Режим работы нейтралей в сетях 6-35кв.
Выбор режима работы нейтрали имеет большое значение при проектировании и эксплуатации сетей среднего напряжения 6-35 кВ. От этого выбора зависит множество факторов, а именно: ток в месте повреждения изоляции и перенапряжения на неповрежденных фазах при однофазном замыкании на землю, уровень изоляции электрооборудования, схема построения релейной защиты от замыканий на землю, выбор средств защиты от перенапряжений, безопасность персонала и электрооборудования при однофазных замыканиях.
Режимы работы нейтралей
Как известно, существуют 4 основных режима работы нейтрали:
1)изолированная,
2)глухозаземленная;
3)компенсированная;
4)резистивная нейтрали.
Изолированная нейтраль
Режим изолированной нейтрали достаточно широко применяется в России. При этом способе заземления нейтральная точка источника (генератора или трансформатора) не присоединена к контуру заземления. В распределительных сетях 6-10 кВ России обмотки питающих трансформаторов, как правило, соединяются в треугольник, поэтому нейтральная точка физически отсутствует.
ПУЭ ограничивает применение режима изолированной нейтрали в зависимости от тока однофазного замыкания на землю сети (емкостного тока). Компенсация тока однофазного замыкания на землю (использование дугогасящих реакторов) должна предусматриваться при емкостных токах:
· более 30 А при напряжении 3-6 кВ;
|
|
|
· более 20 А при напряжении 10 кВ;
· более 15 А при напряжении 15-20 кВ;
· более 10 А в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ;
· более 5 А в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков «генератор–трансформатор».
Вместо компенсации тока замыкания на землю может применяться заземление нейтрали через резистор (резистивное) с соответствующим изменением логики действия релейной защиты. Исторически режим изолированной нейтрали был первым режимом заземления нейтрали, использовавшимся в электроустановках среднего напряжения. Его достоинствами являются:
· отсутствие необходимости в немедленном отключении первого однофазного замыкания на землю;
· малый ток в месте повреждения (при малой емкости сети на землю).
Недостатками этого режима заземления нейтрали являются:
· возможность возникновения дуговых перенапряжений при перемежающемся характере дуги с малым током (единицы–десятки ампер) в месте однофазного замыкания на землю;
· возможность возникновения многоместных повреждений (выход из строя нескольких электродвигателей, кабелей) из-за пробоев изоляции на других присоединениях, связанных с дуговыми перенапряжениями;
|
|
|
· возможность длительного воздействия на изоляцию дуговых перенапряжений, что ведет к накоплению в ней дефектов и снижению срока службы;
· необходимость выполнения изоляции электрооборудования относительно земли на линейное напряжение;
· сложность обнаружения места повреждения;
· опасность
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.
Таким образом, изолированная и глухозаземленная нейтраль обеспечивает нормальную работу релейной защиты генераторов и трансформаторов. Кроме того, они надежно защищают людей от поражения электрическим током.
|
|
|
Компенсированная нейтраль
Сеть с компенсированной нейтралью – это такая сеть, нейтраль которой соединена через реактор или компенсирующий емкостный ток с заземляющим устройством. Компенсированная нейтраль способствует компенсации емкостного тока сети, что хорошо повышает надежность системы, т.е способность ограничивать токи, через место повреждения на линии электропередач с помощью дугогасящих аппаратов после гашения дуги. Эта сеть применяются на напряжение 6 – 35 кВ. Такие сети относятся к сетям с малыми токами замыкания на землю. Для компенсации емкостных токов в нейтраль сети устанавливают дугогосящую катушку. Это обеспечивает минимальный ток в месте замыкания. Добиться полной компенсации практическим путем сложно, в месте повреждения имеет место остаточный ток (обуславливается наличием активного сопротивления катушки). Дуга в такой сети гаснет посредством компенсации индуктивного и емкостного тока, так как они направлены противоположно друг другу.
Сети с компенсированной нейтралью делят на 3 группы (режима работы):
1. недокомпенсация, когда присутствует емкостный характер замыкания тока на землю.
2. резонанс (идеальный режим сети) – значение тока замыкания на землю равно активной составляющей;
3. перекомпенсация – у тока замыкания на землю преобладает индуктивный характер.
Но, как и везде, в каждом из этих режимов есть свои преимущества и свои недостатки.Рассмотрим преимущества схемы с компенсированной нейтралью:
· Данная схема позволяет уменьшить ток повреждения, даже при большом значении емкости между землей и фазой.
· В том месте, где произошло повреждение напряжение прикосновения ограничиваются.
· При наличии устойчивого повреждения поддерживается рабочее состояния оборудования.
· При определении прохождения тока через катушку срабатывает сигнал о первом повреждении.
