Сеть с изолированной нейтралью это: что это такое и где она применяется

определение, схема, контроль изоляции в сетях

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

Содержание

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

Понятие изолированной нейтрали

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

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

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

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

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

Сети до 1 кВ

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

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

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

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

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

Сфера применения

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

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

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

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

Возможность передавать энергию по минимальному количеству проводов

Опасность использования при замыкании повышается

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

Сети свыше 1 кВ

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

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

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

Сфера применения

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

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

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

Электролиния может работать до 2 часов в условиях замыкания на землю

На поврежденных участках возникает относительно небольшой ток

Электрооборудование в сети нужно изолировать

При длительном замыкании возрастает риск поражения человека током

При однофазном замыкании неадекватно работает реле защиты

Из-за возникновения дуговых напряжений ускоряется износ изоляции

На участках, где наблюдаются дуговые перенапряжения, возрастает риск пробоя

Сложно найти неисправности в контуре

Изолированная и глухозаземленная нейтраль

В процессе производства, преобразования, транспортировки, распределения и потребления электроэнергии используется трехфазная симметричная система проводов. Достичь такой симметричности стало возможно путем приведения фазных и линейных напряжений в одинаковое состояние. В результате, на всех фазах образуется равномерная токовая загрузка, а также одинаковый сдвиг фаз токов и напряжений.

Во время функционирования всей этой системы рано или поздно возникают аварийные ситуации в виде обрыва провода, пробоя изоляции и прочих специфических неисправностей, приводящих к нарушениям симметрии трехфазной системы. Последствия таких нарушений должны быть устранены как можно скорее. Большую роль в этом играет степень быстродействия релейной защиты, на работу которой влияет изолированная и глухозаземленная нейтраль. Каждый из этих режимов имеет свои достоинства и недостатки и применяется в наиболее подходящих условиях. В любом случае от их состояния во многом зависит нормальное функционирование релейной защиты.

Содержание

Изолированная нейтраль

Изолированная нейтраль нашла достаточно широкое применение в отечественных энергетических системах. Данный способ заземления применяется для генераторов или трансформаторов. В этом случае их нейтральные точки не соединяются с заземляющим контуром. В распределительных сетях на 6-10 киловольт нейтральной точки может не быть вообще, поскольку соединение трансформаторных обмоток выполняется методом треугольника.

В соответствии с ПУЭ, режим изолированной нейтрали может быть ограничен емкостным током, представляющим собой ток однофазного замыкания на землю сети. Его компенсация с помощью дугогасящих реакторах предусматривается при следующих значениях:

• Ток свыше 30 ампер, напряжение 3-6 киловольт;
• Ток свыше 20 ампер, напряжение 10 киловольт;
• Ток свыше 15 ампер, напряжение 15-20 киловольт;
• Ток свыше 10 ампер, напряжение 3-20 киловольт, с металлическими и железобетонными опорами воздушных ЛЭП
• Все электрические сети с напряжением 35 киловольт.
• В блоках «генератор-трансформатор» при токе 5 ампер и генераторном напряжении 6-20 киловольт.

Компенсация тока замыкания на землю может быть заменена резистивным заземлением нейтрали с помощью резистора. В этом случае алгоритм действия релейной защиты будет изменен. Впервые заземление в режиме изолированной нейтрали было применено в электроустановках со средним значением напряжения.

Несомненным достоинством режима изолированной нейтрали является отсутствие необходимости быстрого отключения первого однофазного замыкания на землю. Кроме того, в местах повреждений образуется малый ток, при условии малой токовой емкости на землю.

Однако этот режим имеет ряд существенных недостатков, из-за которых его использование существенно ограничено.

Основные недостатки изолированной нейтрали:

• Возможные дуговые перенапряжения перемежающегося характера дуги малого тока в месте однофазного замыкания на землю.
• Повреждения могут возникнуть во многих местах по причине пробоя изоляции на других соединениях, где возникают дуговые перенапряжения. По этой причине выходят из строя сразу многие кабели, электродвигатели и другое оборудование.
• Дуговые перенапряжения воздействуют на изоляцию в течение продолжительного времени. В результате, в ней постепенно накапливаются дефекты, что приводит к снижению срока эксплуатации.
• Все электрооборудование необходимо изолировать на линейное напряжение относительно земли.
• Места повреждений довольно сложно обнаружить.
• Реальная опасность поражения людей электротоком в случае продолжительного замыкания на землю.
• При однофазных замыканиях не всегда может быть обеспечена правильная работа релейной защиты, поскольку значение реального тока замыкания полностью связано с режимом работы сети, в частности, с количеством включенных присоединений.

