6. Режим нейтрали.

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 35 кВ — 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.

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.

Большинство людей знает, что для обеспечения электробезопасности при установке генератора необходима система заземления. При этом они имеют достаточно общее представление о том, что заземление – это специальное соединение электросети либо электроприборов с заземляющим механизмом в определенной точке. Возникает вопрос, как же правильно заземлять дизельный генератор?

Относительно мер по обеспечению электробезопасности, часто используемые дизельные электростанции и сопутствующие им приборы (пульт управления, система переключения питания, устройство для автоматического ввода резерва, распределители и т.п.), которые включает в себя комплектация дизельгенератора, относят к электрооборудованию с напряжением не более 1 кВ.

Данные электростанции применяются в электросетях, где нейтраль трансформатора либо генератора соединяется с заземляющим механизмом:

• напрямую
• через сопротивление приборов
• не соединяется вовсе

Следовательно, первый вариант нейтрали можно назвать глухозаземленным, а второй – изолированным. Нейтраль второго типа обычно применяется в случае использования дизельгенератора в роли дополнительного источника электропитания, обеспечивающего его автономную доставку, а при резервировании основной электросети, нейтраль которой относится к глухозаземленному типу, генератор соединяют с заземляющим механизмом через сопротивление либо не соединяют вообще. Назовем такие механизмы:

Важно помнить, что организация заземления дизельных электростанций является необходимой мерой, обеспечивающей безопасное использование данного оборудования. Именно поэтому при установке системы заземления следует строго руководствоваться специально разработанным правилам (ПЭУ-7).

Это утверждение верно для абсолютно всех моделей, которые можно увидеть в разделе дизельные генераторы >>>

Для организации заземления потребуется заземляющие устройства:

• Заземлитель - представляет собой одиночный проводник (электрод) либо систему таких электродов, которые электрически контактируют с землей.
• Заземляющий проводник - устройство, которое соединяет заземляющую точку и заземлитель. Для присоединения заземляющего проводника к заземлителю понадобится сварочный аппарат, а для его подключения к электрогенератору – болтовое соединение.

В роли естественных заземлителей могут выступать железобетонные фундаменты построек, изготовленные из металла трубы и т.п. Правда, в силу разных причин, при их применении полученное сопротивление может быть недостаточно низким. К тому же, запрещается использовать трубопроводы для взрывчатых и легко воспламеняющихся соединений. В том случае, когда дизельгенератор размещен в постройке, снабженной заземляющим контуром, разрешается заземлять его через данный контур. Оптимальный же вариант для дизельной станции – это создание индивидуального контура заземления.

Важно знать! С учетом основных положений ПЭУ-7 для электросетей с нейтралью глухозаземленного типа и значением линейного напряжения 380 В, сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом. Оптимальным считается наименьшее значение показателя сопротивления заземляющей цепи, что объясняется большей величиной тока пробоя на землю и более быстрой реакции защитного коммутатора цепи.

Cопротивление, в первую очередь, определяется:

• величиной поверхности электродов
• глубиной заземления
• удельным сопротивлением земли

При этом последний показатель является основным, потому что он в большей степени определяет величину сопротивления. Удельное сопротивление грунта также зависит от ряда параметров: температуры, влажности почвы, концентрации католитов и обладающих электропроводностью минеральных соединений. Из этого следует, что данный показатель отличается в зависимости от времени года и местности.

Чтобы качественно заземлить электрогенератор и создать безопасные условия труда для работников, следует выполнить весь перечень требований, которые предъявляются ко всем составляющим заземляющего механизма, а также провести тщательный расчет его максимального допустимого сопротивления. Данный расчет можно произвести только при известном показателе удельного сопротивления грунта, который измеряется посредством специального прибора прямо в зоне проведения работ. При этом следует помнить о сезонных коэффициентах. В норме полученное значение сопротивления должно быть не больше расчетного норматива.

Не вызывает сомнения, что такие работы должны проводиться только квалифицированными кадрами с использованием электролабаротории. За годы работы наша компания приобрела огромный объем знаний в области установки контуров заземления для электрогенераторов. Технологии проведения всех работ всецело соответствуют ПУЭ и ПТЭЭП. После их проведения мы гарантированно выдаем паспорт на установленное оборудование.

Заземление — это соединение какого-либо электрического прибора с заземляющим устройством. Рассмотрим, как оно осуществляется применительно к дизельным электростанциям .

Перед тем, как приступить к запуску и началу эксплуатации, нужно обязательно заземлить генераторы, панель управления и распределительную аппаратуру. Данный процесс необходимо проводить в целях безопасности, согласно принятым в России требованиям.

Что собой представляет заземление дизель-генератора?

