Режимы работы нейтралей в электроустановках. Виды нейтралей в электроустановках

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.

Режимы нейтрали, система IT

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.

Режимы нейтрали, система Т.Т.

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).

Режимы нейтрали, система TN-C

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».

Режимы нейтрали, система TN-S

Рисунок 4. Система TN-S.

5. Частично четырёх, и частично пятипроводная сеть с глухо заземлённой нейтралью – сеть TN – C – S.

Режимы нейтрали,система TN-C-S

Рисунок 5. Система TN-C-S.

Предлагаем вашему вниманию видеоролик о системах заземления. Системы заземления по ПУЭ.

elektrika-24.narod.ru

Режимы работы нейтралей в электроустановках

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 111Следующая ⇒

Нейтралью электроустановки называют общую точку обмотки генератора или трансформатора соединенной в звезду. Нейтральная точка может быть изолированной или заземленной. Это в значительной степени определяет условия работы электроустановки, уровень изоляции, токи короткого замыкания, значения напряжения перенапряжения.

По режиму нейтрали электрические сети и электроустановки делят на четыре группы:

- сети с изолированными нейтралями;

- сети с резонансно-заземленными нейтралями;

- сети с эффективно-заземленными нейтралями;

- сети с глухозаземленными нейтралями.

Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная электрическая сеть напряжением выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4.

Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической сети определяется отношением разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты и подобные им устройства, имеющие большое сопротивление.

Заземлением называется преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

К сетям с изолированными нейтралями и сетям с резонансно-заземленными нейтралями относятся сети напряжением 3, 6, 10, 35кВ.

Соединение обмоток оборудования треугольником и звездой с изолированной нейтралью в сетях создают сети изолированной нейтралью.

Соответственно в сетях с изолированными нейтралями в нормальном режиме напряжение фаз относительно земли симметричны. Емкостная составляющая линий сетей обычно не превышает 5А. В случае замыкания на землю напряжение фаз возрастают до линейного значения . С учетом емкостной составляющей тока напряжение поврежденной фазы выше нуля, практически несколько меньше фазного, если замыкание проходит через некоторое переходное сопротивление.

Поэтому при однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью треугольник напряжений не искажается и потребители, включенные на междуфазное напряжение продолжают работу. При этом необходимо учесть, что изоляция фаз должна быть рассчитана на междуфазное напряжение. В электроустановках до 35 кВ стоимость изоляции позволяет некоторое удорожание по отношении к стоимости основного оборудования подстанций, поскольку не является определяющей. В то же время работа с замкнутой на землю фазой в одной точке, опасна замыканием в другой точке сети. Поэтому в сетях с изолированной нейтралью необходим постоянный контроль изоляции и сигнализация о ее повреждениях.

Работа сети с изолированной нейтралью применяется и при напряжении до 1кВ. Эти сети обеспечивают высокий уровень электробезопасности и их применяют для передвижных установок, торфяных разработок и шахт. Для защиты от пробоя изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений в нейтрали или в каждой фазе трансформатора устанавливается пробивной предохранитель.

Если в указанных сетях ток замыкания на землю выше допустимых норм, то для снижения тока в сетях применяется заземление нейтралей через дугогасящие реакторы это сеть с резонансно-заземленными нейтралями. Дугогасящие реакторы L1 и L2 должны устанавливаться на узловых подстанциях, связанных с компенсируемой сетью не менее чем тремя линиями, на рисунке 2.13 показано их расположение. При компенсации сетей генераторного напряжения реакторы располагают вблизи генераторов.

Рисунок 2.13 - Подключение дугогасящих реакторов в сетях с резонансно-заземленными нейтралями

При подключении дугогасящих реакторов через специальные трансформаторы или трансформаторы собственных нужд по мощности соизмеримые с мощностью реакторов, необходимо учитывать их взаимное влияние. Это влияние сказывается в уменьшении действительного тока компенсации по сравнению с номинальным током из-за наличия последовательно включенного с реактором сопротивления обмоток трансформатора.

где - номинальный ток дугогасящего реактора,

- напряжение КЗ трансформатора,

- номинальная мощность трансформатора.

Особенно резко ограничивающее действие обмоток трансформатора проявляется при использовании схемы соединений Y/Y, заземление нейтрали показано на рисунке 2.14а. Так при однофазных КЗ на землю индуктивное сопротивление примерно в 10 раз больше, чем при междуфазных КЗ.

