Глухозаземленная нейтраль трансформатора: Глухозаземленная нейтраль — принцип работы, преимущества и недостатки

Содержание

Глухозаземленная нейтраль — принцип работы, преимущества и недостатки

Уберечь человека от поражения электрическим током во время возникновения аварийных ситуаций помогает глухозаземленная нейтраль, обеспечивающая его защитное отключение. Это становится возможным за счет выравнивания потенциалов и срабатывания устройства в момент возрастания силы тока.

Схема глухозаземленной нейтрали

Нужно понимать, что использование этого механизма в реальной жизни так же, как и с изолированной нейтралью, строго регулируется специальными правилам устройства электроустановок (ПУЭ).

к содержанию ↑

Принцип действия

Согласно Правилам, под этим термином стоит понимать соединение трансформатора (нейтрали генератора) с устройством для заземления. Так, например, если речь идет о трехпроводной сети, прокладываемой к жилому дому от источника питания, нейтраль будет распределена по щиткам с последующим к ней подключением контуров заземления электрооборудования дома. Цепь такого рода не допускает установку предохранителей, подверженных плавлению, и устройств, способных выступить в роли разрушителей единства цепи.

Рабочий ноль — проводник, работающий в тандеме с третьим проводом. Они помогают создавать в доме нужное для работы основных электроприборов напряжение.

Плакат по электробезопасности «Установки с глухозаземленной нейтралью»

Рассмотрим пример аварийной ситуации. В стиральной машине вибрация стала причиной отсоединения фазного провода от места крепления, что привело к его контакту с металлическим корпусом. Что происходит? Короткое замыкание, в процессе чего сила тока быстро набирает обороты. Автовыключатель справится с задачей — питание отключится. Человек, случайно коснувшийся провода, не будет поражен током, так как сопротивление R0 окажется меньше, чем при прохождении тока через человеческое тело.

Для эффективной работы системы с глухозаземленной нейтралью или с изолированной нейтралью (без подключения к устройству заземления) в ответственный момент важно опять же следовать Правилам.

к содержанию ↑

Достоинства и недостатки метода

Система имеет как плюсы, так и минусы.

К достоинствам можно отнести следующие факты:

  1. Сеть незаменима в процессе подавления перенапряжений.
  2. Нейтраль данного типа открывает возможности в использовании оборудования с таким уровнем изоляции, который изначально предполагает фазное напряжение.
  3. Не потребуется специальная схема защиты, достаточно будет обычных функций защиты от тока перегрузки в фазах для удаления глухих замыканий фазы на землю.

К минусам стоит отнеси:

  1. Сети с нейтралью глухозаземленного типа — это риск повреждений и помех вследствие большого замыкания тока на землю.
  2. Фидер после повреждения будет работать со сбоями.
  3. Сохраняется опасность для человека во время действия повреждения в результате создания высокого напряжения прикосновения.
3-фазная сеть с глухозаземленной нейтралью

Немного о применении метода заземления с глухозаземленной нейтралью: его не выбирают для создания подземных или воздушных сетей среднего напряжения в Европе, зато активно используют в распределительных сетях североамериканских объектов. Целесообразно использование глухозаземленной нейтрали в случаях маломощности источника при коротком замыкании.

к содержанию ↑

Что такое системы TN

TN будут называться системы с использованием глухозаземленной нейтрали для подключения защитных и нулевых функциональных проводников. Важный момент — в таких системах к нулевому проводнику, в свою очередь соединенному с нейтралью, должны быть подключены все корпусные электропроводящие детали.

Такая система отличается подключением нейтрали к контуру заземления вблизи трансформаторной подстанции. Нейтраль в этом случае не заземляется с помощью дугогасящего реактора.

На предприятиях промышленного типа наиболее целесообразными являются четырехпроводные трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В со вторичной обмоткой, объединенной в звезду и наглухо соединенной нейтральной точкой с устройством для заземления.

Двигатели при подключении к фазам сети питаются при линейном напряжении, источником питания ламп является фазное напряжение при подключении их между нейтральными и фазными проводами.

N -проводу отводится сразу две роли — он является рабочим, необходимым для присоединения однофазных приемников, и проводом зануления с присоединенными металлическими корпусами установок, которые не находятся под нормальным напряжением.

Зануление пробоя изоляции обмотки двигателя приведет к появлению большого тока короткого замыкания и срабатыванию механизма защиты, в результате чего двигатель будет отключен от сети. В случае отсутствия зануления корпуса двигателя повреждение изоляции обмотки приведет к созданию опасной ситуации на корпусе касательно земли.

В случае однофазного КЗ на землю относительно нее напряжения на целых фазах остается прежним, поэтому изоляция может быть устроена с уклоном не на линейное, а на фазное напряжение.

Итак, глухозаземленной нейтралью называется нейтраль генератора или трансформатора, которая подсоединена к заземляющему устройству.

Главным преимуществом ее использования является возможность предотвращения воспламенения электропроводки за счет автоматического отключения поврежденного участка от сети. Кроме того, в случае короткого замыкания между нейтральным проводом и поврежденной фазой и соответственно увеличивающимся током срабатывают токовые реле, опасность поражения сводится к минимуму.

Глухозаземленная нейтраль — принцип работы, преимущества и недостатки

Заземление нейтралей и защита разземленных нейтралей трансформаторов от перенапряжений

В современных энергосистемах сети 110 кВ и выше эксплуатируются с эффективным заземлением нейтралей обмоток силовых трансформаторов. Сети напряжением 35 кВ и ниже работают с изолированной нейтралью или заземлением через дугогасящие реакторы.

Каждый вид заземления имеет свои преимущества и недостатки.
В сетях с изолированной нейтралью однофазное замыкание на землю не приводит к короткому замыканию. В месте замыкания проходит небольшой ток, обусловленный емкостью двух фаз на землю. Значительные емкостные токи обычно компенсируются полностью или частично включением в нейтраль трансформатора дугогасящего реактора. Остаточный в результате компенсации малый ток не способен поддерживать горение дуги в месте замыкания, поэтому поврежденный участок, как правило, не отключается автоматически. Металлическое однофазное замыкание на землю сопровождается повышением напряжения на неповрежденных фазах до линейного, а при замыкании через дугу возможно появление перенапряжений, распространяющихся на всю электрически связанную сеть, в которой могут находиться участки с ослабленной изоляцией. Чтобы уберечь трансформаторы, работающие в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов, от воздействия повышенных напряжений, изоляцию их нейтралей выполняют на тот же класс напряжения, что и изоляцию линейных вводов.
При таком уровне изоляции не требуется применение никаких средств защиты нейтралей, кроме вентильных разрядников, включаемых параллельно дугогасящему реактору.
В сетях с эффективным заземлением нейтрали (рис. 1.19) однофазное замыкание на землю приводит к короткому замыканию. Ток короткого замыкания (КЗ) проходит от места повреждения по земле к заземленным нейтралям трансформаторов Т1 и
Т2
распределяясь обратно пропорционально сопротивлениям ветвей. Поврежденный участок выводится из работы действием защит от замыканий на землю. Через трансформаторы (ТЗ и Т4), нейтрали которых не имеют глухого заземления, ток однофазного КЗ не проходит.
С учетом того, что однофазное КЗ является частым (до 80% случаев КЗ в энергосистемах приходится на однофазные КЗ) и тяжелым видом повреждений, принимают меры по уменьшению токов КЗ. Одной из таких мер является частичное разземление нейтралей трансформаторов.
Нейтрали автотрансформаторов не разземляются, так как они рассчитаны для работы с обязательным заземлением концов общей обмотки.
Число заземленных нейтралей на каждом участке сети устанавливается расчетами и принимается минимальным. При выборе точек заземления нейтралей в энергосистеме руководствуются как требованиями релейной защиты в части поддержания на определенном уровне токов замыкания на землю, так и обеспечением защиты изоляции разземленных нейтралей от перенапряжений. Последнее обстоятельство вызвано тем, что все трансформаторы 110-220 кВ отечественных заводов имеют пониженный уровень изоляции нейтралей. Так, у трансформаторов 110 кВ с регулированием напряжения под нагрузкой уровень изоляции нейтралей соответствует стандартному классу напряжения 35 кВ, что обусловлено включением со стороны нейтрали переключающих устройств с классом изоляции 35 кВ. Трансформаторы 220 кВ имеют также пониженный на класс уровень изоляции нейтралей. Во всех случаях это дает значительный экономический эффект, и тем больший, чем выше класс напряжения трансформатора.
Выбор указанного уровня изоляции нейтралей трансформаторов, предназначенных для работы в сетях с эффективно заземленной нейтралью, технически обосновывается значением напряжения, которое может появиться на нейтрали при однофазном КЗ.
А оно может достигнуть почти 1/3 линейного напряжения (например, для сетей 110 кВ около 42 кВ — действующее значение). Очевидно, что изоляция класса 35 кВ разземленной нейтрали нуждается в защите от повышенных напряжений. Кроме того, при неполнофазных отключениях (или включениях) ненагруженных трансформаторов с изолированной нейтралью переходный процесс сопровождается кратковременными перенапряжениями. Достаточно надежной защитой нейтралей от кратковременных перенапряжений является применение вентильных разрядников. Нейтрали трансформаторов 110 кВ защищаются разрядниками 2хРВС-20 с наибольшим допустимым действующим напряжением гашения 50 кВ.
Однако практика показывает, что на нейтрали трансформаторов могут воздействовать не только кратковременные перенапряжения. Нейтрали могут оказаться под воздействием фазного напряжения промышленной частоты (для сетей 110 кВ 65-67 кВ), которое опасно как для изоляции трансформатора, так и для разрядника в его нейтрали. Такое напряжение может появиться и длительно (десятки минут) оставаться незамеченным при неполнофазных режимах коммутации выключателями, разъединителями и отделителями ненагруженных трансформаторов, а также при некоторых аварийных режимах.


