Изолирана неутрална верига. Изолиран неутрален. Устройство и работа. Приложение

Електрическите мрежи, както знаете, се разделят в зависимост от класа на напрежение - до и над 1000V. Нула е обща точка на намотка за трансформатори и генератори, свързани в звезда. Ако веригата на намотката е триъгълник и е необходима нула, тогава можем да си припомним веригата. Ще разгледаме само мрежите променлив ток.

Видове неутрално заземяване в мрежи до 1 kV

IN електрически мрежинапрежение до 1000V, обичайно е да се използват три неутрални системи за заземяване - това са TN, IT, TT. Всяка от буквите има специфично значение, нека да го разберем:

Първата буква описва как неутралът на захранването е заземен.

T (terra) - заземен неутрален
I (изолирам) - неутрален е изолиран (и - изолиран, лесен за запомняне)

Втората буква показва метода за заземяване на открити проводящи части (HFC) към земята

N (неутрално) - HFC са заземени през стабилно заземената неутрала на захранването
T - HRE са заземени независимо от захранването

От своя страна системата TN е разделена на три подсистеми - TN-C, TN-S и TN-C-S. В рамките на тази подсистема третите букви (C - комбиниране, S - разделяне) означават комбинацията или разделянето в един проводник на функциите на нулевия защитен (PE) и нулевия работен (N) проводник.

Нека сега разгледаме всяка система по-подробно.

TN заземителна система

В тази система неутралът е стабилно заземен и откритите проводящи части са заземени през този солидно заземен неутрал. Здраво заземен - това означава, че неутралът е свързан директно към заземяващото устройство (чрез болт, заваряване) или чрез ниско съпротивление (токов трансформатор).

В мрежи до 1 kV се използва заземен неутрал за захранване на еднофазни и трифазни товари.

TT заземителна система

Системата TT предполага, че неутралата на захранващия източник е здраво заземена, а HRE на оборудването са заземени от заземително устройство, което не е електрически свързано с неутрала на източника. Тоест защитен PE проводник се създава при самия потребител, а не идва от източник на захранване.

ИТ система за заземяване

В IT система неутралата на генератора или трансформатора е изолирана или заземена чрез устройства с висок импеданс, а HREs са независимо заземени. Тази система не се препоръчва за жилищни сгради, използвани там, където първото земно съединение не изисква прекъсване на захранването. Това могат да бъдат електрически инсталации с повишени изисквания за надеждност на електрозахранването.

Видове неутрално заземяване в електрически мрежи над 1kV

В мрежи с напрежение над 1000 V се използват изолирана (незаземена) неутрала, ефективно заземена неутрала и резонансно заземена неутрала. Заземената неутрала се използва само в мрежи до 1kV.

Исторически първата система за заземяване. Нулевата точка на захранването не е свързана към заземяващото устройство. Намотките са свързани в триъгълник и се оказва, че няма нулева точка. Използва се за напрежение 3-35kV.

Този тип заземяване се използва в мрежи с напрежение над 110 kV. Предимството е, че при еднофазни повреди на неповредени фази напрежението спрямо земята ще бъде 0,8 фаза към фаза при нормална работа. В тази система самата земна верига е направена, като се вземе предвид потокът от високи токове на късо съединение, което я прави сложна и скъпа.

Използва се в мрежи 3-35kV. Използва се за намаляване на големината на токовете на късо съединение. Исторически това беше вторият начин за заземяване на неутралата. Заземяването чрез резистор се използва по целия свят, през реактор - в страните от бившия Съветски съюз.

Заземяване през реактора - при липса на късо съединение токът през реактора е малък. Когато възникне повреда фаза-земя, през повредата протичат капацитивен ток на късо съединение и индуктивен ток на реактора. Ако стойността им е еднаква, то на мястото на веригата няма ток (резонансно явление).

Заземяването чрез резистор може да бъде нискоомно и високоомно. Разликата в количеството ток, генериран от резистора, когато възникне заземяване. Високото съпротивление се използва в мрежи с ниски капацитивни токове, в който случай късото съединение не трябва да се изключва незабавно. Заземяването с ниско съпротивление, напротив, се използва за големи капацитивни токове.

Изборът на видове неутрално заземяване зависи от следните фактори:

капацитивен ток на мрежата
допустима стойност на еднофазно късо съединение
възможността за изключване на еднофазна верига
тип и вид на релейната защита
безопасност на персонала
наличие на резерв

Ако не искате да загубите този материал, споделете го с приятелите си в социалните мрежи!

Друг начин за предотвратяване на появата на дъга и свързаните с нея пренапрежения по време на еднофазно земно съединение е мъртвото заземяване на неутралата. Твърдо заземената неутрала е неутрал на трансформатор или генератор, свързан директно към заземително устройство.

