землей. Однако для этого система должна быть эффективно заземлена. Одним из показателей эффективности заземления системы является отношение доступного тока замыкания на землю к доступному трехфазному току замыкания. Для эффективно заземленных систем это соотношение обычно составляет не менее 60 %.

Подводя итог,

Система с глухозаземленным заземлением является наиболее популярной, требуется там, где необходимо питание однофазных фазных нагрузок, и имеет наиболее стабильные характеристики напряжения фаза-земля. Однако большой ток замыкания на землю является недостатком и может снижать надежность системы.

Системы с заземлением через сопротивление:

В методе заземления сопротивления нейтральная точка соединяется с землей с помощью резистора. Резистор рассчитан на то, чтобы обеспечить непрерывный ток 1-10 А в случае замыкания на землю.

 

Размер резистора должен быть меньше или равен величине зарядной емкости системы относительно земли. Если резистор имеет такой размер, заземленная система с высоким сопротивлением обычно не восприимчива к большим переходным перенапряжениям, которые могут возникнуть в незаземленной системе.

Если ток замыкания на землю отсутствует, векторная диаграмма для системы такая же, как и для системы с глухозаземленным заземлением. Однако, если замыкание на землю происходит на одной фазе, реакция системы будет такой, как показано на рисунке ниже.Как видно из рисунка ниже, ток замыкания на землю ограничивается заземляющим резистором.

 

Если предположить, что Z A (полное сопротивление обмотки) и Z F (полное сопротивление повреждения) очень малы по сравнению со значением сопротивления резистора заземления R, то ток замыкания на землю приблизительно равен — напряжение нейтрали поврежденной фазы, деленное на R. Напряжение поврежденной фазы относительно земли в этом случае будет равно нулю, а неповрежденное фазное напряжение относительно земли составит 173 % от их значений при отсутствии замыкания на землю.

Ток замыкания на землю недостаточно велик для его устранения путем отключения системы. Следовательно, заземленная система с высоким сопротивлением имеет в этом отношении те же эксплуатационные преимущества, что и незаземленная система.

Реактивное заземление:

Система с реактивным заземлением — это система, в которой нейтральная точка заземлена через импеданс с высокой индуктивностью. Реактивное заземление находится между эффективным заземлением и резонансным заземлением (будет обсуждаться в следующем посте).Реактивное сопротивление позволяет удерживать ток короткого замыкания в безопасных пределах. Этот метод заземления используется там, где зарядный ток высок, например, в конденсаторных батареях, линейных реакторах, используемых для контроля напряжения линии передачи и т. д.

Заземление нейтрали | Преимущества | Методы заземления нейтрали

Заземление нейтрали:

Процесс соединения нейтральной точки трехфазной системы с землей (т. е. грунтом) либо напрямую, либо через какой-либо элемент цепи (например,грамм. сопротивление, реактивное сопротивление и т. д.) называется заземлением нейтрали.

Заземление нейтрали обеспечивает защиту персонала и оборудования. Это связано с тем, что при замыкании на землю путь тока завершается через заземленную нейтраль, а защитные устройства (например, предохранитель и т. д.) срабатывают для изоляции неисправного проводника от остальной системы. Этот момент показан на рис. 26.10.

На рис. 26.10 показана трехфазная система, соединенная звездой с заземленной нейтралью (т.е.нейтральная точка соединена с землей). Предположим, что в линии R в точке E возникает замыкание на землю. Это приведет к протеканию тока по пути заземления, как показано на рис. 26.10. Обратите внимание, что ток течет от фазы R к земле, затем к нейтральной точке N и обратно к фазе R. Поскольку полное сопротивление пути тока низкое, по этому пути протекает большой ток.

Этот большой ток сожжет предохранитель в фазе R и изолирует неисправную линию R. Это защитит систему от вредного воздействия (например,грамм. повреждение оборудования, поражение персонала электрическим током и т. д.) неисправности. Одной из важных особенностей заземленной нейтрали является то, что разность потенциалов между проводником под напряжением и землей не превышает фазного напряжения системы, т. е. остается почти постоянной.

Преимущества заземления нейтрали:

Ниже приведены преимущества заземления нейтрали:

  • Напряжения здоровых фаз не превышают линейных напряжений e.они остаются почти постоянными.
  • Устранены высокие напряжения из-за замыкания на землю.
  • Защитные реле могут использоваться для защиты от замыканий на землю. В случае замыкания на землю на какой-либо линии сработает защитное реле, чтобы изолировать неисправную линию.
  • Перенапряжения, вызванные молнией, отводятся на землю.
  • Обеспечивает большую безопасность персонала и оборудования.
  • Обеспечивает повышенную надежность обслуживания.
  • Сокращение расходов на эксплуатацию и обслуживание.