Рис. 1.19. Однофазное короткое замыкание в сети с эффективным заземлением нейтрали.

Неполнофазное включение ненагруженных трансформаторов. На рис. 1.20 показан трехфазный трансформатор с изолированной нейтралью. Из векторной диаграммы видно, что при симметричном напряжении сети и параметрах схемы токи намагничивания и магнитные потоки в сердечнике также симметричны, т. е. , , а напряжение на нейтрали равно нулю.

При пофазной коммутации трансформатора его электрическое и магнитное состояние изменяется. Включение трансформатора со стороны обмотки, соединенной в звезду, двумя фазами (рис. 1. 20, б) приводит к исчезновению потока Фс и появлению на нейтрали и на отключенной фазе напряжения, равного половине фазного:


Напряжение на разомкнутых контактах коммутационного аппарата

При подаче напряжения по одной фазе все обмотки трансформатора и его нейтраль будут находиться под напряжением включенной фазы. Между разомкнутыми контактами аппарата напряжение D U = U л .
В эксплуатации задержка в устранении неполнофазных режимов ненагруженных трансформаторов неоднократно приводила к авариям. Лучшей мерой защиты пониженной изоляции трансформаторов от опасных напряжений является глухое заземление их нейтралей. Поэтому необходимо перед включением или отключением от сети (разъединителями, отделителями или воздушными выключателями) трансформаторов 110-220 кВ, у которых нейтраль защищена вентильными разрядниками, глухо заземлять нейтраль включаемой под напряжение или отключаемой обмотки, если к тем же шинам или к питающей линии не подключен другой трансформатор с заземленной нейтралью.
Испытаниями установлено, что глухое заземление нейтрали трансформатора облегчает процессы отключения и включения намагничивающих токов. Дуга при отключении трансформатора горит менее интенсивно и быстро гаснет.
Отключение заземляющего разъединителя в нейтрали трансформатора, работающего нормально с разземленной нейтралью, защищенной разрядником, следует производить сразу же после включения под напряжение и проверки полнофазности включения коммутационного аппарата. Нельзя длительно оставлять заземленной нейтраль, если это не предусмотрено режимом работы сети. Заземлением нейтрали вносится изменение в распределение токов нулевой последовательности и нарушается селективность действия защит от однофазных замыканий на землю.
Схемы питания от одиночных и двойных проходящих линий 110-220 кВ подстанций, выполненных по упрощенным схемам, в настоящее время получили широкое распространение. Число присоединяемых к линии трансформаторов не регламентируется и доходит до четырех-пяти. Если к линии присоединены два трансформатора и более (рис. 1.21), то целесообразно постоянно (или на время производства операций) хотя бы у одного из них иметь глухое заземление нейтрали (трансформаторы Т2 и ТЗ на рис. 1.21). Это позволит избежать появления опасных напряжений на изолированных нейтралях других трансформаторов в случае неполнофазной подачи напряжения на линию вместе с подключенными к ней трансформаторами.
Так, при однофазном включении (фаза В) питающей линии под напряжение (рис. 1.22, а) в сердечниках отключенных фаз трансформатора с глухозаземленной нейтралью T 1 замкнется магнитный поток Ф B неотключенной фазы. Он наведет в обмотках фаз А и С примерно равные ЭДС взаимоиндукции Е A и ес. Трансформатор T 1 будет находиться в уравновешенном однофазном режиме.
При однофазной симметричной системе напряжений на линейных выводах трансформатора (сумма этих напряжений равна нулю) напряжение на незаземленной нейтрали Т2 относительно земли также равно нулю:

где
При двухфазном включении (фаз А и В) питающей линии (рис. 1.22, б) по сердечнику отключенной фазы замыкается суммарный магнитный поток Ф A +Ф B =-Ф C , который наведет в обмотке отключенной фазы ЭДС взаимоиндукции E C , равную по значению и направлению напряжению фазы U c , если бы она была включена. Таким образом, на линейных вводах всех подключенных к линии трансформаторов образуется симметричная трехфазная система напряжений, при которой напряжение на изолированной нейтрали трансформатора Т2 равно нулю:

где


Рис. 1.20. Полнофазный (а) и двухфазный (б) режимы включения ненагруженного трансформатора с изолированной нейтралью


Рис. 1.21. Схема питания ответвительных подстанций от проходящей линии

В сетях с эффективно заземленной нейтралью трансформаторы подвержены опасным перенапряжениям в аварийных режимах, когда, например, при обрыве и соединении провода с землей выделяется по тем или иным причинам участок сети, не имеющий заземленной нейтрали со стороны источника питания. На таком участке напряжение на нейтралях трансформаторов становится равным по значению и обратным по знаку ЭДС заземленной фазы, а напряжение неповрежденных фаз относительно земли повышается до линейного. Возникающие при этом в результате колебательного перезаряда емкостей фаз на землю перенапряжения представляют собой серьезную опасность для изоляции трансформаторов и другого оборудования участка.
В сетях с эффективно заземленной нейтралью на случай перехода части сети в режим работы с изолированной нейтралью от замыканий на землю предусматривают защиты, реагирующие на напряжение нулевой последовательности 3 U о , которое появляется на зажимах разомкнутого треугольника трансформатора напряжения при соединении фазы с землей. Защиты действуют на отключение выключателей трансформаторов с незаземленной нейтралью. Защиты от замыканий на землю в сети настраивают таким образом, чтобы при однофазном повреждении первыми отключались питающие сеть трансформаторы с изолированной нейтралью, а затем трансформаторы с заземленной нейтралью. На тех подстанциях 110 кВ, где силовые трансформаторы не могут получать подпитку со стороны СН и НН, такие защиты от замыканий на землю не устанавливаются, не производится также и глухое заземление нейтралей.
Рекомендации оперативному персоналу. На основании изложенного оперативному персоналу могут быть даны следующие рекомендации.
При выводе в ремонт силовых трансформаторов, а также изменениях схем подстанций необходимо следить за сохранением режима заземления нейтралей, принятого в энергосистеме, и не допускать при переключениях в сетях с эффективно заземленной нейтралью выделения участков без заземления нейтралей у питающих сеть трансформаторов.
Во избежание же автоматического выделения таких участков на каждой системе шин подстанции, где возможно питание от сети другого напряжения, желательно иметь трансформатор с заземленной нейтралью с включенной на нем токовой защитой нулевой последовательности. В случае вывода в ремонт трансформатора, нейтраль которого заземлена, необходимо предварительно заземлить нейтраль другого параллельно работающего с ним трансформатора.
Без изменения положения нейтралей других трансформаторов производится отключение трансформаторов с изолированной нейтралью (трансформаторы старых выпусков с равнопрочной изоляцией выводов) или нейтралью, защищенной вентильным разрядником.