Поэтому реактор лучше подключать к трансформатору со схемой Y/D. Но следует иметь ввиду, что он создает при однофазном КЗ дополнительную нагрузку и приводит к повышению нагрева.

Допустимая мощность реактора при условии, соsj@1

где - максимальная мощность нагрузки.

При допустимой перегрузке трансформатора мощность реактора

Сети 110кВ и выше относятся к сетям с эффективно заземленной нейтралью. В выборе способа заземления нейтрали определяющим фактором является стоимость изоляции, схема заземления нейтрали на рисунке 2.14б.

а) б)

Рисунок 2.14 - Заземление нейтралей в сетях

а) с резонансно - заземленной, б) с эффективно – заземленной

Применение эффективного заземления нейтрали при однофазных КЗ создает напряжение в исправных фазах примерно 0,8 междуфазного в нормальном режиме. Это основное преимущество таких сетей. Недостатки эффективного заземления нейтрали

1) При однофазном КЗ образуется короткозамкнутый контур через землю и нейтраль источника с малым сопротивлением, что создает большие токи. Для предотвращения последствий необходима быстродействующая релейная защита. Поскольку большая часть однофазных КЗ в таких сетях является самоустраняющейся, то эффективно применение устройств автоматического повторного включения (АПВ).

2) Для отвода больших значений тока КЗ необходимо сооружение сложных контуров заземления распределительных устройств.

3) При большом количестве заземленных нейтралей трансформаторов ток однофазного КЗ может превысить ток трехфазного. В таком случае для его снижения применяется разземление нейтралей на 110-220кВ.

Сети с глухо заземлённой нейтралью выполняются на напряжение до 1000В. Это сети, приближенные к технологическому оборудованию, требования, к безопасности которых высокие. Питание трехфазных и однофазных приемников в этих сетях выполняется одновременно. Чтобы обеспечить питание однофазных приемников от нулевой глухо заземлённой точки применяется нулевой рабочий проводник.

mykonspekts.ru

Режимы работы нейтралей в электроустановках

Б.7.1 Режим работы нейтрали

Цель дисциплины – подготовка студентов к автоматизированной обработке данных, полученных в результате исследования различных физических процессов, протекающих к электротехнологических, электрических, электронных и прочих устройствах при различных режимах нейтрали.

Задачами изучения дисциплины являются приобретение навыков работы с электрооборудованием с различным режимом работы нейтрали, приобретение знаний в области способов представления и обработки информации.

В результате изучения дисциплины студент должен:

уметь: систематизировать полученные в ходе эксплуатации данные; отображать их в доступном виде; правильно представлять их в графическом виде; выбирать различные виды графического представления информации для точного отображения характера происходящих процессов; выбирать методы и способы обработки технической информации; математически описывать характер физических процессов;

знать: основные принципы работы с изучаемым электрооборудованием; методы и способы обработки и представления статистических данных; математические, табличные, графические способы представления различной информации при эксплуатации электрических систем;

владеть: навыками работы распространенных программных продуктов для инженерных расчетов и проектирования, основными принципами представления и обработки информации.

Содержание дисциплины. Основные разделы.

Режимы работы нейтралей в электроустановках

Нейтралями электроустановок называют общие точки трехфазных обмоток генераторов или трансформаторов, соединенных в звезду.

В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы:

1)сети с незаземленными (изолированными) нейтралями;

2) сети с резонансно-заземленными (компенсированными) нейтралями;

3) сети с эффективно заземленными нейтралями;

4) сети с глухозаземленными нейтралями.

Согласно требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ, гл. 1.2).

Сети с номинальным напряжением до 1 кВ, питающиеся от понижающих трансформаторов, присоединенных к сетям с Uном> 1 кВ, выполняются с глухим заземлением нейтрали. Сети с Uном до 1 кВ, питающиеся от автономного источника или разделительного трансформатора (по условию обеспечения максимальной электробезопасности при замыканиях на землю), выполняются с незаземленной нейтралью.

Сети с Uном = 110 кВ и выше выполняются с эффективным заземлением нейтрали (нейтраль заземляется непосредственно или через небольшое сопротивление).

Сети 3 — 35 кВ, выполненные кабелями, при любых токах замыкания на землю выполняются с заземлением нейтрали через резистор.

Сети 3—35 кВ, имеющие воздушные линии, при токе замыкания не более 30 А выполняются с заземлением нейтрали через резистор.

