|
|
(не показано 14 промежуточных версий 3 участников) |
Строка 1: |
Строка 1: |
− | Различные элементы ([[Генератор|генераторы]], [[Трансформатор|трансформаторы]] и т.д.) [[Энергосистема|энергосистем]] имеют нейтрали, режим работы которых существенно влияет на технико-экономические показатели [[Электрические сети|электрических сетей]] (уровень изоляции, требования к оборудованию, защита от [[Короткое замыкание|коротких замыканий]] и перенапряжений и т.д.). | + | Различные элементы ([[генератор]]ы, [[трансформатор]]ы и т. д.) [[Энергосистема|энергосистем]] имеют [[Нейтраль электроустановки|нейтрали]], режим работы которых существенно влияет на технико-экономические показатели [[Электрическая сеть|электрических сетей]] (уровень изоляции, требования к оборудованию, защита от [[Короткое замыкание|коротких замыканий]] и перенапряжений и т. д.)<ref>[https://ieeexplore.ieee.org/document/6042272/ IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems — Redline, " in IEEE Std 142—2007 (Revision of IEEE Std 142—1991) — Redline, vol., no., pp.1-215, Nov. 30 2007]</ref>. |
| | | |
− | ==Общие положения==
| + | = Общие положения = |
| + | Случайное замыкание одного из проводов электрической сети с землей может явиться причиной появления значительного тока, протекающего через место повреждения и распространяющегося в земле. Если в сети имеется вторая заземлённая точка, например, заземлённая нейтраль [[Энергосистема|энергосистемы]], то ток, текущий в земле, направляется от места повреждения к этому заземлению. |
| | | |
− | Случайное замыкание одного из проводов электрической сети с землей может явиться причиной появления значительного тока, протекающего через место повреждения и распространяющегося в земле. Если в сети имеется вторая заземлённая точка, например, заземлённая нейтраль [[Энергосистема|энергосистемы]], то ток, текущий в земле, направляется от места повреждения к этому заземлению.
| + | При эксплуатации крупных [[Электрическая сеть|электрических сетей]] время от времени возникают такие однополюсные замыкания на землю. Они могут быть вызваны обрывом провода, перекрытием или пробоем изоляции, накоплением на изоляторах грязи или пыли, а также птицами, ветвями деревьев и другими посторонними предметами. Токи однополюсного [[Короткое замыкание|короткого замыкания]] распространяются на большие расстояния, как по проводам сети, так и по земле и могут стать причиной тяжёлый аварийных ситуаций в [[Энергосистема|энергосистеме]]. |
| | | |
− | При эксплуатации крупных [[Электрические сети|электрических сетей]] время от времени возникают такие однополюсные замыкания на землю. Они могут быть вызваны обрывом провода, перекрытием или пробоем изоляции, накоплением на изоляторах грязи или пыли, а также птицами, ветвями деревьев и другими посторонними предметами. Токи однополюсного [[Короткое замыкание|короткого замыкания]] распространяются на большие расстояния, как по проводам сети, так и по земле и могут стать причиной тяжёлый аварийных ситуаций в [[Энергосистема|энергосистеме]].
| + | Заземление нейтрали является рабочим заземлением, то есть обусловлено режимом работы [[Электрическая сеть|электрической сети]], в отличии от защитного заземления (применяемого для обеспечения безопасной работы в электроустановках). |
| | | |
− | Заземление нейтрали является рабочим заземлением, т.е. обусловлено режимом работы [[Электрические сети|электрической сети]], в отличии от защитного заземления (применяемого для обеспечения безопасной работы в электроустановках).
| + | В Российских [[энергосистема]]х применяются следующие режимы работы нейтрали<ref>Правила устройства электроустановок. 7-е изд, 2007, 511 стр. ISBN 5-379-00101-7, п.1.2.16.</ref>: |
| | | |
− | В Российских [[Энергосистема|энергосистемах]] [1] применяются следующие режимы работы нейтрали:
| + | # [[Изолированная нейтраль]]. |
− | | + | # [[Глухозаземленная нейтраль]]. |
− | # Изолированная нейтраль.