Сеть с эффективным заземлением нейтрали — сеть, в которой заземлена большая часть нейтралей обмоток силовых трансформаторов. При однофазном замыкании в такой сети напряжение на неповрежденных фазах не должно превышать 1,4 фазного напряжения нормального режима работы сета. В СССР сети напряжением 110 кВ и выше, работающие, как правило, с глухозаземленной нейтралью, относят к сетям с эффективно заземленной нейтралью

Неполнофазным отключением (включением) называется коммутация, при которой выключатели, разъединители или отделители в цепи оказываются включенными не тремя, а двумя или даже одной фазой

О глухозаземленной нейтрали: определение изолированного глухого заземления

В настоящее время на территории Российской Федерации сетевыми организациями эксплуатируются электрические сети среднего и низкого напряжения со следующими режимами работы нейтрали:

  • Глухозаземленная нейтраль;
  • Изолированная нейтраль;
  • Резистивная нейтраль (перспективное направление).

 

Примеры схем сетей с глухозаземленной, изолированной и резистивной нейтралью

Примеры схем сетей с глухозаземленной, изолированной и резистивной нейтралью

Дополнительная информация. При определении способа заземления нейтрали в распределительных сетях высокого напряжения обычно применяют метод, называющийся эффективно заземленная нейтраль.

Сеть с глухозаземленной нейтралью

Рядовые потребители электрической энергии редко понимают, что источником тока в розетке являются силовые трансформаторы. При соединении трёхфазных обмоток трансформатора в «звезду» появляется совместная точка. Нейтраль – так она называется. При соединении нейтрали с контуром заземления непосредственно у источника появляется глухозаземленная нейтраль.

Наибольшая область применения систем с глухозаземленной нейтралью – напряжение до 1000 Вольт (так называемое низкое напряжение). Электрические сети городов и посёлков, дачные домики и элитные коттеджи – все они запитываются от силовых трансформаторов с заземлѐнной нейтралью.

Особенности конструктива

Конструктивной особенностью глухозаземленной нейтрали является наличие фазного и линейного напряжения. Источники электрической энергии, используемые в рассматриваемых электроустановках, обладают тремя силовыми: фазными концами и одним нейтральным – нулевым. Разность потенциалов, появляющаяся между фазными проводами, называется линейным напряжением, а между одним из фазных и нулевым – фазным.

По величине показателя линейного напряжения говорят о напряжении всей электросети. В нашей стране оно зафиксировано на значениях, равных 220В, 380В и 660В.

√3 раз – такова разница между фазным и линейным напряжением. Соответственно, фазное напряжение будет принимать вид 127 В, 220 В и 380 В. Самое распространённая величина номинального напряжения – 380 В. При линейном напряжении 380 В фазное равно 220 В.

Электрическую сеть с нейтралью, заземлённой непосредственно рядом с источником, можно использовать для электроснабжения трехфазных нагрузок на напряжение 380 В и однофазных на напряжение 220 В. Для последних подключение производится между «фазой» и «нулём». Распределение однофазных потребителей производят равномерно по фазам А, В и С во избежание перекоса.

Контур заземления ТП

Любая трансформаторная подстанция с действующим трансформатором обязана быть окружена контуром заземления. Контур заземления трансформаторной подстанции – это таким образом соединённые между собой металлические заземлители, заглублённые в грунт, чтобы сопротивление их не превышало 4-х Ом при номинальном напряжении 380 В. Это значение закреплено в главном нормативном документе электротехники – ПУЭ.

От контура заземления подстанции делаются выводы для присоединения в распределительном устройстве к специальной металлической полосе – нулевой шине. К ней же подключается нулевой вывод трансформатора. У отходящих кабельных линий соответствующие жилы так же заводятся на эту шину. Фазные жилы «сажаются» на коммутационные аппараты.

Кабели, выходящие из кабельного полуэтажа подстанции, должны быть четырёхжильными. В давно введённых в эксплуатацию электроустановках встречаются кабели с тремя жилами и оболочкой из алюминия. В этом случае она используется как нулевой проводник.

Для принятия напряжения от сетевой организации каждый потребитель обязан организовать у себя на объекте вводное распределительное устройство 0,4 кВ (ВРУ). В нем необходимо предусмотреть нулевую шину соответствующего сечения. К ней присоединяются все нулевые жилы подходящих и отходящих кабелей. Повторное заземление ВРУ тоже заводится на нулевую шину.

Меры предосторожности

Теперь разберём, для чего выполняется заземление нейтрали трансформатора, и физику работы такой электрической сети.

В теоретической физике потенциал нулевого проводника по отношению к земле не должен превышать нулевого значения. Повторное заземление у принимающего устройства потребителя помогает добиться этого значения с ещё более высокой степенью вероятности, особенно, если до ТП есть достаточное расстояние.

Поражение током возможно в следующих ситуациях:

  1. Повреждение изоляции токоведущих частей, выход из строя электрооборудования. Образуется шаговое напряжение – на плоскости пола появляется потенциал, небезопасный для идущего человека;
  2. Повреждение изоляции электрооборудования. В этом случае на корпусе может оказаться опасное для здоровья напряжение;
  3. Повреждение защитной изоляции кабелей. Здесь напряжение появляется на металлических полках, с лежащими кабельными линиями;
  4. Нарушение технологии производства работ, приведшее к прикосновению к токоведущим частям, находящимся под фазным напряжением.

К включенному в сеть проводу, лежащему на влажном полу, подходить не рекомендуется. В этой ситуации появляется потенциал, опасный для человека. При попытке сделать шаг ноги оказываются под действием различных величин потенциала. Удар током обеспечен. Для избегания подобного развития событий перед заливкой бетона укладывается металлический каркас, соединённый с контуром заземления минимум в 2-х точках. За счёт этого при возникновении на полу потенциала ноги идущего человека будут зашунтированы, поражения электрическим током удастся избежать.

Для недопущения появления напряжения на нетоковедущих частях электрической системы ПУЭ обязывает заземлить абсолютно все металлические детали, находящиеся в распредустройствах трансформаторных подстанций и потребителя, а также корпуса электроприборов. В промышленных цехах, где присутствует электрическое оборудование (станки, производственные линии), по периметру пускается стальная полоса для присоединения всех без исключения металлсодержащих частей. Таким образом, выравниваются потенциалы земли и металлических частей, расположенных в помещении.

При возникновении пробоя на заземлённый корпус электрический ток пойдёт по пути наименьшего сопротивления, т.е. по заземляющим проводникам до контура заземления, а не через обладающее большим сопротивлением человеческое тело, даже при не сработавшей защите.

Меры предосторожности при работе в сети с глухозаземленной нейтралью

По этой причине ток через контур заземления направится в сторону нейтрали силового трансформатора. Это приводит к короткому замыканию с большой величиной электрического тока. На превышение заданного параметра должен будет среагировать защитный коммутационный аппарат: плавкая вставка или автоматический выключатель. За счёт этого повреждённый участок цепи будет выведен из работы. Таким образом, организуется быстрая локализация аварийного режима.

