Электрическая сеть с глухозаземленной нейтралью: Глухозаземленная нейтраль

Содержание

3.4.2 Сети с глухозаземленной нейтралью.

Сеть
с глухозаземленной нейтралью называется,
нейтраль трансформатора или генератора,
присоединённая к заземляющему устройству
непосредственно или через

малое сопротивление,
сопротивление заземления нейтрали
составляет несколько Ом, что значительно
меньше сопротивления изоляции.
Проводимость заземления нейтрали :

Рисунок
3.4

Y₀=G₀=1/R₀

(3.14)

значительно больше
проводимостей фаз относительно земли

G₀>>│Y_a+
Y_b+
Y_c│
(3.15)

Тогда

или

(3. 16)

В
этом выражении можно пренебречь
сопротивлением заземления нейтрали,
так как оно не превышает 10 Ом, а
сопротивление энергетической цепи
человека не ниже 1 КОм

(3.17)

Следовательно,
касаясь к одной из фаз в сети с
глухозаземлённой нейтралью, человек
попадает под фазное напряжение, причем
ток, проходящий через него, не зависит
ни от сопротивления изоляции, ни от
емкости сети относительно земли.

Проведённый анализ
показывает, что в сети с глухозаземленной
нейтралью замыкание на землю мало
изменяет напряжение фаз относительно
земли и можно считать, что человек,
прикасающийся к исправной фазе, попадает
не под линейное, а под фазное напряжение.
Полученные выводы справедливы для сетей
с глухозаземленной нейтралью, напряжением
выше 1000В, замыкание является коротким
замыканием.

При выборе режима
нейтрали в проектируемой электрической
сети, необходимо учитывать:

электробезопасность
и возможные защитные меры.

надёжность
электроснабжения, имея в виду возможность
работы электроустановки при аварийном
замыкании на землю: экономический
фактор.

В сетях с напряжением
до 1000В применяются обе схемы: трехпроводная
с изолированной нейтралью и четырехпроводная
с глухо-заземленной нейтралью. Эксплуатация
четырех проводных сетей с изолированной
нейтралью запрещено.

Наибольшее
применение имеют четырёхпроводные сети
с напряжением 320/220 В, обеспечивающие
питание от одного источника (трансформатор,
генератор, силовой и осветительной
нагрузок). Однако однофазное прикосновение
к такой сети всегда опасно, поскольку
изоляция фаз в этом случае не влияют на
величину тока, проходящего через
человека.

Применение
трехфазных сетей напряжением 660, 380 и
220В с изолированной нейтралью для питания
только силовых нагрузок даёт преимущество
— меньшую опасность однофазного
прикосновения, поскольку при высоких
сопротивлениях изоляции и малой емкости
проводов по отношению к земле ток,
проходящий через человека, должен быть
небольшим.

В сети с
глухозаземленной нейтралью в качестве
защитной меры применяют соединение
корпусов электрооборудования с нейтралью
источников питания (зануление), что
обеспечивает быстрое отключение
повреждённой установки или участка
сети максимальной токовой защитой
вследствие однофазного короткого
замыкания.

В сетях с
глухозаземленной нейтралью автоматическое
отключение установки максимальной
токовой защитой при замыкании на корпус
или на землю в ряде производств недопустимо
по условиям технологии. Для этих целей
применяют трёхфазные сети с изолированной
нейтралью, а осветительные установки
питать от отдельного трансформатора.

В сетях с
глухозаземленной нейтралью напряжение
фаз относительно земли более стабильно,
чем в сетях с изолированной нейтралью.

Напряжение фаз с
исправной изоляцией относительно земли
при однофазном замыкании не превышает
фазного.