| + | # [[Эффективно заземленная нейтраль]]. |
− | # Глухозаземленная нейтраль. | + | # [[Нейтраль, заземленная через активное сопротивление]]: |
− | # Эффективнозаземленная нейтраль. | |
− | # Нейтраль, заземленная через активное сопротивление: | |
| #* низкоомное; | | #* низкоомное; |
| #* высокоомное. | | #* высокоомное. |
− | # Нейтраль, заземленная через дугогасящий реактор. | + | # [[Нейтраль, заземленная через дугогасящий реактор]]. |
− | | |
− | | |
− | == Изолированная нейтраль ==
| |
− | | |
− | При этом режиме работы нейтрали всех электроустановок оказываются незаземленными. Работа [[Электрические сети|электрических сетей]] напряжением 2-35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор. Компенсация ёмкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах:
| |
− | # в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ - более 10 А;
| |
− | # в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях электропередачи: более 30 А при напряжении 3-6 кВ;
| |
− | # более 20 А при напряжении 10 кВ; более 15 А при напряжении 15-20 кВ;
| |
− | # в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков генератор-трансформатор - более 5 А.
| |
− | | |
− | При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применение не менее двух заземляющих реакторов.
| |
− | | |
− | [[Файл:Напряжение_при_однофазном_замыкании_в_сети_с_изолированной_нейтралью.jpg|мини|500px|Графическое представление изменения величины напряжения здоровых фаз при однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью. Рисунок "а)" показывает исходную симметричную трёхфазную сеть, до замыкания. Рисунок "б)" показывает изменение напряжения здоровых фаз при однофазном замыкании на землю. Синими линиями показаны вектора напряжений.]]
| |
− | | |
− | == Глухозаземленная нейтраль ==
| |
− | | |
− | В электрический сетях с полностью изолированной нейтралью разность потенциалов между землей и нейтралью (центра тяжести треугольника напряжений) не является фиксированной величиной. При отсутствии каких-либо повреждений потенциал нейтрали трёхфазной симметричной системы равен потенциалу земли. В этом случае все три провода имеют одинаковый потенциал относительно земли. При замыкании одного из проводов на землю, то потенциал этого провода становится равным потенциалу земли, а потенциал нейтрали равным фазному значению напряжения. Таким образом, при однофазном замыкании потенциал нейтрали отличается от потенциала земли, а напряжение двух здоровых фаз относительно земли становится равным линейному значению напряжения. Изоляция здоровых фаз подвергается действию напряжения, превышающего его нормальное значение в <math>\sqrt{3}</math> раз.
| |
− | | |
− | Радикальным средством против изменения потенциала нейтрали и связанных с этим перенапряжений является глухое заземление нейтрали трёхфазной [[Электрические сети|электрчиеской сети]]. В сетях высокого класса напряжения оно осуществляется путём непосредственного соединения нулевой точки одного или нескольких трансформаторов. В этом случае, при замыкании на землю одного провода создаются замкнутые контуры, которые содержат только активные и индуктивные сопротивления, которые и определяю картину явления протекания тока однофазного замыкания. Ёмкостные контуры играют лишь второстепенную роль. Токи, протекающие через землю, возвращаются в [[Трансформатор|трансформатор]] через его заземлённую нейтраль; они имеют характер токов короткого замыкания. Для исключения повреждения оборудования и угрозы для жизни людей такие токи должны отключаться с наименьшей выдержкой времени.
| |
− | | |
− | Ток замыкания текущий по земле от места короткого замыкания к заземлённой нейтрали, состоит из двух составляющих, каждая из которых создаётся напряжением фазы <math>U_{\text{ф}}</math>. Первая составляющая протекает непосредственно через обмотку той фазы [[Трансформатор|трансформатора]], где произошло замыкание на землю. Её величина определяется индуктивностью <math>L_{1}</math> данного фазного стержня трансформатора. Путь второй составляющй тока проходит по двум одинаковым и параллельным ветвям через две других не повреждённых фазы к месту повреждения.
| |
− | | |
− | [[Файл:Растекание_тока_при_однофазном_замыкании_в_сети_с_глухозаземлённой_нейтралью.jpg|мини|700px|Пример растекания тока при однофазном замыкании на землю, в электрической сети с глухозаземлённой нейтралью на одном из трансформаторов.]]
| |
− | | |
− | Режим работы с глухозаземлённой нейтралью оказывается необходимым ввиду наличия в сетях автотрансформаторов, которые оказывается экономически целесообразно проектировать только с учетом глухозаземленной нейтрали. В противном случае изоляцию последовательной обмотки необходивмо рассчитывать на повышенные значения уровня напряжения. Именно этот факт приводит к удоражнию автотрансформатора и снижению его экономической эффективности применения.
| |
− | | |
− | В России работа [[Электрические сети|электрических сетей]] напряжением 110 кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так с эффективно заземленной нейтралью. [[Электрические сети|Электрические сети]] напряжением 220 кВ и выше должны работать только с глухозаземленной нейтралью. Сети классом напряжения ниже 1 кВ также являются сетями с глухозаземленной нейтралью.