Разновидности систем TN

Существует несколько видов таких систем:

  • TN-C. К нулевому проводнику, соединенному с нейтралью, подключаются все металлические детали и корпуса электроприборов. Носит название совмещённого. Общепринятое обозначение – PEN. Старая схема, была широко распространена в Советском Союзе. Небезопасна. Для рядовых потребителей в настоящее время не используется, т.к. заземление корпусов бытовых электрических приборов сложно выполнимо. Имеет серьёзный недостаток: при обрыве PEN-проводника на занулённых электроприборах появляется небезопасный потенциал;

Важно! Зануление – это электрическое соединение незаземленных корпусов, в нормальном состоянии не под напряжением, и нулевым проводом трансформатора.

Разновидности схем TN

  • TN-S. Безопасность при возникновении аварийного режима существенно увеличивается. Здесь функции рабочего и защитного проводника разделяются по всей длине, вплоть до распределительного устройства потребителя. Однако требуется использование пятипроводного кабеля, что несколько удорожает стоимость прокладки кабельной линии;
  • TN-C-S. Самая часто встречающаяся в современной электротехнике система заземления. PEN-проводник подвергается разделению на N и РЕ непосредственно в ГРЩ потребителя. При повреждении PEN-проводника до точки раздела на металлоконструкциях так же, как и в случае с системой TN-C, может появиться напряжение. Чтобы этого не произошло, делаются повторные заземления PEN-проводника по всей длине кабельной линии;
  • ТТ. Предусматривает создание у потребителя индивидуального заземляющего устройства. Встречается редко.

Данный режим работы заземленной нейтрали защищает от поражения электрическим током. При аварии потенциал выравнивается, поэтому прикосновение к металлическим конструкциям перестает быть опасным.

Видео

%d0%bd%d0%b5%d0%b9%d1%82%d1%80%d0%b0%d0%bb%d1%8c%20%d1%82%d1%80%d0%b0%d0%bd%d1%81%d1%84%d0%be%d1%80%d0%bc%d0%b0%d1%82%d0%be%d1%80%d0%b0%20%d0%b3%d0%bb%d1%83%d1%85%d0%be%d0%b7%d0%b0%d0%b7%d0%b5%d0%bc%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d0%bd%d0%b0%d1%8f — со всех языков на все языки

Все языкиАнглийскийРусскийКитайскийНемецкийФранцузскийИспанскийШведскийИтальянскийЛатинскийФинскийКазахскийГреческийУзбекскийВаллийскийАрабскийБелорусскийСуахилиИвритНорвежскийПортугальскийВенгерскийТурецкийИндонезийскийПольскийКомиЭстонскийЛатышскийНидерландскийДатскийАлбанскийХорватскийНауатльАрмянскийУкраинскийЯпонскийСанскритТайскийИрландскийТатарскийСловацкийСловенскийТувинскийУрдуФарерскийИдишМакедонскийКаталанскийБашкирскийЧешскийКорейскийГрузинскийРумынский, МолдавскийЯкутскийКиргизскийТибетскийИсландскийБолгарскийСербскийВьетнамскийАзербайджанскийБаскскийХиндиМаориКечуаАканАймараГаитянскийМонгольскийПалиМайяЛитовскийШорскийКрымскотатарскийЭсперантоИнгушскийСеверносаамскийВерхнелужицкийЧеченскийШумерскийГэльскийОсетинскийЧеркесскийАдыгейскийПерсидскийАйнский языкКхмерскийДревнерусский языкЦерковнославянский (Старославянский)МикенскийКвеньяЮпийскийАфрикаансПапьяментоПенджабскийТагальскийМокшанскийКриВарайскийКурдскийЭльзасскийАбхазскийАрагонскийАрумынскийАстурийскийЭрзянскийКомиМарийскийЧувашскийСефардскийУдмурдскийВепсскийАлтайскийДолганскийКарачаевскийКумыкскийНогайскийОсманскийТофаларскийТуркменскийУйгурскийУрумскийМаньчжурскийБурятскийОрокскийЭвенкийскийГуараниТаджикскийИнупиакМалайскийТвиЛингалаБагобоЙорубаСилезскийЛюксембургскийЧерокиШайенскогоКлингонский

 

Все языкиРусскийАнглийскийДатскийТатарскийНемецкийЛатинскийКазахскийУкраинскийВенгерскийТурецкийТаджикскийПерсидскийИспанскийИвритНорвежскийКитайскийФранцузскийИтальянскийПортугальскийАрабскийПольскийСуахилиНидерландскийХорватскийКаталанскийГалисийскийГрузинскийБелорусскийАлбанскийКурдскийГреческийСловенскийИндонезийскийБолгарскийВьетнамскийМаориТагальскийУрдуИсландскийХиндиИрландскийФарерскийЛатышскийЛитовскийФинскийМонгольскийШведскийТайскийПалиЯпонскийМакедонскийКорейскийЭстонскийРумынский, МолдавскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийЧешскийСербскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийКечуаГаитянскийМайяАймараШорскийЭсперантоКрымскотатарскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкКхмерскийДревнерусский языкЦерковнославянский (Старославянский)ТамильскийКвеньяАварскийАфрикаансПапьяментоМокшанскийЙорубаЭльзасскийИдишАбхазскийЭрзянскийИнгушскийИжорскийМарийскийЧувашскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийЛожбанБашкирскийМалайскийМальтийскийЛингалаПенджабскийЧерокиЧаморроКлингонскийБаскскийПушту

Глухозаземленная нейтраль — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Глухозаземленная нейтраль

Cтраница 1

Глухозаземленная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.  [1]

Глухозаземленная нейтраль — нейтраль генератора или трансформатора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно.  [2]

Глухозаземленная нейтраль получается тогда, когда она соединяется с землей системой проводников и электродов, находящихся в земле около места установки генератора или трансформатора. От нейтрали идет провод, называемый нулевым, который соединяется с корпусом каждого приемника энергии. Системы с глухозаземленной нейтралью применяются для питания большинства производственных и бытовых электроприемников.  [3]

Глухозаземленная нейтраль — нейтральная точка обмотки трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно.  [4]

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль рансформатора или генератора, присоединенная к за-емляющему устройству непосредственно или через ма-юе сопротивление.  [5]

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно.  [6]

Поскольку глухозаземленная нейтраль — частный случай эффективно заземленной нейтрали, ей в той или иной степени присущи преимущества и недостатки эффективно заземленной нейтрали.  [7]

При глухозаземленной нейтрали ( глухое заземление нейтрали является обязательным в четы-рехпроводных сетях переменного тока) заземление осуществляется путем соединения металлоконструкций крана и подкрановых путей с заземленной нейтралью через нулевой провод линии, питающей кран.  [8]

При глухозаземленной нейтрали ток замыкания на землю и ток, проходящий через человека, не зависят от величины сопротивления изоляции.  [9]

При глухозаземленной нейтрали заземление осуществляется путем соединения металлоконструкций и рельсовых путей крана с заземленной нейтралью через нулевой провод линии, питающей кран.  [10]

При глухозаземленной нейтрали задача защитного заземления состоит в обеспечении через нулевой провод ( зануление) быстрого автоматического отключения поврежденного участка с помощью предохранителя или автоматического выключателя.  [11]

При глухозаземленной нейтрали заземление осуществляется путем соединения металлоконструкций и рельсовых путей крана с заземленной нейтралью через нулевой провод линии, питающей кран.  [12]

При глухозаземленной нейтрали сети напряжением до 1 кВ проводники сети защитного зануления должны иметь проводимость, достаточную для отключения защитного аппарата при однофазном КЗ. Для обеспечения необходимой прочности и долговечности сечение заземляющих проводников нормируется ПУЭ.  [13]

В с глухозаземленной нейтралью, в которых нейтральная точка связана с землей чедез небольшое активное сопротивление.  [14]

Электроустановки с глухозаземленной нейтралью широко применяются на промышленных предприятиях. Объясняется это в значительной мере преимуществами глухого заземления нейтрали с точки зрения безопасности, которые проявляются при замыкании одной из фаз электроустановки на землю и при переходе высшего напряжения на сторону низшего в питающем трансформаторе.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Режимы работы нейтралей трансформаторов системы электроснабжения

Трансформаторы имеют нейтрали, режим работы или способ рабочего заземления которых обусловлен:

  • требованиями техники безопасности и охраны труда персонала,
  • допустимыми токами замыкания на землю,
  • перенапряжениями, возникающими при замыканиях на землю, а также рабочим напряжением неповрежденных фаз электроустановки по отношению к земле, определяющих уровень изоляции электротехнических устройств, 
  • необходимостью обеспечения надежной работы релейной защиты от замыкания на землю,
  • возможностью применения простейших схем электрических сетей.