Компенсация емкостного тока на землю необходима при значениях этого тока в нормальных условиях:

- в сетях 3 - 20 кВ с железобетонными и металлическими опорами ВЛ и во всех сетях 35кВ - более 10 А;

- в сетях, не имеющих железобетонных или металлических опор ВЛ:

при напряжении 3 - 6 кВ - более 30 А;

при 10 кВ - более 20 А;

при 15 - 20 кВ - более 15 А;

- в схемах 6 - 20 кВ блоков генератор - трансформатор - более 5А.

При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется установка не менее двух заземляющих дугогасящих реакторов.

Электротехнические установки напряжением выше 1 кВ согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) разделяются на установки с большими токами замыкания на землю (сила тока однофазного замыкания на землю превышает 500 А) и установки с малыми токами замыкания на землю (сила тока однофазного замыкания на землю меньше или равна 500 А).

В установках с большими токами замыкания на землю нейтрали присоединены к заземляющим устройствам непосредственно или через малые сопротивления. Такие установки называются установками с глухозаземленной нейтралью.

В установках, имеющих малые токи замыкания на землю, нейтрали присоединены к заземляющим устройствам через элементы с большими сопротивлениями. Такие установки называются установками с изолированной нейтралью.

В установках с глухозаземленной нейтралью всякое замыкание на землю является коротким замыканием и сопровождается большим током.

В установках с изолированной нейтралью замыкание одной из фаз на землю не является коротким замыканием (КЗ).

Прохождение тока через место замыкания обусловлено проводимостями (в основном, емкостными) фаз относительно земли.

Выбор режима нейтрали в установках напряжением выше 1 кВ производится при учете следующих факторов: экономических, возможности перехода однофазного замыкания в междуфазное, влияние на отключающую способность выключателей, возможности повреждения оборудования током замыкания на землю, релейной защиты и др.

В электрических сетях РАО ЕЭС России приняты следующие режимы работы нейтрали:

электрические сети с номинальными напряжениями 6...35 кВ работают с малыми токами
замыкания на землю;
при небольших емкостных токах замыкания на землю - с изолированными нейтралями;
при определенных превышениях значений емкостных токов - с нейтралью, заземленной
через дугогасящий реактор.

Если в одной из фаз трехфазной системы, работающей с изолированной нейтралью, произошло замыкание на землю, то напряжение ее по отношению к земле станет равным нулю, а напряжение остальных фаз по отношению к земле станет равным линейному, т. е. увеличится в 3 раз. Ток замыкания на землю будет небольшим, поскольку вследствие изоляции нейтрали отсутствует замкнутый контур для его прохождения. Ток замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью будет небольшим и не вызовет аварийного отключения линии. Таким образом, изоляция нейтрали источника питания обеспечивает надежность электроснабжения, так как не отражается на работе потребителей.

Однако в сетях с большими емкостными токами на землю (особенно в кабельных сетях) в месте замыкания возникает перемежающаяся дуга, которая периодически гаснет и вновь зажигается, что наводит в контуре с активными, индуктивными и емкостными элементами э.д.с, превышающие номинальные напряжения в 2,5...3 раза. Такие напряжения в системе при однофазном замыкании на землю недопустимы. Чтобы предотвратить возникновение перемежающихся дуг между нейтралью и землей включают индуктивную катушку с регулируемым сопротивлением.

Повышение напряжения по отношению к земле в неповрежденных фазах при наличии слабых мест в изоляции этих фаз может вызвать междуфазное короткое замыкание,. Кроме того, напряжение в неповрежденных фазах повышается в 3 раз, следовательно, требуется выполнять изоляцию всех фаз на линейное напряжение, что приводит к удорожанию машин и аппаратов. Поэтому, хотя и разрешается работа сети с изолированной нейтралью при замыкании фазы на землю, его требуется немедленно обнаружить и устранить.

Электрические сети с номинальным напряжением 110 кВ и выше работают с большими токами замыкания на землю (с эффективно заземленными нейтралями).

Для автономных передвижных установок нейтраль выбирается изолированной.

Согласно "Правил устройств электроустановок" при питании стационарных электроприемников от автономных источников питания режим нейтрали источника питания и защитные меры должны соответствовать режиму нейтрали и защитным мерам, принятым в сетях стационарных электроприемников. Поэтому, для дизель-генераторов, используемых в качестве "резерва промышленной сети", нейтраль выбирается глухозаземленной.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины: ПК-2; ПК-5; ПК-8; ПК-12; ПК-15; ПК-16.

gigabaza.ru