Система для заземления, как правило, состоит из:

• Заземляющего электрода. Чаще всего для этого используются стальные стержни, покрытые медью, которые закапываются в землю. Отметим, что в данном случае нельзя применять трубы подземных водо- или газопроводов.
• Заземляющего медного провода соответствующего сечения. Он соединяет электрод с зажимом. Важно помнить, что место, где соединяются заземляющие электрод и провод, нужно защитить от случайных повреждений и обеспечить к нему доступ для осмотра. В этом месте, согласно требованиям, должна размещаться табличка, которая гласит, что здесь находится заземляющая система.
• Зажима заземления. Он располагается около главного прерывателя цепи электростанции.
• Проводника заземления. Он соединяет все металлические части установки, которые не находятся под напряжением, с заземляющим зажимом.

Важно знать, что на подключение зажима заземления к муниципальному заземляющему электроду зачастую требуется официальное согласие местных властей. Это необходимо на территориях, где помимо электростанции имеется электросеть общего пользования, а владельцем является единственный человек, который подключен к общественному питающему трансформатору. В противном случае Вам придется установить отдельный заземляющий электрод.

Соединение проводника с электродами осуществляется посредством сварки, а с генераторной установкой - при помощи специального болтового соединения на корпусе агрегата. Вкапывать элементы заземляющей системы в землю необходимо на глубину 2,5-3 м.

Количество стержней, которые смогут обеспечить хорошее заземление дизель-генератора , определяется в зависимости от грунта. Его петлевое соединение должно быть небольшим, но достаточным, чтобы в случае неполадок с заземлением пропускаемый ток позволил работать защитным устройствам.

Любая установка с передвижным генератором обязана иметь заземляющие электроды, которые соединены с проводником и нейтралью. Кабели прибора и провода должны иметь минимальную длину и быть без петель во избежание перегрева.

Хотите узнать больше информации о генераторах и условиях их эксплуатации? Обращайтесь к специалистам интернет-магазина «Купи на дачу». Мы подробно ответим на все Ваши вопросы и дадим квалифицированный совет по подбору модели силовой техники, которая подойдет именно Вам!

Мероприятия выполнены в соответствии с ПУЭ 7-е изд. Глава 1.7.

Рассмотрим случай, когда объектом установки защитного заземления является контейнер ДГУ (дизель генераторная установка). В соответствии с данными заказчика, грунт в предполагаемом месте установки заземляющего устройства ИГЭ-4 (суглинок аллювиальный песчанистый серого цвета мягкопластичный) и ИГЭ-3 (суглинок аллювиальный-делювиальный коричневого цвета тугопластиный), грунтовые воды на глубине 2,5м.

Удельное сопротивление грунта примем равным 100 Ом∙м.

В соответствии с ПУЭ п.1.7.101 сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 4 Ом соответственно при линейных напряжениях 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока.

Контейнер ДГУ относится к обычным с точки зрения молниезащиты в соответствии с СО и к 3-ей категории согласно РД.

Защита зданий от разрядов молнии осуществляется с помощью молниеотводов. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом устройство, через которое ток молнии, минуя защищаемый объект, отводится в землю. Оно состоит из молниеприемника, непосредственно воспринимающего на себя разряд молнии, токоотвода и заземлителя.

Комплекс мероприятий по обеспечению необходимых требований к системе молниезащиты представлен следующими решениями:

Выполняется установка одного молниеприемника-мачты на 3-х бетонных основаниях высотой 4 метра. Установка производится на крыше контейнера;

Устройство двух токоотводов с применением омедненной проволоки D=8 мм. Токоотводы следует располагать не ближе чем в 3 м от входов или в местах недоступных для прикосновения людей. Крепление токоотводов на крыше осуществляется с помощью зажимов GL-11706 . Крепление токоотвода к вертикальным поверхностям здания производится с помощью зажимов GL-11704A .

Монтаж заземляющего устройства, состоящего из пяти вертикальных электродов (омедненных штырей диаметром 14 мм.) длиной 4,5 м, объединенных горизонтальным электродом (полоса омедненная 30×4мм). Расстояние между вертикальными электродами не менее 5 метров, расстояние от горизонтального электрода до стен контейнера 1 м, глубина 0,5 метра.

Соединение токоотвода с выводом омедненной полосы из земли осуществляется с помощью контрольного зажима GL-11562A .

Расчет сопротивления заземляющего устройства:

Сопротивление горизонтального электрода:

где ρ - удельное сопротивление грунта, Ом·м;

b - ширина полосы горизонтального электрода, м;

h - глубина заложения горизонтальной сетки, м;

L гор - длина горизонтального электрода, м.