Еднофазно земно съединение (напр. фази а)в системи с глух заземен нула(Фиг. 1.5) е късо съединение, тъй като повредената фаза е късо съединение през земята и нулата на трансформатора или генератора. Токът на мястото на повредата е ограничен само от съпротивленията на захранващите устройства и следователно е ток на късо съединение. В същото време токът на повреда практически не е: зависи от стойността на изолационното съпротивление и капацитета на системата спрямо земята, тъй като Y 0 » Y А ; Y 0 » Y б ; Y 0 » Y ° С ; Y 0 = l/r 3, така че токът. еднофазно късо съединение земя , например фази а,се определя от израза

тези. с глухо заземяване на неутрала (r 3 -> 0; Y 0 -> ∞) стойността аз 3 А може да има много голямо значение(хиляди ампера). Напреженията на неповредените фази спрямо земята се определят от геометричната сума на нормалните напрежения U " бИ U " ° Си малки допълнителни компоненти, дължащи се на съпротивлението на намотките на трансформаторите и захранващите проводници; но количествата U " бИ U " ° Спо-малко от 0,8 U Л .

В случай на еднофазно земно съединение в система с мъртво заземена неутрала, еднофазният ток на късо съединение потиска капацитивния ток и активира релейната защита, която изключва повредената част от системата.

I 3A U’ C U’ B

Ориз. 1.5. Системно напрежение над 1000 V с плътно заземена неутрала:

a-design еквивалентна схема в авариен режим; b- векторна диаграма на напреженията.

Намаляването на еднофазните токове на късо съединение в система с плътно заземена неутрала се постига чрез заземяване на неутрала при някои системни трансформатори или чрез въвеждане на токоограничаващо съпротивление (активно Рили индуктивен Л). Откриването на неутралата на някои от трансформаторите в системата има за цел да намали тока на монофазно късо съединение до стойността на тока на трифазно късо съединение, което определя необходимата изключвателна способност на прекъсвачите. Въпреки това, в някои случаи намаляването на броя на мъртво заземените неутрали не достига целта и работата на системата става по-сложна. Тогава трябва да прибегнете до заземяване на неутралата на системните трансформатори чрез съпротивление от един или друг вид. Но в същото време не е възможно напълно да се отървете от пренапрежения или повишаване на напрежението на „здравите“ фази спрямо земята в аварийни режими.

При заземяване на неутрала чрез индуктивно съпротивление х Р(реактор), токът на мястото на повредата ще бъде значително по-голям от капацитивния ток на земно съединение, но не повече от допустимите стойности, ограничени от възможността за стабилно дъгово съединение към земята. Напреженията на неповредените фази спрямо земята в авариен режим са (0,8 ... 1,0) U l (ниво на изолация - както при системи с изолирана неутрала). Неутралните реактори повишават стабилността на системата при еднофазни земни съединения и ограничават комутационните пренапрежения до приемливи граници.

При заземяване на неутралата чрез активно съпротивление Ртокът на мястото на повредата ще бъде по-голям от капацитивния ток на заземяване (но по-малък, отколкото при заземяване на неутралата през х Р), а напреженията на неповредените фази спрямо земята могат да бъдат по-високи, отколкото в система с изолирана неутрала (1,73 ... 1,9) £ / f. С правилната стойност Рстабилността на системата с еднофазни земни повреди обикновено е по-висока, отколкото с мъртво заземен неутрал. От гледна точка на комутационните пренапрежения, системите с неутрала, заземена през R, са подобни на системите с плътно заземена неутрала (най-ниската). Неутрално заземяване чрез Ре ефективна мярка за предотвратяване на пренапрежения по време на преходни процеси на заземяване, като Ршунтира капацитета на мрежата, причинявайки апериодичен процес на разреждане (най-добри резултати в това отношение се получават при стойност от Р, равен х ° С =1 / йЗωС или близо до него. Надеждност на неутрално заземяване чрез Рпо-високо от през x p. Ограничаващи тока активни и реактивни съпротивления, заземяващи неутрала, обикновено избират такава стойност, при която токът на заземяване надвишава възможния максимален ток на натоварване.

Системи със заземена неутрала Р, в сравнение със система, чиято неутрала е заземена х Р, имат следните недостатъци: за да се постигне същата степен на ограничаване на тока на земно съединение, е необходима голяма стойност на съпротивлението ( Р), тъй като съпротивлението на реактора ( х p) се добавя аритметично с индуктивното съпротивление на системата и следователно напрежението в системата и загубата на мощност при късо съединение са по-големи; градивно изпълнение Рпо-трудно, особено в системи с високо напрежение и висока мощност, а цената на конструкцията е по-висока, отколкото при реакторите (охлаждането става по-трудно).

