58459

Электроустановки с изолированными и глухозаземленными нейтралями

Конспект урока

Педагогика и дидактика

Вид связи нейтралей машин и трансформаторов с землей в значительной степени определяет уровень изоляции электроустановок и выбор коммутационной аппаратуры значения перенапряжений и способы их ограничения токи при однофазных замыканиях на землю условия работы релейной защиты и безопасности...

Русский

2014-04-25

174 KB

14 чел.

Уроки 101-102(147-148)

Тема. Электроустановки с изолированными и глухозаземленными нейтралями

1. Общие сведения о нейтралях электроустановок

2.  Трехфазные  сети  с  изолированными нейтралями

3. Трехфазные  сети  с  резонансно-заземленными   нейтралями

4.  Трехфазные сети с эффективно-заземленными нейтралями

5. Сети с глухозаземленными нейтралями

  1.  Нейтралями электроустановок называют общие точки обмотки генераторов или трансформаторов, соединенные в звезду.

Вид связи нейтралей машин и трансформаторов с землей в значительной степени определяет уровень изоляции электроустановок и выбор коммутационной аппаратуры, значения перенапряжений и способы их ограничения, токи при однофазных замыканиях на землю, условия работы

релейной защиты и безопасности в электрических сетях, электромагнитное влияние на линии связи и т. д.

В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы: 1) сети с незаземленными (изолированными) нейтралями;

  1.  сети  с  резонансно-заземленными  (компенсированными)   нейтралями;
  2.  сети с эффективно-заземленными нейтралями; 4) сети с глухозаземленными нейтралями.

К первой и второй группам относятся сети  напряжением 3 — 35 кВ, нейтрали трансформаторов или генераторов которых  изолированы от земли или заземлены через заземляющие реакторы.

Сети с эффективно-заземленными нейтралями применяют на напряжение выше 1 кВ. В них коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4. Коэффициентом замыкания на землю называют отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю поврежденной фазы к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания. К эффективно-заземленным сетям относят сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землей непосредственно или через небольшое активное сопротивление. К этой группе относятся сети напряжением 110 кВ и выше.

К четвертой группе относятся сети напряжением 220, 380 и 660 В.

Режим работы нейтрали определяет ток замыкания на землю. Сети, в которых ток однофазного замыкания на землю менее 500 А, называют сетями с малыми токами замыкания на землю (в основном это сети с незаземленными и резонансно-заземленными нейтралями). Токи более 500 А соответствуют сетям с большими токами замыкания на землю (это сети с эффективно-заземленными нейтралями).

2. В сетях с незаземленными нейтралями токи при однофазном замыкании на землю протекают через распределенные емкости фаз, которые для упрощения анализа процесса условно заменяют емкостями, сосредоточенными в середине линий (рис. 1). Междуфазные емкости при этом не рассматриваются, так как при однофазных повреждениях их влияние на токи в земле не сказывается.

В нормальном режиме работы напряжения фаз сети относительно земли (UA, Uв, Uс) симметричны и равны фазному напряжению, а емкостные (зарядные) токи фаз относительно земли ICOA,  ICOB, ICOC также симметричны и равны между собой (рис. 1,а). Емкостный ток фазы

Iсо =UфωС,  (1.1)

  где С — емкость фазы относительно земли.

Рис. 1. Трехфазная сеть с незаземленной нейтралью:

Геометрическая сумма емкостных токов трех фаз равна нулю. Емкостный ток нормального режима в одной фазе в современных сетях с незаземленной нейтралью, как правило, не превышает нескольких ампер и практически не влияет на загрузку генераторов. В случае металлического замыкания на землю в одной точке напряжения неповрежденных фаз относительно земли возрастают в  раз и становятся равными междуфазному напряжению.

В случае замыкания на землю через переходное сопротивление напряжение поврежденной фазы относительно земли будет больше нуля, но меньше фазного, а неповрежденных фаз — больше фазного, но меньше линейного. Меньше будет и ток замыкания на землю.

При однофазных замыканиях на землю в сетях с незаземленной нейтралью треугольник линейных напряжений не искажается, поэтому потребители, включенные на междуфазные напряжения, продолжают работать нормально.

Вследствие того что при замыкании на землю напряжение неповрежденных фаз относительно земли увеличивается в раз по сравнению с нормальным значением, изоляция в сетях с незаземленной нейтралью должна быть рассчитана на междуфазное напряжение. Это ограничивает область использования этого режима работы нейтрали сетями с напряжением 35 кВ и ниже, где стоимость изоляции электроустановок не является определяющей и некоторое ее увеличение компенсируется повышенной надежностью питания потребителей, если учесть, что однофазные замыкания на землю составляют в среднем до 65% всех нарушений изоляции.