| |
− | | |
− | == Эффективнозаземленная нейтраль ==
| |
− | | |
− | При режиме работы с эффективнозаземленной нейтралью, часть нейтралей электроустановок присоединяются к контуру заземления также, как и в случае глухозаземленной нейтрали, часть же электроустановок, с целью уменьшения токов [[Короткое замыкание|коротких замыканий]] К1 и К11, оказывается целесообразным часть нейтралей [[Трансформатор|трансформаторов]] оставить незаземленными. Как уже отмечалось, работа [[Электрические сети|электрических сетей]] напряжением 110 кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так с эффективно заземленной нейтралью.
| |
− | | |
− | | |
− | | |
− | == Нейтраль заземлённая через активное сопротивление ==
| |
− | | |
− | В резизстивно заземлённой системе нейтраль трансформатора или генератора подключается к контуру заземления через активное сопротивление. Вследствие чего в контуре протекания тока короткого замыкания появляется дополнительное сопротивление, что приводит к его уменьшению. Резистивное сопротивление через активное сопротивление может быть двух типов: низкоомное и высокоомное.
| |
− | | |
− | === Нейтраль, заземленная через низкоомное активное сопротивление ===
| |
− | | |
− | Никоомное сопротивление предназначено для ограничения токов замыкания на землю в диапазоне между от 100 до 1000 А.
| |
− | | |
− | | |
− | | |
− | === Нейтраль, заземленная через высокоомное активное сопротивление ===
| |
− | | |
− | В случае высокоомного заземления используется резистор с высоким значением активного сопротивления.
| |
− | | |
− | В общем случае, использование высокоомного заземления в электрчиеских сетях, где ток однофазного замыкания на землю превышает 10 А, следует избегать из-за увеличения вероятности появления электрчиеской дуги в месте замыкания.
| |
− | Преимущества выскоомного заземления
| |
− | # Однофазные замыкания на землю не требуют немедленного отключения. Это позволяет уменьшить величину недоотпуска элеткрической энергии потребителям.
| |
− | # Снижается переходное перенапряжение.
| |
− | # Упрощение [[Сигнализация однофазных замыканий на землю|обнаружения однофазных замыканий на землю]].
| |
− | # Снижение вероятности возникновения дуги, связанной с высокими величинами токов замыкания на землю.
| |
− | | |
− | Высокоомное заземление обычно используется в следующих случаях:
| |
− | # Низкие классы напряжения с высокой долей трёхфазных элеткроприёмников.
| |
− | # Средние классы напряжения в которых требуется поддержание непрерывности электроснабжения и низкими значениями ёмкостных токов.
| |
− | # Модернизация [[Электрические сети|электрических сетей]] с изолированной нейтралью, где необходимо уменьшить перенапряжения в [[Переходный режим (процесс)|переходных процессах]], вызванных замыканиями на землю.
| |
− | | |
− | | |
− | | |
− | == Нейтраль, заземленная через дугогасящий реактор ==
| |
− | | |
− | Для компенсации ёмкостных токов однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью применяются дугогосящие реакторы с ручным или автоматическим управлением.
| |
− | | |
− | Компенсация ёмкостного тока однофазного замыкания на землю должна применяться при ёмкостных токах, превышающих значения приведённые в таблице []:
| |
− | | |
− | {| class="wikitable"
| |
− | ! Номинальное напряжение электрической сети, кВ
| |
− | ! 6
| |
− | ! 10
| |
− | ! 15-20
| |
− | ! 35
| |
− | |-
| |
− | | Ёмкостной ток однофазного замыкания на землю, А
| |
− | | 30
| |
− | | 20
| |
− | | 15
| |
− | | 10
| |
− | |}
| |
| | | |
− | В сетях 6-35 кВ на железобетонных и металлических опорах должны использоваться дугогасящие реакторы при емкостном токе замыкания на землю более 10 А. Мощность дугогасящих реакторов выбирается по ёмкостному току однофазного замыкания на землю в электрической сети и должна иметь резонансную настройку.
| + | = Литература = |
| | | |
− | == Литература ==
| |
| | | |
− | # Правила устройства электроустановок. 7-е изд, 2007, 511 стр. ISBN: 5-379-00101-7, п.1.2.16.
| |
− | # [https://ieeexplore.ieee.org/document/6042272/ IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems - Redline," in IEEE Std 142-2007 (Revision of IEEE Std 142-1991) - Redline , vol., no., pp.1-215, Nov. 30 2007].
| |
| | | |
− | [[Категория:Незавершенные статьи]] | + | [[Категория:Электрическая часть станций и подстанций]] |
− | [[Категория:Статьи]]
| |