По този начин въвеждането на еднофазно късо съединение в неутрала на реактора за ограничаване на тока е по-икономически осъществима мярка, която е получила подходящо разпространение. Обхватът на метода за неутрално заземяване чрез активно съпротивление е ограничен главно до генератори и мрежи с генераторно напрежение.

Основните предимства на система със заземяване на мъртва неутрала са следните: стабилизира се неутралния потенциал и се елиминира възможността за стабилни заземителни дъги и последствията от тях; работата на изолацията по време на земни повреди и преходни процеси е улеснена, което прави възможно или да се намали нивото на изолация (и следователно да се спестят разходи), или да се увеличи надеждността на инсталациите в резултат на по-голяма граница на безопасност в изолацията, докато поддържане на нивото на изолация в сравнение с други методи за неутрално заземяване; осигурена е реализация на ясна, надеждна, селективна и бърза релейна защита; улеснява се работата на системата по отношение на неутрален режим.

Въпреки това, система със заземяване на мъртва неутрала има редица недостатъци: всяко еднофазно заземяване е късо съединение и релейната защита незабавно изключва повредената секция, т.е. нарушено е непрекъснатото електрозахранване, което налага използването на високоскоростни автоматични устройства за повторно включване за ограничаване на мъртвите прекъсвания и внедряване на резервни системи за най-отговорните консуматори, което води до увеличаване на разходите, допълнителни инвестиции и щети от недостиг на продукти; има значително електромагнитно въздействие върху комуникационните линии, което води до увеличаване на разходите за защита на последните; цената на релейната защита се увеличава поради трифазния дизайн; токовете на късо съединение могат да достигнат много високи стойности (надвишават трифазните токове на късо съединение) по време на земни повреди, което е причина за динамични разрушителни сили, които се простират до значителна част от системата (повреда на желязото на статора по време на изолация повреда на корпуса, счупване на обвивката на кабела, разрушаване на изолационни струни на електропроводи и др.); при високи токове на късо съединение синхронизиращият въртящ момент намалява (синхронните двигатели могат да се забавят и паралелно работещите станции могат да излязат от синхрон); съществува риск от нараняване на хора поради високи контактни и стъпкови напрежения поради токове на късо съединение по време на еднофазно земно съединение; значително увеличаване на цената на заземяващите устройства.

Сляпото заземяване на неутралите на електрическите инсталации не само предотвратява появата на дъгови пренапрежения в тях, но и води до по-лека изолация спрямо земята, което позволява намаляване на разходите, а спестяванията се увеличават с увеличаване на мрежовото напрежение. В тази връзка заземената неутрала е намерила широко приложение в системи с напрежение от 110 kV и повече. Ако е необходимо да се ограничи тока на еднофазно късо съединение, неутралът на част от трансформаторите се заземява.

Мрежи със заземен неутрал също се използват в системи с напрежение до 1000 V. Препоръчително е да се използва в трифазни електрически системи с напрежение 220 и 380 V със значително разклонена мрежа.