При однофазном замыкании на землю нарушается симметрия электрической системы: изменяются напряжения фаз относительно земли, появляются токи замыкания на землю, возникают перенапряжения в сетях. Степень изменения симметрии зависит от режима нейтрали. 

Режим нейтрали оказывает существенное влияние на режимы работы электроприемников, схемные решения системы электроснабжения, параметры выбираемого оборудования.

Нейтраль сети — это совокупность соединенных между собой нейтральных точек и проводников, которая может быть изолирована от сети либо соединена с землей через малые или большие сопротивления.

Используются следующие режимы нейтрали:

  • глухозаземленная нейтраль,

  • изолированная нейтраль,

  • эффективно заземленная нейтраль.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях определяется бесперебойностью электроснабжения потребителей, надёжностью работы, безопасностью обслуживающего персонала и экономичностью электроустановок.

Нейтрали трансформаторов трёхфазных электрических установок, к обмоткам которых подключены электрические сети, могут быть заземлены непосредственно, либо через индуктивные или активные сопротивления, либо изолированы от земли.

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется глухозаземлённой, а сети, подсоединённые к ней, соответственно, — сетями с глухозаземлённой нейтралью.

Нейтраль, не соединённая с заземляющим устройством называется изолированной нейтралью.

Сети, нейтраль которых соединена с заземляющим устройством через реактор (индуктивное сопротивление), компенсирующий ёмкостной ток сети, называются сетями срезонанснозаземлённой либо компенсированной нейтралью.

Сети, нейтраль которых заземлена через резистор (активное сопротивление) называется сеть срезистивнозаземлённой нейтралью.

Электрическая сеть, напряжением выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4 (коэффициент замыкания на землю – отношение разности потенциалов между неповреждённой фазой и землёй в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землёй в этой точке до замыкания ) называется сеть сэффективнозаземлённой нейтралью.

Электроустановки в зависимости от мер электробезопасности разделяются на 4 группы:

  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективнозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю),
  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю),
  • электроустановки напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью,
  • электроустановки напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Режимы нейтрали трехфазных систем

Напряжение, кВ Режим нейтрали Примечание
0,23 Глухозаземленная нейтраль Требования техники безопасности. Заземляются все корпуса электрооборудования
0,4
0,69 Изолированная нейтраль Для повышения надежности электроснабжения
3,3
6
10
20
35
110 Эффективно заземленная нейтраль Для снижения напряжения незамкнутых фаз относительно земли при замыкании одной фазы на землю и снижения расчетного напряжения изоляции
220
330
500
750
1150

Системы с глухозаземленной нейтралью — это системы с большим током короткого замыкания на землю. При коротком замыкании место замыкания отключается автоматически. В системах 0,23 кВ и 0,4 кВ это отключение диктуется требованиями техники безопасности. Одновременно заземляются все корпуса оборудования.

Системы 110 и 220 кВ и выше выполняются с эффективно заземленной нейтралью. При коротком замыкании место замыкания также отключается автоматически. Здесь заземление нейтрали приводит к снижению расчетного напряжения изоляции. Оно равно фазному напряжению неповрежденных фаз относительно земли. Для ограничения величины токов короткого замыкания на землю заземляются не все нейтрали трансформаторов (эффективное заземление).

Режимы нейтрали трехфазных систем: а — заземленная нейтраль, б — изолированная нейтраль

Изолированной нейтралью называется нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Система с изолированной нейтралью применяется для повышения надежности электроснабжения. Характеризуется тем, что при замыкании одной фазы на землю возрастает напряжение фазных проводов относительно земли до линейного напряжения, и симметрия напряжений нарушается. Между линией и нейтралью протекает емкостной ток. Если он меньше 5А, то допускается продолжение работы до 2 ч для турбогенераторов мощностью до 150 МВт и для гидрогенераторов — до 50 МВт. Если установлено, что замыкание произошло не в обмотке генератора, а в сети, то допускается работа в течение 6 ч.

Сети от 1 до 10 кВ — это сети генераторного напряжения электрических станций и местные распределительные сети. При замыкании на землю одной фазы в такой системе напряжение неповрежденных фаз относительно земли возрастает до величины линейного напряжения. Поэтому изоляция должна быть рассчитана на это напряжение.

Основное преимущество режима изолированной нейтрали — способность подавать энергию электроприемникам и потребителям при однофазном замыкании на землю.

Недостатком этого режима являются трудности о обнаружении места замыкания на землю.

Повышенная надежность режима (т.е. возможность нормальной работы при однофазных замыканиях на землю, которые составляют значительную часть повреждений электрооборудования) изолированной нейтрали обуславливает обязательное его применение при напряжении выше 1 кВ до 35 кВ включительно, поскольку эти сети питают большие группы электроприемников и потребителей.

С напряжения 110 кВ и выше применение режима изолированной нейтрали становится экономически невыгодным, так как повышение напряжения относительно земли с фазного до линейного требует существенного усиления фазной изоляции. Применение режима изолированной нейтрали до 1 кВ допускается и оправданно при повышенных требованиях к электробезопасности.

 

Вызвать электрика в Ростове на Дону можно по телефонам 89081775067 и 241 92 67

http://rostovelectric.ru/ 
http://vk.com/elektrik89381019528 
http://ok.ru/group/51833654542481 
http://vk.com/stroikarus 
http://elektrik-rostov-do.wix.com/220-380 
http://vk.com/gruzoperevozki_rostov_61 
http://vk.com/parket_rostov_89064173503 
https://vk.com/moto_rostov_na_donu 
https://www.instagram.com/motoelektrik_rnd/ 
https://vk.com/skuter_rostov 
https://ok.ru/group/54561223475345 
https://yandex.ru/uslugi/profile/AlexSergeev-204022 
https://vk.com/motovel 
http://89081775067.tt34.ru/ 
http://wikimapia.org/39762599/ru/

252

Для чего заземляется нейтраль трансформатора

Трансформаторы имеют нейтрали, режим работы или способ рабочего заземления которых обусловлен:

  • требованиями техники безопасности и охраны труда персонала,
  • допустимыми токами замыкания на землю,
  • перенапряжениями, возникающими при замыканиях на землю, а также рабочим напряжением неповрежденных фаз электроустановки по отношению к земле, определяющих уровень изоляции электротехнических устройств,
  • необходимостью обеспечения надежной работы релейной защиты от замыкания на землю,
  • возможностью применения простейших схем электрических сетей.

При однофазном замыкании на землю нарушается симметрия электрической системы: изменяются напряжения фаз относительно земли, появляются токи замыкания на землю, возникают перенапряжения в сетях. Степень изменения симметрии зависит от режима нейтрали .

Режим нейтрали оказывает существенное влияние на режимы работы электроприемников, схемные решения системы электроснабжения, параметры выбираемого оборудования.

Нейтраль сети — это совокупность соединенных между собой нейтральных точек и проводников, которая может быть изолирована от сети либо соединена с землей через малые или большие сопротивления.

Используются следующие режимы нейтрали:

эффективно заземленная нейтраль.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях определяется бесперебойностью электроснабжения потребителей, надёжностью работы, безопасностью обслуживающего персонала и экономичностью электроустановок.

Нейтрали трансформаторов трёхфазных электрических установок, к обмоткам которых подключены электрические сети, могут быть заземлены непосредственно, либо через индуктивные или активные сопротивления, либо изолированы от земли.

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется глухозаземлённой , а сети, подсоединённые к ней, соответственно, — сетями с глухозаземлённой нейтралью .

Нейтраль, не соединённая с заземляющим устройством называется изолированной нейтралью .