Таким образом, большое количество недостатков перекрывает все достоинства данного режима заземления. Однако в определенных условиях этот метод считается достаточно эффективным и не противоречит требованиям ПУЭ.

Глухозаземленная нейтраль

Более прогрессивным способом считается режим глухозаземленной нейтрали. В этом случае нейтраль генератора или трансформатора непосредственно соединяется с заземляющим устройством. В некоторых случаях соединение осуществляется с использованием малого сопротивления, например, трансформатора тока. В отличие от защитного, такое заземление нейтрали называется рабочим. Значение сопротивления заземляющих устройств, соединенных с нейтралью, не должно превышать 4 Ом в электроустановках с напряжением 380/220 вольт.

В электроустановках, где используется глухозаземленная нейтраль, поврежденный участок должен быстро и надежно отключаться в автоматическом режиме в случае возникновения замыкания между фазой и заземляющим проводником. С связи с этим, при напряжении до 1000 вольт, корпуса оборудования должны обязательно соединяться с заземленной нейтралью установок. Таким образом, обеспечивается быстрое отключение поврежденного участка в случае короткого замыкания с помощью реле максимального тока или предохранителя.

Особенности глухого заземления

Заземление нейтрали в глухом режиме предусмотрено для четырехпроводных сетей переменного тока. В таких случаях выполняется глухое заземление нулевых выводов силовых трансформаторов. Соединяются все части, подлежащие заземлению и нулевой заземленный вывод. Нулевой провод должен быть цельным, без предохранителей и каких-либо разъединяющих приспособлений.

В качестве глухозаземленной нейтрали воздушных линий с напряжением до 1 киловольта используется нулевой провод, прокладываемый вместе с фазными линиями на тех же опорах.

Все ответвления или концы воздушных линий, длиной свыше 200 метров подлежат повторному заземлению нулевого провода. То же самое касается вводов в здания, где имеются установки, подлежащие заземлению. В качестве естественных заземлителей могут использоваться железобетонные опоры, а также заземляющие устройства, защищающие от грозовых перенапряжений.

Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью

---

Филипович-Грчич, Божидар; Стипетич, Нина; Милардич, Виктор; Углешич, Иво

Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью, 2018 г. (разработка).

---

КРОСБИ ID: 929015

За исправление контактов CROSBI podršku putem web obrasca

Наслов

Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью

Автори

Филипович-Грчич, Божидар ; Стипетич, Нина ; Милардич, Виктор ; Углешич, Иво

Изворник

Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью

Врста, подврста

Остале Врсте Радова, разработка

Година

2018

Ключне Риечи

сети среднего напряжения; изолированная нейтраль; прерывистые дуговые замыкания; обнаружение и локализация замыкания на землю

Зажетак

В системе с изолированной нейтралью нейтраль не имеет преднамеренного соединения с землей, а система соединена с землей через емкости между линией и землей. Для однофазного замыкания на землю в этих системах единственный путь для протекания тока заземления проходит через распределенную емкость между линией и землей окружающей системы и двух оставшихся неповрежденных фаз поврежденной цепи. Для этих систем двумя основными факторами, ограничивающими величину тока замыкания на землю, являются емкость нулевой последовательности между линией и землей и сопротивление замыкания. Поскольку треугольник напряжения относительно невозмущен, эти системы могут оставаться в рабочем состоянии во время устойчивых коротких замыканий. При кратковременных дуговых замыканиях в точках с нулевым током неисправность может постоянно гаснуть или снова загораться, как, например, при прерывистых замыканиях, в основном в зависимости от напряжения дуги (величина и скорость его нарастания) и величины тока дуги. При более высоких значениях тока замыкания вероятность самозатухания при естественном переходе тока замыкания через нуль меньше из-за высокого переходного восстанавливающегося напряжения. Напряжение изолированной нейтральной точки вызывает явление перенапряжения, которое увеличивает риск замыкания двойной линии на землю. Прерывистые дуговые замыкания особенно опасны, поскольку они вызывают сбои в работе защитных реле и перенапряжения. В изолированных кабельных сетях среднего напряжения переходные перенапряжения могут достигать 3 p.u. сразу после возникновения неисправности, в то время как установившиеся перенапряжения могут достигать 2,0 о.е. Эти перенапряжения влияют на систему изоляции оборудования в сетях среднего напряжения, что приводит к ухудшению состояния изоляции. При отслеживании неисправности в незаземленной сети, хотя некоторые операторы просто идентифицируют неисправный фидер, рекомендуется точно определить местонахождение этой неисправности (например, поврежденный кабель или нарушение изоляции в устройстве), чтобы как можно быстрее вернуть его в работу. Принцип синхронной демодуляции можно использовать, измеряя, во-первых, ток инжекции, протекающий в фидерах (тороидальными датчиками), и, во-вторых, напряжение инжекции. Устройство контроля изоляции (IMD) подает напряжение постоянного или переменного тока низкой частоты между сетью и землей. В случае переменного тока устройство измеряет ток, протекающий обратно через импеданс изоляции сети, и вычисляет сдвиг напряжение-ток. Затем можно определить резистивную и емкостную составляющие этого тока и, таким образом, связать порог только с резистивной составляющей. Развитие этого метода отслеживания поощряется применением цифровых технологий для управления распределением электроэнергии. Этот отчет включает спецификации для оборудования среднего напряжения, способного противостоять первому повреждению (например, усиление изоляции двигателей, трансформаторов, кабелей и т. д.), а также международный опыт определения места повреждения среднего напряжения с использованием интеллектуальных устройств определения места повреждения (IFL) или аналогичных систем.