В съвременните енергийни системи мрежите от 110 kV и по-високи се експлоатират с ефективно заземяване на неутралните намотки силови трансформатори. Мрежи с напрежение 35 kV и по-ниско работят с изолирана неутрала или заземяване чрез дъгови реактори.
Всеки тип заземяване има своите предимства и недостатъци.
В мрежи с изолирана неутрала еднофазно късо съединениекъм земята няма да причини късо съединение. При повредата протича малък ток поради капацитета на двете фази спрямо земята. Значително капацитивни токовеобикновено се компенсират изцяло или частично чрез включването на дъгов реактор в неутралния трансформатор. Остатъчният нисък ток в резултат на компенсацията не е в състояние да поддържа дъгата на повредата, така че повредената зона, като правило, не се изключва автоматично. Метална еднофазна земна повреда е придружена от повишаване на напрежението на неповредени фази до линейни и когато повредата възникне чрез дъга, могат да възникнат пренапрежения, които се разпространяват в цялата електрически свързана мрежа, която може да съдържа области с отслабена изолация. За защита на трансформатори, работещи в мрежи с изолирана неутрала или с компенсация капацитивни токове, от въздействието на повишени напрежения, изолацията на техните неутрали се извършва за същия клас на напрежение като изолацията на линейните входове. При това ниво на изолация не са необходими средства за защита на неутралите, с изключение на отводители от вентилен тип, свързани паралелно с реактора на дъгата.
В мрежи с ефективно неутрално заземяване (фиг. 1.19) еднофазно заземяване води до късо съединение. Текущ късо съединение(Късо съединение) преминава от мястото на повредата през земята до заземените неутрали на трансформаторите T1И Т2разпределени обратно на съпротивлението на клоните. Повреденият участък се изключва от действието на земната защита. Чрез трансформатори (TKИ Т4),чиито неутрали нямат глуха земя, токът на еднофазно късо съединение не преминава.
Като се има предвид факта, че еднофазното късо съединение е често (до 80% от случаите на късо съединение в енергийните системи са еднофазни къси съединения) и тежък тип повреда, се предприемат мерки за намаляване на токовете на късо съединение. Една такава мярка е частичното заземяване на неутралите на трансформатора.
Неутралите на автотрансформаторите не са заземени, тъй като са проектирани да работят със задължително заземяване на краищата на общата намотка.
Броят на заземените неутрали във всяка секция на мрежата се установява чрез изчисления и се приема като минимум. При избора на точки за заземяване на неутрали в електроенергийната система те се ръководят както от изискванията на релейната защита по отношение на поддържането на токове на земно повреда на определено ниво, така и чрез осигуряване на защита на изолацията на заземени неутрали от пренапрежения. Последното обстоятелство се дължи на факта, че всички трансформатори 110-220 kV на домашни инсталации имат намалено ниво на неутрална изолация. Така че, за трансформатори от 110 kV с регулиране на напрежението под товар, нивото на неутрална изолация съответства на стандартния клас на напрежение от 35 kV, което се дължи на включването на комутационни устройства с клас на изолация от 35 kV от неутралната страна. Трансформаторите 220 kV също имат ниво на изолация на неутрала, понижено с клас. Във всички случаи това дава значителен икономически ефект и толкова по-голям, колкото по-висок е класът на напрежение на трансформатора.
Изборът на определеното ниво на изолация на неутралите на трансформатори, предназначени за работа в мрежи с ефективно заземен неутрал, е технически обоснован от стойността на напрежението, която може да се появи на неутрала по време на еднофазно късо съединение. И може да достигне почти 1/3 от линейното напрежение (например за мрежи от 110 kV, около 42 kV - ефективна стойност). Очевидно е, че изолацията от клас 35 kV на заземената неутрала трябва да бъде защитена от пренапрежения. В допълнение, по време на прекъсване на отворена фаза (или свързване) на ненатоварени трансформатори с изолирана неутрала преходен процеспридружен от краткотрайни скокове. Достатъчно надеждна защитанеутрали от краткотрайни пренапрежения е използването на вентилни отводители. Неутралите на трансформатори 110 kV са защитени с 2xRVS-20 отводители с максимално допустимо ефективно гасящо напрежение 50 kV.
Практиката обаче показва, че не само краткотрайните пренапрежения могат да повлияят на неутралата на трансформаторите. Неутралите могат да бъдат засегнати от фазово напрежение на мощността (за мрежи 110 kV 65-67 kV), което е опасно както за изолацията на трансформатора, така и за разрядника в неговата неутрала. Такова напрежение може да се появи и да остане незабелязано за дълго време (десетки минути) в режими на превключване на отворена фаза от ключове, разединители и разделители на ненатоварени трансформатори, както и в някои аварийни режими.

Ориз. 1.19..

Превключване на отворена фаза на ненатоварени трансформатори. На фиг. 1.20 показва трифазен трансформатор с изолирана неутрала. от векторна диаграмаможе да се види, че при симетрично мрежово напрежение и параметри на веригата, токовете на намагнитване и магнитните потоци в сърцевината също са симетрични, т.е., и напрежението на неутрала е нула.
Когато трансформаторът се превключва фаза по фаза, неговото електрическо и магнитно състояние се променя. Включване на трансформатора от страната на намотката, свързана към звездата, с две фази (фиг. 1. 20, б)води до изчезване на потока Еси появата на неутрална и на изключена фаза на напрежение, равно на половината от фазата:

Напрежение при отворени контакти превключващо устройство

Когато се приложи напрежение в една фаза, всички намотки на трансформатора и неговата неутрала ще бъдат захранвани от превключваната фаза. Между отворените контакти на апарата, напрежението д U = U л .
По време на работа забавянето на елиминирането на режимите на отворена фаза на ненатоварени трансформатори многократно е довело до аварии. Най-добрата мярка за защита на намалената изолация на трансформаторите от опасни напрежения е глухото заземяване на техните неутрали. Ето защо, преди включване или изключване от мрежата (разединители, сепаратори или въздушни прекъсвачи) на трансформатори 110-220 kV, в които неутралът е защитен от вентилни отводители, е необходимо да заземите неутрала на включената намотка под напрежение или изключен, ако не е свързан към същите шини или към захранващата линия друг трансформатор със заземена неутрала.
Тестовете са установили, че глухото заземяване на неутрала на трансформатора улеснява процесите на изключване и включване на намагнитващи токове. Дъгата гори по-малко интензивно, когато трансформаторът е изключен и бързо изгасва.
Изключването на заземителния превключвател в неутралата на трансформатор, работещ нормално със заземен неутрал, защитен от пренапрежение, трябва да се извърши веднага след включване на напрежението и проверка на пълнофазното включване на превключващото устройство. Невъзможно е да оставите заземената неутрала за дълго време, ако това не е предвидено от режима на работа на мрежата. Чрез заземяване на неутралата се прави промяна в разпределението на токовете с нулева последователност и се нарушава селективността на защитата срещу еднофазни земни съединения.
Сега широко се използват схеми за захранване от единични и двойни линии на подстанции 110-220 kV, направени по опростени схеми. Броят на свързаните към линията трансформатори не е регламентиран и достига четири-пет. Ако два или повече трансформатора са свързани към линията (фиг. 1.21), тогава е препоръчително постоянно (или по време на работа) поне един от тях да има мъртва неутрална земя (трансформатори Т2И TKна фиг. 1.21). Това ще избегне появата на опасни напрежения върху изолираните неутрали на други трансформатори в случай на отворена фаза на захранване с напрежение към линията заедно с трансформаторите, свързани към нея.
Да, при монофазно свързване(фаза IN)захранваща линия под напрежение (фиг. 1.22, а) в сърцевините на изключените фази на трансформатор с мъртво заземен неутрал T 1 близък магнитен поток Е бнесвързана фаза. Той ще индуцира във фазовите намотки АИ СЪСприблизително еднаква емфвзаимна индукция д АИ дс.Трансформатор T 1 ще бъде в балансиран монофазен режим.
При еднофазна симетрична система от напрежения на линейните клеми на трансформатора (сумата от тези напрежения е нула), напрежението на незаземената неутрална Т2спрямо земята също е нула:

Където
С двуфазно превключване (фази АИ IN)захранваща линия (фиг. 1.22, b) сърцевината на изключената фаза затваря общия магнитен поток Е А +Е б =-Е ° С, което ще предизвика взаимна индукция ЕМП в намотката на изключената фаза д ° С, равен по стойност и посока на фазовото напрежение U ° Сако беше активиран. По този начин се формира симетрична трифазна система на напрежение на линейните входове на всички трансформатори, свързани към линията, при което напрежението на изолираната неутрала на трансформатора Т2е равно на нула:

Където

Ориз. 1.20. Пълнофазен (а) и двуфазен (б) режим на включване на ненатоварен трансформатор с изолирана неутрала

Ориз. 1.21.

В мрежи с ефективно заземена неутрала, трансформатори подложени на опасни пренапрежения при аварийни условия,когато, например, когато проводник е счупен и свързан към земята, по една или друга причина се разпределя участък от мрежата, който няма заземен неутрал от страната на източника на захранване. В такъв участък напрежението върху неутралите на трансформаторите става равно по стойност и реципрочно по знак на ЕМП на заземената фаза, а напрежението на неповредените фази спрямо земята се повишава до линейно. Възникващите в този случай пренапрежения в резултат на осцилаторното презареждане на фазовите капацитети към земята представляват сериозна опасност за изолацията на трансформаторите и другото оборудване на обекта.
В мрежи с ефективно заземена неутрала, в случай на превключване на част от мрежата в изолиран неутрален режим от заземяване, се осигуряват защити, които реагират на напрежение с нулева последователност 3 U О, който се появява на отворените триъгълници на напреженовия трансформатор, когато фазата е свързана към земята. Защитите действат за изключване на прекъсвачите на трансформатори с незаземена неутрала. Защитата от заземяване в мрежата е конфигурирана така, че в случай на еднофазна повреда първо се изключват трансформаторите, захранващи мрежата с изолирана неутрала, а след това трансформаторите със заземена неутрала. В тези подстанции 110 kV, където силови трансформатори не могат да се захранват от страна на СрН и НН, такава защита срещу земни съединения не е инсталирана и не е извършено мъртво заземяване на неутрали.
Препоръки за оперативния персонал. Въз основа на гореизложеното могат да се направят следните препоръки към оперативния персонал.
При извеждане на силови трансформатори за ремонт, както и при промени в схемите на подстанциите, е необходимо да се следи запазването на режима на заземяване на неутралата, приет в електроенергийната система, и да не се допуска при превключване в мрежи с ефективно заземена неутрала, разпределението на секции без неутрално заземяване на трансформаторите, захранващи мрежата.
За да се избегне автоматичното разпределение на такива секции на всяка шинна система на подстанция, където е възможно захранване от мрежа с различно напрежение, е желателно да има трансформатор със заземен неутрал с токова защитанулева последователност. Ако трансформатор, чиято неутрала е заземена, се изнесе за ремонт, е необходимо първо да се заземи неутралата на друг трансформатор, работещ паралелно с него.
Без да се променя позицията на неутралите на други трансформатори, трансформаторите с изолирана неутрала се изключват (старомодни трансформатори с оловна изолация с еднаква якост) или неутрала, защитена с вентилен разрядник.