Преимущества и недостатки работы некомпенсированной сети с изолированной нейтралью

Подробности: Категория: Подстанции

подстанции
нейтраль
сети
среднее напряжение
режимы работы

Содержание материала

Режимы нейтрали электрических сетей
Напряжения и токи при однофазном замыкании на землю
Установившееся однофазное замыкание на землю
Переходные процессы при замыкании на землю
Перемежающееся дуговое замыкание на землю
Преимущества и недостатки работы некомпенсированной сети с изолированной нейтралью
Сеть с заземлением нейтрали через высокоомное активное сопротивление
Компенсированная сеть
Нормальный режим работы компенсированной сети, преимущества
Сети с эффективным заземлением нейтрали
Сопротивления трех последовательностей элементов сети
Феррорезонансные процессы в электрических сетях при замыкании фазы на землю
Феррорезонансные процессы в сети, возникающие при ее исправном состоянии
Нагруженный ФНПП при учете потерь в его обмотках и магнитопроводах
Мероприятия по ограничению феррорезонансных процессов в сети
Феррорезонансные процессы в сетях, нормально работающих с глухозаземленной нейтралью
Способы выполнения заземления нейтрали некомпенсированных сетей
Эффективное заземление нейтрали электрических сетей
Автоматическое замыкание на землю поврежденной фазы
Развитие принципов выполнения дугогасящих аппаратов
Конструкции дугогасящих реакторов
ДГР с переключением ответвлений обмотки под напряжением
Преимущества и недостатки ДГР различных типов
Принципы автоматической настройки компенсации емкостного тока основной частоты
АНК по фазовым характеристикам сети
Компенсация активной и гармонических составляющих тока замыкания на землю
Преимущества и недостатки основных принципов и устройств компенсации тока замыкания на землю
Ограничение напряжения нейтрали в компенсированной сети
Влияние режимов нейтрали на технико-экономические показатели электрической сети
Режим нейтрали и надежность электроснабжения потребителей
Влияние режимов нейтрали на условия безопасности в электрических сетях
Влияние режимов нейтрали на выполнение устройств селективной защиты от замыканий на землю
Выбор режимов нейтрали в сетях
Список литературы

Страница 6 из 34

Очевидным и главным преимуществом полностью изолированной нейтрали сети является простота реализации такого режима, поскольку при этом отпадает необходимость в специальных устройствах для заземления нейтрали. Однако, как видно из изложенного выше, полностью изолированной нейтрали свойственны весьма серьезные недостатки, основным из которых является возможность возникновения в сети дуговых перемежающихся замыканий на землю, сопровождающихся значительными перенапряжениями на неповрежденных фазах, большой вероятностью развития однофазных замыканий в более тяжелые повреждения и т. д.

В некомпенсированных сетях с изолированной нейтралью существует также большая вероятность возникновения феррорезонансных процессов, сопровождающихся повреждением трансформаторов напряжения и другого оборудования (см. гл. VI и VII). Предотвращение феррорезонансных процессов связано с определенными трудностями.
Несмотря на отмеченные серьезные недостатки, полностью изолированная нейтраль до настоящего времени широко применяется в сетях 6—35 кВ при небольшом емкостном токе замыкания на землю (см. предисловие), а также в сетях с напряжением до 1000 В при наличии в них электроустановок с повышенной опасностью обслуживания. В ряде случаев целесообразность применения полностью изолированной нейтрали следует считать необоснованной.

Назад
Вперёд

Назад
Вперёд

ЗАЗЕМЛЕНИЕ НЕЙТРАЛИ

1. Методы заземления нейтрали

Заземление нейтрали генераторов, передающих и распределительных сетей может быть:

С глухим заземлением
Заземление через импеданс или сопротивление
Незаземленный

Заземление нейтрали генераторов используется для защиты генератора и связанного с ним оборудования от повреждений, вызванных ненормальными электрическими условиями, для того, чтобы:

Сведение к минимуму повреждений сердечника статора, вызванных внутренними замыканиями на землю
Обеспечение чувствительных средств обнаружения замыкания на землю
Ограничение переходных перенапряжений на изоляцию статора генератора
Предельная механическая нагрузка на генератор при внешних замыканиях на землю

Общие методы заземления нейтрали генераторов:

Выбор метода заземления и компонентов зависит от сети и размера генераторов и влияет на используемые средства защиты.