Сети, нейтраль которых соединена с заземляющим устройством через реактор (индуктивное сопротивление), компенсирующий ёмкостной ток сети, называются сетями с резонанснозаземлённой либо компенсированной нейтралью .

Сети, нейтраль которых заземлена через резистор (активное сопротивление) называется сеть с резистивнозаземлённой нейтралью .

Электрическая сеть, напряжением выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4 (коэффициент замыкания на землю – отношение разности потенциалов между неповреждённой фазой и землёй в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землёй в этой точке до замыкания ) называется сеть с эффективнозаземлённой нейтралью .

Электроустановки в зависимости от мер электробезопасности разделяются на 4 группы:

  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективнозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю),
  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю),
  • электроустановки напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью,
  • электроустановки напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Режимы нейтрали трехфазных систем

Напряжение, кВ Режим нейтрали Примечание
0,23 Глухозаземленная нейтраль Требования техники безопасности. Заземляются все корпуса электрооборудования
0,4
0,69 Изолированная нейтраль Для повышения надежности электроснабжения
3,3
6
10
20
35
110 Эффективно заземленная нейтраль Для снижения напряжения незамкнутых фаз относительно земли при замыкании одной фазы на землю и снижения расчетного напряжения изоляции
220
330
500
750
1150

Системы с глухозаземленной нейтралью — это системы с большим током короткого замыкания на землю. При коротком замыкании место замыкания отключается автоматически. В системах 0,23 кВ и 0,4 кВ это отключение диктуется требованиями техники безопасности. Одновременно заземляются все корпуса оборудования.

Системы 110 и 220 кВ и выше выполняются с эффективно заземленной нейтралью . При коротком замыкании место замыкания также отключается автоматически. Здесь заземление нейтрали приводит к снижению расчетного напряжения изоляции. Оно равно фазному напряжению неповрежденных фаз относительно земли. Для ограничения величины токов короткого замыкания на землю заземляются не все нейтрали трансформаторов (эффективное заземление).

Режимы нейтрали трехфазных систем: а — заземленная нейтраль, б — изолированная нейтраль

Изолированной нейтралью называется нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Система с изолированной нейтралью применяется для повышения надежности электроснабжения. Характеризуется тем, что при замыкании одной фазы на землю возрастает напряжение фазных проводов относительно земли до линейного напряжения, и симметрия напряжений нарушается. Между линией и нейтралью протекает емкостной ток. Если он меньше 5А, то допускается продолжение работы до 2 ч для турбогенераторов мощностью до 150 МВт и для гидрогенераторов — до 50 МВт. Если установлено, что замыкание произошло не в обмотке генератора, а в сети, то допускается работа в течение 6 ч.

Сети от 1 до 10 кВ — это сети генераторного напряжения электрических станций и местные распределительные сети. При замыкании на землю одной фазы в такой системе напряжение неповрежденных фаз относительно земли возрастает до величины линейного напряжения. Поэтому изоляция должна быть рассчитана на это напряжение.

Основное преимущество режима изолированной нейтрали — способность подавать энергию электроприемникам и потребителям при однофазном замыкании на землю.

Недостатком этого режима являются трудности о обнаружении места замыкания на землю.

Повышенная надежность режима (т.е. возможность нормальной работы при однофазных замыканиях на землю, которые составляют значительную часть повреждений электрооборудования) изолированной нейтрали обуславливает обязательное его применение при напряжении выше 1 кВ до 35 кВ включительно, поскольку эти сети питают большие группы электроприемников и потребителей.

С напряжения 110 кВ и выше применение режима изолированной нейтрали становится экономически невыгодным, так как повышение напряжения относительно земли с фазного до линейного требует существенного усиления фазной изоляции. Применение режима изолированной нейтрали до 1 кВ допускается и оправданно при повышенных требованиях к электробезопасности.

От производителей электроэнергии передается ток высокого напряжения. Чтобы им могли пользоваться потребители на бытовом уровне, применяют понижающие трансформаторы. Согласно ПУЭ для них необходимо применять защитное заземление. Предусмотрен внешний и внутренний контур заземления. Устанавливают также защиту от ударов молнии.

Принципы устройства

Трансформатор преобразует (трансформирует) параметры переменного электрического тока. Происходит это благодаря явлению электромагнитной индукции. Основные детали прибора – катушки (обмотки) с проводами и ферромагнитный сердечник.

На одну катушку ток поступает, и она называется первичной. Вторичных катушек может быть 1, 2 и больше. С них снимается ток с уже измененными характеристиками.

У повышающего трансформатора число витков на вторичной обмотке больше, чем на первичной. В прямой связи увеличивается индуцированное напряжение с одновременным понижением силы тока.

Устройство понижающих трансформаторов другое. Они сделаны с точностью наоборот. Число витков в первичной обмотке у них больше, чем на вторичной обмотке, поэтому индуцированное напряжение снижается.

На большие расстояния выгоднее передавать электричество высокого напряжения и низкой силы тока, поскольку потери энергии на выделения тепла наименьшие.

Так и поступают. А трансформаторы впоследствии преобразуют ток до необходимых параметров.

Способ соединения обмоток трансформатора может быть выбран «треугольник», «звезда» или «зигзаг». В случае «треугольника» обмотки соединены последовательно, образуя замкнутый контур. Способ «звезда» предполагает соединение концов фазных обмоток в одну точку. Ее называют нулевой (нейтральной) точкой.

В случае «зигзага» каждая фазная обмотка состоит из 2-х частей на разных стержнях. Соединение 2-х частей происходит навстречу друг другу. Образовавшиеся три вывода соединяют, как «звезду».

Для трансформаторов высокого напряжения применяют соединение «звезда». Заземляется нулевая точка или конец вторичной обмотки. При объединении в «звезду» заземляют фазный провод.

Применение

Для преобразования тока, который передается по электрическим сетям, применяют силовые трансформаторы. Такие устройства способны работать с большими мощностями. Они преобразуют напряжение на линиях с 35…750 кВ в напряжение 6 и 10 кВ и далее в 400 В. После этого электроэнергией могут пользоваться потребители на бытовом уровне.

Трансформаторы тока используют, чтобы снижать ток до требуемой величины. Их применяют в схемах бесконтактного управления, чтобы обезопасить людей и технику от поражения током.

Трансформаторы тока применяют также в измерительных и защитных устройствах, схемах сигнализации и в других приборах.

Особенность трансформатора тока в том, что его вторичная обмотка работает в режиме, близком к короткому замыканию. Если по какой-то причине происходит разрыв цепи на вторичной обмотке, то напряжение на ней повышается до значительных величин.

Скачек напряжения может вызвать поломку оборудования, включенного в сеть. Поэтому должно присутствовать защитное заземление.

Существуют также трансформаторы напряжения, импульсные трансформаторы, автотрансформаторы, сварочные и другие. Для каждого из них существуют своя схема и особенности подключения заземления. Чтобы правильно его выполнить, необходимо изучить техническую документацию к оборудованию.

Зачем заземлять

Заземление нейтрали трансформатора необходимо для создания стабильной работы электроустановки и безопасности людей, которые могут находиться на подстанции.

Рабочее заземление на трансформаторе является частью защитного. Это значит, что заземление, предназначенное для стабильной работы устройства, также защищает от поражения током.

Правила устройства электроустановок требуют, чтобы все силовые трансформаторы были заземлены.

В трансформаторах напряжения заземляется только трансформатор. Согласно правилам устройства электроустановок у трансформатора напряжения заземление вторичной обмотки происходит путем соединения общей точки или одного из концов обмотки с заземляющим проводником.

В трансформаторах тока заземляются вторичные обмотки. Для подключения проводников предусмотрены специальные зажимы. Обмотки нескольких установок можно соединять одним проводником и подключать к одной шине.

В электротехнике выделяют понятие сети с эффективно заземленной нейтралью. Оно применимо для силового трансформатора, у которого заземлено большинство нейтралей обмоток (глухое заземление нейтрали).