Изворни език

Английский

Знанства поручья

Электротехника

Напомена

Это исследование проводится для отдела исследований и разработок Électricité de France (EDF).

ПОВЕЗАНОСТЬ РАДЫ

---

Установо:

Факультет электротехники и машиностроения, Загреб

Citiraj ovu publikaciju:

Odaberite…CROSBI цитироватьHARVARD цитироватьBibTeX цитировать (HR)BibTeX цитировать (EN)

Филипович-Грчич, Божидар; Стипетич, Нина; Милардич, Виктор; Углешич, Иво

Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью, 2018 г. (разработка).

Филипович-Грчич, Б., Стипетич, Н., Милардич, В. и Углешич, И. (2018) Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью. Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью. Разработать.

@неизвестно{неизвестно,
автор = {Филипови\'{с}-Гр\в{с}и\'{с}, Бо\в{з}идар и Стипети\'{с}, Нина и Миларди\'{с}, Виктор и Угле \v{s}i\'{c}, Иво},
год = {2018},
ключевые слова = {сети среднего напряжения, изолированная нейтраль, кратковременные дуговые замыкания, обнаружение и локализация замыканий на землю},
title = {Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью},
ключевое слово = {сети среднего напряжения, изолированная нейтраль, прерывистое дуговое замыкание, обнаружение и локализация замыкания на землю}
}

@неизвестно{неизвестно,
автор = {Филипови\'{с}-Гр\в{с}и\'{с}, Бо\в{з}идар и Стипети\'{с}, Нина и Миларди\'{с}, Виктор и Угле \v{s}i\'{c}, Иво},
год = {2018},
ключевые слова = {сети среднего напряжения, изолированная нейтраль, кратковременные дуговые замыкания, обнаружение и локализация замыканий на землю},
title = {Изоляция сетей среднего напряжения с изолированной нейтралью},
ключевое слово = {сети среднего напряжения, изолированная нейтраль, прерывистое дуговое замыкание, обнаружение и локализация замыкания на землю}
}

---

Загрузка документации и программного обеспечения | Schneider Electric

Категория документа

3d

CAD, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

80 882

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

152 508

action_test

Оценка соответствия

6 454

цитата

Спецификации

Технические детали и характеристики нашей продукции.

146 135

box2

Руководства по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

12 327

action_duplicate

Пресс-релиз

33

прошивка_обновление

Программное и микропрограммное обеспечение

Все выпуски программного обеспечения и обновления доступны для загрузки.

2 530

action_print_preview

Решения

1 246

страница

Устойчивое развитие

236 823

action_settings1

Техническая информация

Сертификаты продукции, технические характеристики и многое другое.

243 491

earth_arrow

Обучение, мероприятия и вебинары

179

media_video

Видео

338

open_book

Белая книга

810

3d

CAD, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

80 882

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

152 508

action_test

Оценка соответствия

6 454

цитата

Спецификации

Технические детали и характеристики нашей продукции.

146 135

коробка2

Руководство по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

12 327

Посмотреть еще

3d

CAD, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

80 882

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

152 508

action_test

Оценка соответствия

6 454

цитата

Спецификации

Технические детали и характеристики нашей продукции.

146 135

box2

Руководства по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

12 327

action_duplicate

Пресс-релиз

33

firmware_upgrade

Программное обеспечение и встроенное ПО

Все выпуски программного обеспечения и обновления доступны для загрузки.