Мрежа с ефективно неутрално заземяване - мрежа, в която заземени повечето отнеутрални намотки на силови трансформатори. В случай на еднофазно късо съединение в такава мрежа, напрежението на неповредените фази не трябва да надвишава 1,4 фазово напрежение от нормалната работа на комплекта. В СССР мрежите с напрежение от 110 kV и повече, работещи, като правило, с твърдо заземен неутрал, се класифицират като мрежи с ефективно заземен неутрал.

Отворено фазово изключване (включване) се нарича превключване, при което превключвателите, разединителите или разделителите във веригата се оказват включени не от три, а от две или дори една фаза

В процеса на предаване, разпределение и потребление електрическа енергияизползва се симетрична 3-фазна система. Такава симетрия може да се постигне чрез привеждане на линейните и фазови напрежения. Следователно се създава равномерно токово натоварване на всички фази, еднакво фазово изместване на напрежения и токове.

Но по време на работа на такава система често възникват аварийни режими, което води до различни неизправности на проводниците. В резултат на това има нарушение на симетрията трифазна система. Такива нарушения трябва бързо да бъдат коригирани. То има голямо влияниескорост на релейна защита.

Правилното му функциониране зависи от неутрали, които са изолирани или здраво заземени. Всеки от тях има своите недостатъци и предимства и се използва при подходящи условия на работа. Нормалната му работа зависи от техническото състояние на релейната защита.

устройство

Изолиран неутраленсъздава режим, който е намерил приложение в руските енергийни системи за, както и генератори. Техните неутрални точки не са свързани към заземителния контур. В мрежи с високо напрежение (от 6 до 10 kV) не се изисква неутрална точка, тъй като намотките на трансформатора са направени по схемата на триъгълник.

Съгласно правилата е възможно да се ограничи изолираният неутрален режим до капацитетния ток. Този ток възниква, когато една фаза е затворена.

Токът на повреда може да бъде компенсиран чрез използване на реактори за гасене на дъгата в следните случаи:

Ток над 30 A, напрежение от 3 до 6 kV.
Токът е повече от 20 A, напрежението е 10 kV.
Ток над 15 A, напрежение от 15 до 20 kV.
Ток над 10 A, напрежение от 3 до 20 kV, с опори за електропроводи.
Всички електроснабдителни мрежи за напрежение 35 kV.
В групата "генератор-трансформатор" с товар от 5 A и напрежение на генератора от 6 до 20 kV.

Позволено е да се компенсира токът на повреда към заземителната верига, като се замени с неутрално заземяване със специален резистор. В този случай редът на релейната защита ще се промени. Изолираната неутрала първо беше заземена електрически устройствас малко количество напрежение.

В домашните електрически мрежи се използва изолирана неутрала:

В 2-проводни постояннотокови мрежи.
В трифазни променливотокови мрежи до 1 kV.
В 3-фазни мрежи от 6 до 35 киловолта, предвидени допустим токзатваряния.
В мрежи с ниско напрежение със защитни устройства под формата на разделителни трансформатори, защитна изолация, за създаване на безопасна човешка среда.

Принцип на действие

Изолирана неутрала се използва в захранващите вериги в случаите на свързване вторични намоткитрансформатори по триъгълна схема, както и когато е невъзможно да се изключи захранването в случай на авария. Следователно няма неутрална точка.

Повреда фаза-земя не се счита за късо съединение в изолирана неутрална мрежа, тъй като няма връзка между земята и мрежовите проводници. Но това не означава, че няма да има ток на утечка, когато е затворен.

Това е така, защото изолацията на кабела не е абсолютен диелектрик, както другите изолатори, които имат определена минимална проводимост. Колкото по-дълга е линията, толкова по-висок е токът на утечка. Представете си сърцевина на кабел с облицовка на кондензатор. Вторият слой ще бъде земята. Въздухът и изолацията ще бъдат диелектрикът между живите части без напрежение и кабела. Капацитетът на такъв въображаем кондензатор ще бъде толкова по-висок, колкото по-дълга е предавателната линия.

Мрежа с изолирана неутрала е верига за замяна, като се вземе предвид специфичният електрически капацитет на мрежата и съпротивлението на изолацията. Това е показано на фигурата.