Твердое основание
Заземление через сопротивление
Заземление через трансформатор с резистором, подключенным к клеммам вторичной обмотки

Нейтраль с глухозаземленной нейтралью используются в генераторах малых размеров и в генераторах, работающих от изолированной сети, так как это улучшает работу генератора при несбалансированных нагрузках.

Дизельные аварийные генераторы являются примером этого метода.

Заземление через сопротивление ограничивает токи замыкания на землю и обычно используется в генераторах средней и большой мощности

Заземление через трансформатор используется на генераторах большой мощности.

В сетях высокого напряжения (напряжением выше 52 кВ) для ограничения величины перенапряжений на оборудовании, которые могут повлиять на диэлектрические характеристики изоляционных материалов, и для уменьшения толщины изоляции обмоток по направлению к нейтральной точке, нейтральная точка трансформаторы надежно заземлены.

Для сетей с нейтралью с заземлением потенциал нейтрали близок к потенциалу земли. При возникновении неисправности ток короткого замыкания достаточно велик для мгновенного срабатывания устройств защиты

Среди технических причин для этого метода :

Плавающий потенциал на обмотках более низкого напряжения (вторичной и третичной) поддерживается на безопасном уровне.
Дуговые замыкания на землю не создают опасно высокого напряжения на здоровых фазах.
Контролируя величину тока замыкания на землю, можно контролировать индуктивные помехи между силовыми цепями и цепями связи.

Глубоко заземленный означает прямое соединение с проводником соответствующего размера от нейтрали к заземляющей сети.

Полное сопротивление не введено намеренно, кроме сопротивления самого заземляющего проводника.

Термин «эффективное заземление» часто используется для определения этого типа заземления.

В распределительных сетях среднего напряжения целью является снижение значения тока короткого замыкания между фазами на землю.

Нейтральная точка установки заземляется через сопротивление, обычно ограничивающее ток короткого замыкания до 300 А, или через импеданс, обычно катушку Петерсена .

Катушка Петерсена состоит из реактора с железным сердечником, подключенного к нейтрали трехфазной системы.

В случае неисправности емкостной зарядный ток нейтрализуется током через реактор, равным по величине, но сдвинутым по фазе на 180 градусов.

Компенсирует опережающий ток, потребляемый линейными емкостями. Коэффициент мощности разлома приближается к единице. Это облегчает гашение дуги, так как и напряжение, и ток имеют одинаковое пересечение нуля.

Для сетей с нейтралью , заземленной через полное сопротивление или сопротивление , при замыкании фазы на землю значение тока короткого замыкания зависит от значения полного сопротивления.

Напряжение между фазами без повреждений состоит из фазного напряжения и фазного напряжения.

Преимущества этого метода:

Уменьшение повреждений от плавления, горения и механического воздействия благодаря меньшему току замыкания на землю
Уменьшенная опасность вспышки дуги
Снижение мгновенных падений напряжения при замыканиях на землю

Обычно у силовых трансформаторов обмотки среднего напряжения соединены «треугольником»; для достижения нейтрального заземления необходимо сформировать искусственную нейтральную точку.

Это достигается с помощью зигзагообразного заземляющего трансформатора , как показано на рисунке ниже.

Зигзагообразный заземляющий трансформатор

Сети низкого напряжения обычно имеют нейтраль и глухозаземленную .

Незаземленные системы — это системы без заземления, за исключением устройств с высоким импедансом, таких как трансформаторы напряжения. Также необходимо учитывать емкость относительно земли каждого из фазных проводников.

Преимущества незаземленных систем заключаются в том, что единичное замыкание на землю не приводит к отключению системы, а стоимость оборудования для обнаружения замыкания на землю невелика.

Недостатками являются то, что они подвержены кратковременным перенапряжениям, а прочность изоляции оборудования, подключенного к незаземленным системам, должна быть выше, чем для заземленных систем.

Системы с незаземленной нейтралью используются, когда отключение при первой неисправности может быть опаснее, чем продолжение работы установки.

Типичными ситуациями являются больничные операционные и послеоперационные палаты.

Для сетей с незаземленной нейтралью , если изоляция в сети вне места повреждения исправна, не имеет дефектов и повреждение затрагивает только одну фазу, ток короткого замыкания не вызовет срабатывания защитных устройств.