Сопротивление вертикального электрода:

где ρ экв - эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом·м;

L - длина вертикального электрода, м;

d - диаметр вертикального электрода, м;

T - заглубление - расстояние от поверхности земли до заземлителя, м;

где t - заглубление верха электрода, м

Полное сопротивление заземляющего устройства:

где n - количество комплектов;

k исп - коэффициент использования;

Расчетное сопротивление заземляющего устройства составляет 3,89 Ом.

Рисунок 1 - Зона защиты Б согласно РД

Рисунок 2 - Схема расположения элементов заземления и молниезащиты

Перечень необходимых материалов приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Перечень потребности материалов

№ п/п	Изображение	Код	Наименование	Количество
1.		GL-21121	GALMAR Молниеприемник-мачта (4,0 м; на 3х бетонных основаниях; одноступенчатая тросовая поддержка; оцинкованная сталь)	1 шт.
2.		GL-11149-50	GALMAR Проволока омедненная стальная (D8 мм; бухта 50 метров)	10 шт.
3.		GL-11706	GALMAR Держатель на плоскую крышу для токоотвода (D8 мм; для приклеивания; пластик)	4 шт.
4.		GL-11707	GALMAR Крышка декоративная защитная для держателя GL-11706	4 шт.
5.		GL-11704A	GALMAR Зажим к фасаду для токоотвода (крашенная оцинкованная сталь)	6 шт.
6.		GL-11562A	GALMAR Зажим контрольный для соединения токоотводов проволока + полоса (крашенная оцинкованная сталь)	2 шт.
7.		GL-11075-50	GALMAR Полоса омеднённая (30*4 мм / S 120 мм²; бухта 50 метров)	1 шт.
8.		GL-11075-10	GALMAR Полоса омеднённая (30*4 мм / S 120 мм²; бухта 10 метров)	1 шт.
9.		ZZ-005-064

В дизельных генераторах много вращающихся деталей, а законы физики гласят, что трение вызывает появление статического электричества. Поэтому в целях безопасности (избавления появления искры от статики и возгорания) их необходимо заземлять перед началом эксплуатации.

Устройство для заземления

В систему для заземления входят:

• Зажим (к нему присоединяются все проводники), он находится возле основного прерывателя цепи дизельного устройства.
• Проводник. Он объединяет заземляющий зажим со всеми металлическими частями, которые под напряжением не находятся.
• Электрод, представляющий стержень из стали, покрытый медным сплавом. Он закапывается в землю. Электродов может быть несколько.
• Провод из меди определенного сечения, объединяющий зажим с электродом. Место, в котором они соединяются, должно быть защищенным от повреждений, однако для осмотра – свободным. Здесь требуется установить табличку, предупреждающую о расположении заземляющей системы «Не трогать. Заземление электрическое».

На территориях, где имеется электросеть (общая), а хозяин – один-единственный потребитель, подсоединенный к питающему общественному трансформатору, на присоединение к электроду (муниципальному) разрешение нужно брать у властей. Если дозволения дано не будет, то нужно установить отдельный электрод заземления.

Проводник с генератором соединяется при помощи болтов, находящихся на его корпусе, с электродами – путем сварки. Элементы системы заземления вкапываются на 2,5 – 3 метра.

В зависимости от сопротивления грунта определяется количество стержней для лучшего заземления дизельного агрегата. Чтобы защитные устройства могли срабатывать (в случае с возникновением неполадок), должно быть достаточным петлевое соединение (но не излишним).

Если при неисправности происходит утечка тока, ее уровень высчитывают по формуле, приведенной в требовании I . E . E . Regulations.

Соединенные с нейтралью и проводником заземляющие электроды должна иметь каждая установка с передвижным (установленным на тягаче или прицепным) генератором.

Что использовать для заземления

Для заземления можно использовать один из этих заземлителей:

• Оцинкованное железо (лист). Его размер 50 см х 100 см.
• Стержень из металла 1,5 – 1,6 см – в диаметре, длиной не меньше 150 см.
• Трубу металлическую (длина не менее 150 см, диаметр – 5 см).

Важно: для заземления запрещено использование трубопроводов для воды и газа.

Надежное контактное соединение заземлителя с проводом заземления должны обеспечивать специальные зажимы. Другой конец провода подсоединяется к клемме заземления дизельного генератора. 4 Ом и не более – таково сопротивление контура заземления, который должен находиться близко от дизельного устройства.

Заземлитель погружается в землю до влажных грунтовых слоев.

Системы заземления

Для , работающих в качестве автономных источников питания, используется изолированное заземление нейтрали. Для центральной сети применяется глухозаземленная нейтраль. Системы заземления бывают такие:

Важно: только специалист (в соответствии с нормативами) должен заземлять оборудование и проводить расчет допустимого максимального сопротивления. Осуществление этих действий требует, помимо высокого профессионализма, наличия специального оснащения.