Такива компоненти на веригата създават ток на утечка. При различни условияв такива мрежи от 380 волта токът на утечка е незначителен и възлиза на няколко милиампера. Въпреки това такова късо съединение води до повреда на мрежата, въпреки че мрежата може да работи известно време.

Не трябва да забравяме, че в подобни мрежи, когато 1-фазата е затворена към земята, напрежението между земята и обслужваните фази се увеличава значително. Това напрежение доближава 380 волта (мрежово напрежение). Този факт може да доведе до токов ударелектрически работници.

Също така, изолирана неутрала, когато една фаза е късо към земята, допринася за разпадането на изолацията и появата на късо съединение на други фази, т.е. може да възникне междуфазно късо съединение с големи токове. За да се осигури защита в такава ситуация, са необходими предпазители или прекъсвачи.

Двойното заземяване е много опасно за работещите в мрежата. Следователно, ако в мрежата има еднофазно късо съединение, тогава такава мрежа се счита за аварийна, тъй като условията за безопасност са рязко намалени. Наличието на "маса" увеличава риска от токов удар при докосване на части под напрежение. Следователно късо съединение дори на една фаза със земята трябва незабавно да се отстрани.

Незначителната стойност на 1-фазния ток на повреда с изолирана неутрала е причината за такъв фактор, че такава повреда не може да бъде изключена и. Следователно ще са необходими допълнителни електрически инсталации на релето, които ще предупреждават за аварийна работа.

Тази система за захранване изисква значителен брой аларми и защитни устройства, а към работниците, които обслужват мрежите, се предявяват високи изисквания за квалификация.

Предимства

Изолираният неутрален режим има предимството, че не е необходимо незабавно да изключва първото 1-фазно заземяване. В точките на повреда се появява малък ток, при условие малък капацитетток към земята.

Този режим се използва ограничено, тъй като има няколко сериозни недостатъка.

недостатъци

Трудно отстраняване на неизправности.
Всички електрически инсталации трябва да бъдат изолирани от мрежово напрежение.
Ако веригата продължи дълго време, съществува реална опасност от токов удар за човек.
При еднофазни къси съединения не се осигурява нормалното функциониране на релейната защита, тъй като стойността на действителния ток на повреда директно зависи от работата на захранващата мрежа, а именно от броя на свързаните клонове на веригата.
Срокът на експлоатация на изолацията се намалява поради постепенното натрупване на дефекти поради излагане на дъгови пренапрежения за дълго време.
Повреда може да се появи в различни местапоради пробив на изолацията на други места, където се появяват дъгови пренапрежения. Поради това много кабели излизат от строя, точно както електродвигателите и другите електрически инсталации.
Дъгови пренапрежения, дъги със слаб ток могат да възникнат на места с 1-фазна земна повреда.

В резултат на това може да се каже, че значителен брой недостатъци надвишават всички предимства на този режим на заземяване. Но при определени условия този метод напълно показва своята ефективност и не нарушава изискванията на правилата за електрически инсталации.

Известно е, че в кабелните и въздушни линиихрана трафопостовеима високи напрежения, по време на предаването на които е особено важно да се спазват мерките за безопасност. Подобно на системите за захранване от 380 волта, линиите за високо напрежение (VL) се включват по схеми, които осигуряват ефективна защитаот повреда от напрежения, действащи във веригата. В същото време, в съответствие с Изисквания за PUEнеутралната точка на захранващия трансформатор (неутрална) най-често е надеждно заземена, т.е. свързана към заземително устройство, специално оборудвано за тази цел - зарядно устройство.

Начини за включване на неутралата

Спецификата на работата на системите за високо напрежение (ВН) е, че при прекъсване или повреда на линията, придружена от късо съединение отделен проводникземята, токовете на утечка могат да бъдат много високи. Съответно, защитните мерки, взети в такива мрежи, са значително различни от тези във веригите на крайния потребител.

За мрежи от 6-35 киловолта режимите на неутрално заземяване, изброени по-долу, са типични:

директна връзка към зарядното устройство, оборудвано директно на подстанцията или на стълба за високо напрежение (твърдо заземена земна неутрала);
свързване чрез специален дъгов реактор или компенсатор;
използването на заземителна система за тези цели, в която неутралът е свързан чрез резистор;
без връзка със зарядното устройство в границите на защитената линия или обект (изолирана неутрала).

Инсталирането на специални компенсиращи елементи във веригата на свързване на нулевия проводник спомага за намаляване на капацитивните компоненти на токовете на късо съединение. По време на работа на такава верига тези токове могат да бъдат неутрализирани поради плавна промяна в индуктивността на намотката, напрежението в която има обратна фаза.