В этом случае для обеспечения баланса 3-фазной системы потенциал нейтрали относительно земли приближается к фазному напряжению сети. Это означает, что напряжение между фазами без повреждения и землей равно междуфазному напряжению.

2. Заземление нейтрали и обнаружение замыкания на землю

Метод заземления нейтрали влияет на обнаружение замыкания на землю.

В сетях с нейтралью с глухозаземленной Замыкания фазы на землю обнаруживаются реле защиты от перегрузки по току.

В системах , заземленных по сопротивлению и полному сопротивлению, замыкания фазы на землю можно обнаружить, контролируя ток, протекающий через устройство заземления нейтрали.

Трансформатор тока (ТТ) устанавливается вокруг проводника от устройства к земле, а вторичный ток ТТ питает реле максимального тока.

В системах с заземлением через высокое сопротивление, где ток замыкания на землю низкий, реле максимального тока обнаружения замыкания на землю может инициировать аварийный сигнал, а не срабатывание.

В незаземленных системах единичное замыкание на землю не приведет к протеканию тока замыкания.

При замыкании на землю на одной из фаз напряжение относительно земли на двух исправных фазах возрастет.

Реле напряжения, измеряющие напряжение относительно земли для каждой из фаз, могут использоваться для обнаружения замыкания на землю в незаземленных системах.

Обычно требуется обеспечить обнаружение замыкания на землю в незаземленных системах.

3. Системы TT, TN и IT – низкое напряжение

В сетях низкого напряжения и в соответствии со стандартом IEC 60364-4-41 заземление нейтрали классифицируется следующим образом:

TT система электроснабжения с заземленной (заземленной) нейтралью, в которой нейтраль источника и электрооборудование заземлены (заземлены) отдельно (земля служит обратным путем для токов утечки и короткого замыкания).

TN : Заземленная (заземленная) система электроснабжения, в которой нейтраль используется для заземления оборудования. Эту систему можно разделить на:

TN-C : Заземленная (заземленная) система электроснабжения, в которой нейтраль служит защитным проводником, т. е. проводник PEN . Эту систему можно использовать только в том случае, если сечение нейтрального провода равно ≥ 10 мм2 .

TN-S : Заземленная (заземленная) система электроснабжения с отдельными нейтральным и защитным заземлением ( PE ) проводниками.

IT : Незаземленная (изолированная) система электроснабжения с распределенной нейтралью или без нее. Оборудование заземлено (заземлено).

TT system

TN system

IT system

In LV ungrounded neutral системы и 9Реле контроля изоляции 0053 обычно используется для обнаружения первого замыкания на землю.

Это реле защиты соответствует требованиям стандарта IEC 61557 .

Пульсирующий измерительный сигнал напряжения постоянного тока подается в контролируемую систему и рассчитывается сопротивление изоляции.

Этот пульсирующий измерительный сигнал изменяет свою форму в зависимости от сопротивления изоляции и емкости утечки системы.

По этой измененной форме прогнозируется изменение сопротивления изоляции.

Когда прогнозируемое сопротивление изоляции соответствует сопротивлению изоляции, рассчитанному в следующем цикле измерения, и меньше установленного порогового значения, выходные реле активируются или деактивируются в зависимости от конфигурации устройства.

Причины использования заземляющего резистора нейтрали? – Aktif

Основная цель резистора заземления нейтрали (NGR) – ограничить ток замыкания, уже присутствующий в одной линии, до замыкания на землю. Вот почему NGR в основном используются в сетях низкого и среднего напряжения (НН и СН) распределительная сеть s для обеспечения защиты генераторов и трансформаторов от разрушительных токов в случае замыкания на землю. Альтернативные системы защиты, такие как прямое заземление нейтрали и изолированная нейтраль, имеют серьезные недостатки (например, переходные перенапряжения, повреждающие токи короткого замыкания с возможным взрывом дуги и трудности локализации замыкания на землю в изолированных системах). Это не относится к системе NGR, поскольку она обеспечивает быструю реакцию для локализации неисправности и даже предотвращает перегрев. Система NGR может быть вставлена между нейтральной точкой трансформатора и землей, чтобы ограничить замыкание на землю, чтобы получить окно возможностей для быстрой локализации неисправности. Самое главное, это обеспечивает сохранность оборудования.