Если произойдет однофазное замыкание, то напряжение на поврежденных фазах не должно быть выше 1,4 напряжения на рабочих фазах в нормальных условиях.

Дугогасящие реакторы

В сетях, рассчитанных на 110 кВ и выше, предусмотрена защита с глухозаземленной нейтралью. Если сеть рассчитана на 35 кВ и ниже, то применяется заземление с изолированной нейтралью.

Преимущество изолированной нейтрали в том, что если произойдет замыкание фазы на земли, то это не приведет к короткому замыканию.

На трансформаторах с системой изолированной нейтрали устанавливают дугогасящие реакторы. Они компенсируют емкостные токи, возникающие при замыкании на землю.

Дело в том, что вдоль линии электропередачи накапливается электрический заряд (емкостное электричество). И как только происходит разрыв или иное повреждение изоляции, при контакте с землей возникает ток.

Если он достигает 30 А, образуется разрядная дуга. В результате кабель нагревается, начинает разрушаться изоляция и вместе с ней проводник.

Такое явление приводит к двухфазному и трехфазному замыканию. Срабатывает защита, и трансформатор полностью отключается. Обесточенными остаются сотни и тысячи потребителей электроэнергии.

Чтобы этого не произошло, устанавливают дугогасящие реакторы. Нейтраль заземляют через них. Во время однофазного замыкания на землю возрастает индуктивность дугогасящего реактора. Индуктивная проводимость компенсирует емкостную, и электрическая дуга не возникает.

Через дугогасящие реакторы заземляют нейтраль первичной обмотки одного из трансформаторов сети, в которой соединение обмоток происходит по типу «звезда-треугольник».

Если произошло замыкание на землю, то благодаря такой системе заземления, трансформатор сможет работать на протяжении еще 2-х часов, пока неполадки не будут устранены.

Создание внешнего контура

Чтобы сделать внешний контур заземления трансформатора, применяют вертикальные электроды, соединенные горизонтальными перемычками. Перемычки выполняют из листовой стали толщиной 4 мм и шириной 40 мм. Электроды втыкают в грунт по периметру трансформатора.

Проверяют удельное сопротивление грунта. Оно должно составлять максимум 100 Ом*м. Исходя из этого, требуется создать контур сопротивлением максимум 4 Ом.

Если взять круг диаметром 16 м, с условным трансформатором посередине, то для создания заземляющего контура потребуется минимум восемь электродов длиной по 5 м каждый.

Их размещают на расстоянии приблизительно 1 м от фундамента трансформаторной станции. Чем ближе стержни будут располагаться к стене, тем лучше. Горизонтальные полоски-соединения укладывают на ребро на глубину 0,5-0,7 м.

Такое требование к расположению связано с вопросами безопасности. Заземлитель не должен быть поврежден при проведении каких-либо ремонтных и строительных работ.

Защита от молний

Чтобы выполнить молниезащиты трансформаторной подстанции с металлической крышей, необходимо соединить крышу с внешним контуром заземления.

Соединение происходит в двух противоположных точках. То есть в одной точке кровля соединяется с внешним контуром, и со стороны, расположенной напротив, также происходит соединение кровли с контуром. Соединительным проводником становится проволока толщиной 8 мм.

Если кровля не металлическая, то на ней наверху создают специальный молниеприемник.

Создание внутреннего контура

Трансформаторная подстанция разделена на 3 помещения. Отдельно делают помещения для высокого и низкого напряжения – это помещения распределительных устройств (для входа и выхода). И отдельно предусмотрена трансформаторная камера, непосредственно для трансформатора.

В каждом отделении должна быть проложена заземляющая полоса. Ее прикрепляют к стенам на высоте 0,4…0,6 м, чтобы заземлить все части из металла, не предназначенные для проведения тока. Для крепления применяют дюбеля или специальные держатели круглых и плоских заземляющих проводников.

К заземляющей полосе подключают швеллер, предназначенный для установки трансформатора. Он размещен в стяжке пола. Подсоединяют и другие детали (шинный мост, металлические элементы барьера, крепежные детали, место присоединения переносного заземления). К системе заземления подключают все опорные конструкции из металла и стальные каркасы.

Для разборных соединений применяют болты, в остальных случаях элементы сваривают между собой. Для закрепления переносного заземления используют гайку с ушками «барашек».

Перемычки делают из гибкого медного провода ПВ3. Однако изоляционную оболочку с такого провода надо снять, чтобы можно было следить за целостностью жил.

Заделку в стены осуществляют посредством вставки гильз и заполнением свободного пространства негорючим материалом. Полосу окрашивают в желтый цвет с зелеными полосами. Такую окраску имеет защитный нулевой провод.

Нулевую шину подключают к заземляющему контуру. Корпус трансформатора соединяют с контуром перемычками.

При осмотре трансформатора на вход ставят оградительный барьер и навешивают табличку «Осторожно! Высокое напряжение!».

Глухозаземленной нейтралью называется общая точка соединения типа «звезда» выходных обмоток трехфазного трансформатора или генератора, если она имеет непосредственное (или через сопротивление малой величины) соединение с физической землей. В нашей стране она используется только в электрических линиях напряжением 0,4 кВ.

Зачем заземлять нейтраль

Подключение общей точки выходных обмоток силовых трансформаторов с физической землей осуществляется с тремя целями:

  1. Для обеспечения безопасности людей, обслуживающих электроустановки, и их самих.
  2. Для поддержания качества подаваемой электроэнергии в пределах отраслевых норм.
  3. Получения напряжения бытового номинала 220 вольт.

Обеспечение безопасности людей

В нашей стране все электрические сети напряжением 0,4 кВ делаются четырехпроводными и с глухозаземленной нейтралью, причем дублирование соединения нейтрального проводника (он тянется от общей точки соединения трех обмоток трансформатора силовой подстанции) с физической землей, осуществляется на каждой третьей опоре. Это делается с той целью, чтобы сопротивление заземления всегда было не более единиц Ом.

При надежном соединении нейтрали с землей случайное прикосновение к одной фазе не приведет к поражению электрическим током человека, если на нем обувь с подошвой, имеющей диэлектрические свойства. По той причине, что общее сопротивление линии рука – нога равно не менее 1 кОм, а это в десятки раз больше, чем у проводника, соединяющегося с заземлителем. Ток через человека просто не пойдет.

Если нейтральный проводник заземлен, то однофазное замыкание на физическую землю сопровождается лавинообразным ростом силы тока, что сопровождается возникновением электрической дуги и выделением большого количества тепла, в результате чего аварийный проводник плавится и его контакт с землей прекращается.

Чтобы ускорить процесс отключения, в линии устанавливаются автоматические электромагнитные выключатели, которые обесточивают ее при возникновении сверхтоков (КЗ). Это снижает время действия электрического тока на людей или электроустановки. Что дает шанс на то, что первые останутся живы и относительно невредимы, а вторые – работоспособными.

Поддержание качества подаваемой электроэнергии

В общем для трех обмоток трансформатора проводнике сила тока равна нулю и нет напряжения электрического поля. Это является результатом сложения трех векторов сил тока, угол (фазный сдвиг) между которыми равен 120 0 . Но так происходит только в том случае, если все три фазы симметричны друг другу по электрическим параметрам. В реальности они могут отличаться, что приведет к тому, что в нейтрали возникнет ток, а потребителю будет подано, например, не 380, а 320 или 450 вольт. Заземление нейтрали в трехфазной сети принудительно выравнивает фазы, благодаря тому, что паразитный ток стекает на землю.

Это особенно актуально в том случае, если электроэнергия подается для питания однофазных потребителей. Оно осуществляется прокладыванием трехфазной линии с общей нейтралью (четыре провода) и подключением групп потребителей к разным фазам. Поскольку уровень энергопотребления в квартирах существенно отличается – в одной, например, включен только телевизор, а в другой еще и стиральная машина, перекос фаз может достигать критического уровня.