А теперь недостатки схемы с компенсированной нейтралью:
· Затраты на катушку могут оказаться высокими в связи с тем, что необходимо изменить значение реактивного сопротивления для то, чтобы адаптировать его к условиям процесса компенсации;
· В момент повреждения необходимо убедиться, что циркулирующий ток нулевой последовательности не опасен для оборудования и человека;
· Есть большой риск возникновения переходного перенапряжения в сети;
· Необходимо присутствие персонала, который осуществляет контроль работы оборудования;
· Необходимо применение сложной селективной защиты при первом повреждении;
· Сложность эксплуатации системы (необходимо вести постоянное наблюдение за системой);
· Трудность в определении аварии (места повреждения);
· Возможность повышения напряжения на здоровых фазах, вплоть до линейного, что очень нежелательно;
· При длительном дуговом замыкании на землю возникает возможность множества различных повреждений.
Сеть с компенсированной нейтралью очень выгодна в эксплуатации, поскольку представляет хорошую безопасность и высокую надежность. Этот режим работы нейтрали применяется в России в основном в кабельных сетях с разветвленной системой промышленных предприятий, со значительными емкостными токами. В этом тоже есть минусы, изоляция кабеля не является самовосстанавливающей, поэтому повреждения не устраняются. Кабельные сети не способны заглушить однофазное замыкание на землю.
4)Резистивная нейтрали.
Резистивная система заземления нейтрали сетей 6-35 кВ обеспечивает снижение уровня дуговых перенапряжений, селективное обнаружение поврежденного присоединения, его быстрое отключение и улучшение условий электробезопасности.
При однофазных замыканиях на землю в сетях с заземленной через резистор нейтралью во всех присоединениях протекают собственные емкостные токи, а в поврежденном присоединении, кроме того, протекает активный ток, создаваемый резистором. Это принципиальное отличие позволяет решить две важные задачи: селективно определить поврежденное присоединение (за счет применения простых релейных защит, действующих на отключение или сигнал) и незамедлительно принять меры по устранению повреждения; существенно ограничить уровень дуговых перенапряжений при однофазных замыканиях на землю и исключить феррорезонансные- процессы.
Применяются три варианта заземления нейтрали сетей 6-35 кВ через резистор: низкоомное, высокоомное и комбинированное. Низкоомное резистивное заземление нейтрали применяется в случаях, когда однофазное замыкание на землю должно быть селективно отключено в течение минимально возможного времени. При этом ток в нейтрали должен быть достаточным для работы релейной защиты на отключение (от 10 до 100 А). Высокоомное резистивное заземление нейтрали целесообразно применять в случаях, когда сеть должна иметь возможность длительной работы в режиме однофазного замыкания на землю до обнаружения места замыкания. При этом ток в нейтрали должен быть такой величины, чтобы исключить появление опасных дуговых перенапряжений и снижение электробезопасности, но быть достаточным для определения поврежденного присоединения и работы релейной защиты на сигнал (не более 10 А). Комбинированное заземление нейтрали осуществляется присоединением высокоомного резистора параллельно ДГР и позволяет снижать уровень перенапряжений при неточной настройке ДГР, а также способствует работе на сигнал релейных защит.
Выбор типа резистора для заземления нейтрали производится по трем основным критериям:
1. резистор должен обеспечивать снижение уровня дуговых перенапряжений;
2. сопротивление резистора в нейтрали должно гарантировать протекание активного тока в поврежденном присоединении, достаточного для действия релейных защит на сигнал или на отключение поврежденного присоединения;
3. при заземлении нейтрали через резистор должны соблюдаться условия электробезопасности для людей при однофазном замыкании на землю на подстанциях и распределительных пунктах с учетом существующего нормирования величины допустимого напряжения прикосновения.
Основной параметр резистора - его активное сопротивление Rp,величина которого выбирается по критерию снижения уровня перенапряжений и затем может корректироваться по условиям работы релейной защиты и условию электробезопасности.
Первый критерий выбора резистора - снижение уровня перенапряжений. Аналитически и экспериментально установлено, что наибольшая эффективность защиты сетей от дуговых перенапряжений достигается при условии, что активная составляющая тока замыкания IзА, создаваемая резистором, больше суммарного емкостного тока сети Iс. При определенных трудностях выполнения условия IзА > Iс допускается при выборе сопротивления резистора использовать менее жесткое условие IзА >0,5Iс .
Второй критерий выбора резистора - гарантия работы устройств релейной защиты и автоматики. Защита от однофазных замыканий на землю в сети организуется на всех присоединениях. Устанавливается максимальная токовая защита нулевой последовательности с действием на отключение присоединений без выдержки времени при низкоомном резистивном заземлении нейтрали и с действием на сигнал при высокоомном резистивном заземлении нейтрали и при комбинированном заземлении нейтрали.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 4537; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!