Преимущества незаземленной нейтрали:
  • В случае замыкания на землю на одной линии, две здоровые фазы продолжат питать нагрузку в течение короткого периода времени.
  • Снижены помехи линиям связи из-за отсутствия нулевой последовательности

Преимущества системы с незаземленной нейтралью незначительны по сравнению с преимуществами системы с заземленной нейтралью.Поэтому современные трехфазные системы работают с заземленными нейтральными точками.

Методы заземления нейтрали:

Для заземления нейтрали трехфазной системы обычно используются следующие методы:

  1. Надежное или эффективное заземление
  2. Заземление сопротивлением
  3. Реактивное заземление
  4. Заземление катушки Петерсона

Выбор метода заземления зависит от многих факторов, включая размер системы, напряжение системы и используемую схему защиты.

методов заземления нейтрали при каждом уровне напряжения | Цепь

Следующие пункты подчеркивают практику заземления нейтрали при каждом уровне напряжения электрической цепи.

1. Как правило, на каждом уровне напряжения предусмотрено заземление с одной нейтралью. Между генерацией и распределением существует несколько уровней напряжения. На каждом уровне напряжения предусмотрено одно заземление [Рис. 12.12 (б)]

2. Заземление осуществляется на стороне источника, а не на стороне нагрузки.

3. Каждая основная секция шины заземлена.

4. (a) Нейтрали генераторов заземляются через сопротивление для ограничения тока короткого замыкания статора. Значение резистора определяет процент незащищенной обмотки генератора. Синхронные двигатели и синхронные конденсаторы имеют реактивное заземление.

(b) Если несколько генераторов подключены к общей нейтральной шине, шина соединяется с землей через одно заземляющее устройство.Разъединители можно использовать для заземления нужных генераторов на нейтральную шину.

(c) Если несколько генераторов работают параллельно, заземляется только одна нейтраль генератора. Это делается для того, чтобы избежать интерференции токов нулевой последовательности.

(d) На электростанции предусмотрено заземление как минимум двух генераторов, хотя одновременно используется только один. Нейтраль другого генератора заземляется, когда первый генератор не работает.

(e) При наличии одного или двух источников питания в цепи заземления не используется коммутационное оборудование.

5. В целях защиты нейтральная точка звезды силового трансформатора обычно заземляется.

6. Вторичные стороны защитных трансформаторов тока и трансформаторов тока, соединенные звездой, заземляются в одной точке. Это обеспечивает стабильную нейтраль, правильное измерение напряжения и тока, кВтч и кВА на вторичной стороне контрольно-измерительных приборов.

7. Для цепей от 3,3 кВ до 33 кВ используются резистивные или реактивные заземления. Но для низких напряжений до 600 В и для высоких напряжений свыше 33 кВ применяют сплошные или эффективные заземления.Эффективное заземление ограничивает напряжения здоровых фаз до значений между фазой и нейтралью в случае замыканий на землю, а также устраняет замыкания на землю. Эффективное заземление нейтрали вызывает большие токи замыкания на землю, но современные системы защиты очень чувствительны и быстро работают, так что повреждения устраняются за очень короткое время.

Выбор метода заземления нейтрали для стационарной системы электроснабжения среднего напряжения на атомной электростанции

‘) переменная голова = документ.getElementsByTagName(«голова»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove(«расширенный») var form = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») документ.querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(«.Информация о цене») var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») переключать.addEventListener(«щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный toggle.setAttribute(«aria-expanded», !expanded) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption.classList.удалить («расширить») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = window.fetch && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Модальный: ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) modal.domEl.addEventListener («закрыть», закрыть) функция закрыть () { form.querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.установить атрибут ( «действие», formAction.replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.interceptFormSubmit( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { форма.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма.отправить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) документ.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { if (document.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { мероприятие.предотвратить по умолчанию () документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { вар buyboxWidth = buybox.offsetWidth ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») вар форма = вариант.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключить.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») форма.скрытый = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.

0 comments on “Способы заземления нейтрали: Заземление нейтрали в сетях – типы, схемы согласно требованиям ПУЭ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.