     Отыскание  места  замыкания  на  землю после получения сигнала должно начинаться немедленно, и повреждение должно устраняться в кратчайший срок. Допустимая длительность работы с заземленной фазой определяется  Правилами  технической   эксплуатации (ПТЭ) и в большинстве случаев не должна превышать  2 ч.  

В сетях 3—20 кВ, имеющих линии на железобетонных и металлических опорах, допускается IС не более 10 А. В блочных схемах генератор -трансформатор на генераторном напряжении емкостный ток не должен превышать 5 А.

Работа сети с незаземленной (изолированной) нейтралью применяется и при напряжении до 1 кВ. При этом основные свойства сетей с незаземленной нейтралью сохраняются и при этом напряжении. Кроме того, эти сети обеспечивают высокий уровень электробезопасности и их следует применять для передвижных установок, торфяных разработок и шахт. Для защиты от опасности, возникающей при пробое изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений, в нейтрали или фазе каждого трансформатора устанавливается пробивной предохранитель.

3. В сетях 3 — 35 кВ для уменьшения тока замыкания на землю с целью удовлетворения указанных выше норм применяется заземление нейтралей через дугогасящие реакторы.

В нормальном режиме работы ток через реактор практически равен нулю. При полном замыкании на землю одной фазы дугогасящий реактор оказывается под фазным напряжением и через место замыкания на землю протекает наряду с емкостным током IС также индуктивный ток реактора IL.(рис. 3). Так как индуктивный и емкостный токи отличаются по фазе на угол 180°, то в месте замыкания на землю они компенсируют друг друга. Если Ic = IL (резонанс), то через место замыкания на землю ток протекать не будет. Благодаря этому дуга в месте повреждения не возникает и устраняются связанные с нею опасные последствия.

Рис. 3. Трехфазная сеть с резонансно-заземленной нейтралью

В сетях с резонансно-заземленной (компенсированной) нейтралью, так же как и в сетях с незаземленными нейтралями, допускается временная работа с замкнутой на землю фазой до тех пор, пока не представится возможность произвести необходимые переключения для отделения поврежденного участка. При этом следует учитывать также допустимое время продолжительной работы реактора 6 ч.

Наличие дугогасящих реакторов особенно ценно при кратковременных  замыканиях на землю, так как при этом дуга в месте замыкания гаснет и линия не отключается. В сетях с нейтралями, заземленными через дугогасящий реактор, при однофазных замыканиях на землю напряжения двух неповрежденных фаз относительно земли увеличиваются в  раз, т. е. до междуфазного напряжения. Следовательно, по своим основным свойствам эти сети аналогичны сетям с незаземленными (изолированными) нейтралями.

4. В сетях 110 кВ и выше определяющим в выборе способа заземления нейтралей является фактор стоимости изоляции. Здесь применяется эффективное заземление нейтралей, при котором во время однофазных замыканий напряжение на неповрежденных фазах относительно земли равно примерно 0,8 междуфазного напряжения в нормальном режиме работы. Это основное достоинство такого способа заземления нейтрали.

Однако рассматриваемый режим нейтрали имеет и ряд недостатков. Так, при замыкании одной фазы на землю образуется короткозамкнутый контур через землю и нейтраль источника с малым сопротивлением, к которому приложена ЭДС фазы (рис. 6). Возникает режим КЗ, сопровождающийся протеканием больших токов. Во избежание повреждения оборудования длительное протекание больших токов недопустимо, поэтому КЗ быстро отключаются релейной защитой. Правда, значительная часть однофазных повреждений в электрических сетях напряжением 110 кВ и выше относится к самоустраняющимся, т. е. исчезающим после снятия напряжения. В таких случаях эффективны, устройства автоматического повторного включения (АПВ), которые, действуя после работы устройств релейной защиты, восстанавливают питание потребителей за минимальное время.

Второй недостаток — значительное удорожание выполняемого в распределительных устройствах контура заземления, который должен отвести на землю большие токи КЗ и поэтому представляет собой в данном случае сложное инженерное сооружение.