При определена стойност индуктивността пада до нула. За да се подобри ефективността на такова заземяване, паралелно с индуктивността е свързан резистор, който осигурява условия за протичане на активния компонент на тока, използван за работа на защитното реле за високо напрежение. Други опции за включване на неутралата ще бъдат разгледани отделно по-долу.

Всяка от тези схеми изисква задължително устройство от приемащата страна на отделно зарядно устройство, което осигурява повторно заземяване на неутралата и създава безопасни условия VL операция.

Без това устройство използваните превключващи вериги не могат ефективно да изпълнят своите защитни функции, тъй като в случай на случайно прекъсване на нулевия проводник, силовото оборудване на подстанциите ще остане незащитено.

Възможна е друга опция, при която неутралното заземяване в мрежи 6-35 kV се осъществява чрез включване обща точкав захранващата мрежа, наречено ефективно заземяване и реализирано чрез създаване на практически идеални условияза отвеждане на тока към земята. Въпреки това се счита за твърде скъпо и обикновено се използва само в захранващи подстанции с входно напрежение от 110 киловолта и повече.

Системи с изолирана неутрала от земята

Режимът на работа на мрежи с изолирана неутрала е доста често срещан в повечето региони на Русия. При този метод на свързване неутралната точка на захранващия генератор (трансформатор) с подреждането на намотките по схемата "триъгълник" остава незаземена.

Причината за търсенето на разглеждания вариант е, че при тази схема на неутрално свързване всяко късо съединение фаза-земя не може да се счита за късо (поради липсата на комуникация през земята). Освен това в такъв авариен режим мрежата за високо напрежение може да работи без много щети в продължение на няколко часа.

Други предимства на тази схема включват ниски токове в точката на еднофазно съединение (OSZ) поради незначителния капацитет на мрежата спрямо земята.

важно! Ударни токове при тази опциявключването е много по-малко, отколкото при междуфазови повреди, което е още едно предимство на тези мрежи.

В тази връзка такива системи не се нуждаят от специални бързодействащи средства за защита срещу SPE, което значително намалява разходите за тяхната експлоатация.

Към номера съществени недостатъцитакава връзка трябва да включва:

възможността за образуване на пренапрежение с дъгови ефекти и относително малки токове (до десетки ампера) в точката на SPZ;
свързаната с това възможност за повреда на кабел или оборудване за високо напрежение поради разрушаване на изолацията поради пренапрежения на дъгата;
изискването да се вземе предвид повишеното (линейно 380 волта) напрежение, ако е необходимо, за надеждно изолиране на линейното електрическо оборудване;
трудност при идентифициране точно местоположениещета.

По този начин, преди да изберете този метод за свързване на неутрала, трябва да се вземат предвид всички плюсове и минуси, както и да се изчислят възможни последствияаварийни режими.

чрез ниско съпротивление

Заземяването на неутрала с малък номинален резистор се практикува широко само в няколко страни (по-специално в Русия и Беларус). В същото време изглежда по-логично в тези схеми да се използва резистор с високо съпротивление (RB-режим), който осигурява ниско ниво на пренапрежения в режим SFG.

Други видове неутрално заземяване включват използването на комбинирани опции за свързването му с помощта на индуктивност (режими LB плюс RB).

Но при внимателно проучване на тези подходи се оказва, че резисторите с високо съпротивление се различават не само по значителни размери, но и имат прилично тегло и цена. Разгледаният по-горе вариант на инсталиране на реактори за гасене на дъгата също има свои собствени характеристики и недостатъци, характерни за него.

В резултат на това, преди да изберете режим с резистор с ниско съпротивление, трябва да се извършат изчерпателни проучвания и изчисления, като се вземат предвид всички горепосочени фактори.

Известни са два начина за прилагане на заземяване с ниско съпротивление, единият от които включва инсталирането на резистивен елемент в тези вериги, който осигурява работата на текущата защита в случай на повреда. Вторият подход използва индуктивно заземени вериги, предназначени да предпазват от двойни фазови повреди.

Резистивната версия отчита допълнителни токови компоненти в неутрала, превишаващи капацитивни стойности OZZ приблизително 3 или повече пъти. Във вериги с реактивно (индуктивно) заземяване нивото на тези компоненти не трябва да надвишава сумата от работните токове от двойни веригии капацитивно късо съединение при SPE.

Също така отбелязваме, че според PUE разглежданите режими на работа обикновено се разделят на краткосрочни и дългосрочни. В последния случай заземяващите елементи са постоянно поставени във веригата на нулева връзка. Използването на този метод на свързване в съответствие с изискванията за безопасност е разрешено само при достатъчно висококачествено заземяване (RЗ ≤ 0,5 Ohm), което е неподходящо както по икономически причини, така и по отношение на разходите за труд.