От прекращения подачи электроэнергии до повреждения оборудования в месте неисправности и даже преждевременного старения оборудования, причин для установки НЭР множество.

Резисторы заземления нейтрали обычно используются для ветряных турбин.

NGR снижает ток замыкания на землю до заданного значения. С правильно спроектированной системой заземления нейтрали вы можете получить преимущества как от незаземленных, так и от глухозаземленных систем. Когда мы вставляем систему NGR между нейтралью и землей в энергосистеме, она начинает обеспечивать защиту от замыканий на землю, ограничивая токи замыкания на землю до безопасного уровня. Следовательно, это гарантирует, что все электрическое оборудование в вашей энергосистеме полностью защищено. NER не только поглощают огромное количество энергии, но и рассеивают ее на время возникновения неисправности таким образом, чтобы температура не превышала ограничений. Поэтому проектирование и выбор NER чрезвычайно важны, если вы хотите защитить оборудование и обеспечить безопасность персонала.

При правильно спроектированной системе заземления нейтрали вы можете использовать как незаземленные, так и глухозаземленные системы.

Назначение резистора заземления нейтрали

Таким образом, основная цель NGR в энергосистеме — ограничить большой ток, протекающий из-за замыкания линии на землю. NGR работает как регулятор тока неисправности. Он ограничивает ток короткого замыкания сопротивлением. Таким образом, при сильном токе короткого замыкания он может легко повредить проводник, поскольку реле защиты требуют некоторого времени для надлежащей изоляции энергосистемы. На это короткое время NGR вмешивается, ограничивая внезапный поток тока короткого замыкания и преобразовывая его в тепловую энергию.

Больше интересует: распределительное устройство среднего напряжения

Aktif Group производит резистор заземления нейтрали высшего качества

Резисторы заземления нейтрали также могут помочь в работе реле замыкания на землю. Это можно сделать, контролируя и измеряя ток, протекающий через NGR. В случае замыкания на землю реле замыкания на землю отключит цепь. Резистор заземления нейтрали может помочь подключить защитное оборудование, которое обычно не может работать с большим током. Возьмем пример реле. NGR можно использовать для уменьшения тока, чтобы защитному оборудованию не приходилось работать с большим током. NGR также защищает от пробоя изоляции в электрооборудовании. Неисправности электрооборудования возникают из-за кратковременных перенапряжений, возникающих при замыкании на землю незаземленных систем. В глухозаземленных системах их уменьшению способствуют механические напряжения в аппаратах и цепях, по которым проходят токи замыкания и NGR. NGR также помогает измерять ток короткого замыкания через трансформаторы с заземлением нейтрали. Он также может работать как система сигнализации, работая с замыканием на землю. Более того, он обеспечивает достаточные уровни срабатывания, которые помогают в точном обнаружении замыкания на землю.

Силовые резисторы

Внутри резисторов заземления нейтрали Aktif

Когда вам подходит NGR?

Есть много причин для использования NGR. Вот некоторые из них:

Существует высокий риск поражения электрическим током или дуговых вспышек, представляющих опасность для персонала и оборудования

Высокие обратные токи на землю могут вызвать повреждение или электрические неисправности вашего оборудования

Существует вероятность того, что высокие обратные токи на землю начнут мешать работе вашего телекоммуникационного оборудования

NGR обеспечивает безопасность надежным, простым и селективным средством защиты

Возможны потери из-за незапланированного простоя

NGR снижает шаговое напряжение

Расходы на техническое обслуживание могут возрасти из-за устаревшего оборудования

Кроме того, это также снижает эксплуатационные расходы

Еще интересует: Тормозные резисторы

В любой электрической системе система заземления всегда играет важную роль. Чтобы избежать повреждения оборудования и иметь безопасную рабочую среду для персонала, в распределительных сетях переменного тока необходим НЭР.