Рис.6. Трехфазная сеть с эффективно – заземленной нейтралью

Третий недостаток — значительный ток однофазного КЗ, который при большом количестве заземленных нейтралей трансформаторов, а также в сетях с автотрансформаторами может превышать токи трехфазного КЗ. Для уменьшения токов однофазного КЗ применяют, если это возможно и эффективно, частичное разземление нейтралей (в основном в сетях 110—220кВ). Возможно применение для тех же целей токоограничивающих сопротивлений, включаемых в нейтрали трансформаторов.

5. Такие сети применяются на напряжение до 1 кВ для одновременного витания трехфазных и однофазных нагрузок, включаемых на фазные напряжения (рис. 7). В них нейтраль трансформатора или генератора присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформатор тока). Для фиксации фазного напряжения при наличии однофазных нагрузок применяют нулевой проводник, связанный с нейтралью трансформатора (генератора). Этот проводник служит для выполнения также и функции зануления, т. е. к нему преднамеренно присоединяют металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением. При наличии зануления пробой изоляции на корпус вызовет однофазное КЗ и срабатывание защиты с отключением установки от сети. При отсутствии зануления корпуса (второй двигатель на рис. 7) повреждение изоляции вызовет опасный потенциал на корпусе. Целость нулевого проводника нужно контролировать, так как его случайный разрыв может вызвать перекос напряжений по фазам (снижение его на загруженных фазах и повышение на незагруженных). Может быть принято при необходимости раздельное выполнение нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.

Рис.7. Трехфазная сеть с глухозаземленной нейтралью


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12661. Основные команды MS DOS 28 KB
  Лабораторная работа №1. Тема: Основные команды. Цель работы: Познакомиться с основными командами MS DOS. 2. Теоретическая часть COMMAND.COM при включении ПК спрашивает Вас о дате а также изображает на экране подсказку типа А или C это называется приглашение DOS к ней...
12662. Команды работы с каталогами MS-DOS 53.5 KB
  Лабораторная работа №2. Тема: Команды работы с каталогами. Цель работы: Познакомиться с организацией диалога с пользователем в среде MSDOS. Рассмотреть команды работы с каталогами и получить практические навыки для работы с каталогами в среде MSDOS. Содержание раб...
12663. Команды работы с файлами MS-DOS 42 KB
  Лабораторная работа №3. Тема: Команды работы с файлами. Цель работы: Научиться создавать переименовывать копировать устанавливать атрибуты и удалять файлы. Теоретические положения 1. Создание тестового файла В DOS создать текстовый файл можно двумя способами...
12664. Редактор EDIT в MS-DOS 36.5 KB
  Лабораторная работа № 4 Тема: Редактор Edit Цель: Научится работать с текстовыми файлами в редакторе Edit открывать и сохранять файл редактировать и просматривать файл настраивать редактор. В DOS имеется текстовый процессор который достаточен для повседневной рабо...
12665. Работа со справочной системой. Символы * и ?. Поиск файлов в MS-DOS 29.5 KB
  Лабораторная работа № 5. Тема: Работа со справочной системой. Символы и . Поиск файлов. Цель работы: Научиться искать файлы и пользоваться справочной системой в MS DOS. Теоретические положения Работа со справкой. HELP – вызов справочника вывод оглавлени
12666. Архивирование файлов. Архиватор ARJ в MS-DOS 60.5 KB
  Лабораторная работа № 6. Тема: Архивирование файлов. Архиватор ARJ. Цель: Закрепить навыки работы с архиваторами ARJ. Теоретический материал Архивация упаковка помещение загрузка исходных файлов в архивный файл в сжатом или несжатом виде. Разархивация распак
12667. Графика в Linux 208 KB
  Лабораторная работа №5 Тема: Графика в Linux Цель работы: Научиться работать с графикой и пользоваться графическими редакторами в ОС Linux. Теоретическая часть. В состав большинства современных дистрибутивов входят следующие программы для работы с графикой: ...
12668. Windows против Linux или какую систему выбрать для PC 397.5 KB
  Лабораторная работа №1. Тема: Windows против Linux или какую систему выбрать для PC. Цель: ознакомиться с операционной системой Linux в сравнении с Windows. В современном мире не утихает спор между сторонниками Windows и Linux о том какую из этих систем использовать дома и/или на рабо
12669. Работа в Linux. Работа с каталогами и файлами посредством командной и строки и посредством графического интерфейса 235.5 KB
  Лабораторная работа № 2. Тема: Работа в Linux. Работа с каталогами и файлами посредством командной и строки и посредством графического интерфейса. Цель: Научится работать в операционной системе Linux: создавать удалять папки и файлы. Теоретическая часть. В свое время пр...