Если соединение с заземлителем недостаточно надежно и имеет большое сопротивление, нейтральный провод, который обычно делают меньшего сечения, чем фазный, может отгореть. Это приводит к тому, что у кого-то напряжение на вводах будет почти 380 вольт, а у других около 110. Оба режима опасны для бытовых приборов и могут привести к электротравме людей или животных.

Бытовой номинал напряжения

Бытовое напряжение 220 вольт снимается между фазной линией и нейтралью, от линейного (между фазами) оно отличается в 1,7 раза. Для обеспечения стабильности его значения нейтраль заземляется.

Схемы подключения заземленной нейтрали

Существует несколько схем глухозаземленной нейтрали.

  • TN-C. Самая простая и наиболее распространенная в сельской местности схема. Четырехпроводная воздушная линия – три фазных и одна нейтраль, которая заземляется сначала у трансформатора, а потом на промежуточных столбах. Используется для питания одно- и трехфазных потребителей.
  • ТТ. Улучшенный вариант глухозаземленной нейтрали TN-C. Отличается от нее независимым заземляющим контуром, устраиваемым в здании или рядом с ним. К нему присоединяются корпуса бытовых электроприборов. Используется при подключении вновь построенных частных домов к четырехпроводным воздушным линиям электроснабжения.
  • TN-S. Применяется при прокладке подземных электролиний в пределах жилых кондоминиумов. Пять жил. Три токоведущих, одна нейтраль «звезды» (технологический 0) и защитный заземляющий проводник PE. Последние две соединены с заземлителем силовой подстанции. Применяется для подачи электричества группам однофазных потребителей.
  • TN-C-S. Используется при индивидуальном питании однофазных потребителей от подъездного распределительного щитка. Три линии – фазная, технологический ноль N и защитный проводник PE. Место подключения провода PE – к нейтрали подстанции или к независимому заземляющему контуру – не имеет значения.

Подробнее с системами заземления можно ознакомиться здесь.

Заземление и зануление

Из-за того, что технологическая нейтраль обмоток трансформатора заземляется, существует путаница в применение проводников N и PE.

Правила устройства электроустановок четко определяют, что технологическую нейтраль – провод N – можно подключать к корпусам электроприборов только в трехфазной сети. Именно в этом случае по нему не течет ток и потому он называется нулевым проводником, а способ его подключения занулением.

При питании однофазных потребителей по проводу N течет ток. Поэтому его категорически нельзя подключать к корпусу электроприбора. Во-первых, это опасно из-за возможности поражения людей электрическим током. Во-вторых, питание на потребителя не будет подано, поскольку между его схемой и корпусом нет электрической связи.

ВНИМАНИЕ! Корпус однофазного бытового электроприбора можно только заземлять, подключая к проводнику PE!

Аналогичной ошибкой является подключение к клемме N АВДТ или УЗО защитного проводника PE. Если PE подключен к входу и выходу, то защита не будет срабатывать. А при разноименной коммутации, например, провод N на входе, а PE на выходе, будет, наоборот, происходить постоянное отключение.

Глухозаземленная нейтраль не является гарантированной защитой от поражения людей электрическим током. Она только снижает тяжесть последствий. Поэтому соблюдение правил электробезопасности в любом случае обязательно.

Обзор систем с глухозаземленной звездой и треугольником

Система с глухозаземленной звездой

Система с глухим заземлением является наиболее распространенной схемой и одной из самых универсальных. Чаще всего используется конфигурация с глухозаземленной звездой, поскольку она поддерживает однофазные нагрузки с фазой на нейтраль.

Обзор систем с глухим заземлением по схеме «звезда» и «треугольник» (фото предоставлено Mike Holt’s Forum).

Схема системы с глухозаземленной звездой может быть продемонстрирована, если считать, что клемма нейтрали схемы звездообразной системы должна быть заземлена.Это показано на Рис. 1 ниже.

Рисунок 1 — Устройство системы «звезда» с глухим заземлением и соотношение напряжений

Можно отметить несколько моментов, касающихся рисунка 1.

Сначала напряжение системы относительно земли фиксируется напряжением между фазой и нейтралью . Поскольку части энергосистемы, такие как рамы оборудования, заземлены, а остальная часть окружающей среды, по существу, тоже имеет потенциал земли, это имеет большое значение для системы.

Это означает, что уровень изоляции оборудования между фазой и землей должен быть равен только фазному напряжению, которое составляет 57,7% от фазного напряжения . Это также означает, что система менее восприимчива к переходным процессам напряжения между фазой и землей. Во-вторых, система подходит для питания нагрузок между фазой и нейтралью.

Работа однофазной нагрузки, подключенной между одной фазой и нейтралью, будет одинаковой на любой фазе, поскольку значения фазного напряжения равны.

Такая компоновка системы очень распространена как на уровне использования как 480 Y / 277 V и 208 Y / 120 V , так и в большинстве распределительных систем.

Хотя система «звезда» с глухим заземлением на сегодняшний день является наиболее распространенной системой с глухим заземлением, схема «звезда» — не единственная схема, которая может быть сконфигурирована как система с глухим заземлением.


Система с глухим заземлением, треугольник

Система треугольника также может быть заземлена, как показано на Рисунок 2 ниже.По сравнению с жестко заземленной звездой, показанной на Рисунке 1, эта система заземления имеет ряд недостатков. Напряжения между фазой и землей не равны, поэтому система не подходит для однофазных нагрузок. А без правильной идентификации фаз существует риск поражения электрическим током, поскольку один провод, B-фаза, заземлен и может быть неправильно идентифицирован.

Эта схема больше не используется в общепринятом смысле , хотя несколько объектов, где она используется, все еще существуют.

Рис. 2 — Схема системы с заземленным треугольником и соотношение напряжений

Схема схемы треугольником может быть настроена другим способом, однако, это имеет свои достоинства в качестве системы с глухим заземлением. Такое расположение показано на рис. 3 . Хотя схема, показанная на Рисунке 3, на первый взгляд может показаться неадекватной, можно увидеть, что эта система подходит как для трехфазных, так и для однофазных нагрузок, если кабели однофазной и трехфазной нагрузки являются хранятся отдельно друг от друга.

Обычно используется для небольших служб, которым требуются как , трехфазный, 240 В переменного тока, , так и 1, , однофазный, 20/240 В переменного тока, .

Обратите внимание, что напряжение фазы A относительно земли составляет 173% от напряжений фазы B и C относительно земли. Такое расположение требует, чтобы обмотка BC имела центральный отвод.

Рисунок 3 — Схема системы с центральным ответвлением и заземленным треугольником и соотношение напряжений

Замыкание на землю

Общей характеристикой всех трех систем с глухим заземлением, показанных здесь, и систем с глухим заземлением в целом является короткое замыкание на землю. вызовет протекание большого количества тока короткого замыкания.

Это состояние известно как замыкание на землю и показано на рис. 4 . Как видно из рисунка 4, напряжение на поврежденной фазе понижено, и большой ток течет в поврежденной фазе, поскольку фаза и полное сопротивление короткого замыкания малы.

На напряжение и ток на двух других фазах это не влияет. Тот факт, что система с глухим заземлением будет поддерживать большой ток замыкания на землю, является важной характеристикой этого типа системного заземления и влияет на конструкцию системы.По статистике 90-95% всех коротких замыканий в системе связаны с замыканиями на землю, поэтому это важная тема.

Рисунок 4 — Система с глухим заземлением с замыканием на землю на фазе A

Возникновение замыкания на землю в системе с глухим заземлением требует устранения повреждения как можно быстрее . Это основной недостаток системы с глухим заземлением по сравнению с другими типами системного заземления.

Система с глухим заземлением очень эффективна для снижения вероятности переходных процессов между фазой и землей. .

Однако для этого система должна быть надежно заземлена. Одним из показателей эффективности заземления системы является отношение доступного тока замыкания на землю к доступному току трехфазного замыкания. Для систем с эффективным заземлением это соотношение обычно составляет не менее 60%.

Большинство инженерных сетей, обслуживающих коммерческие и промышленные системы, надежно заземлены. Типичная практика энергоснабжения заключается в заземлении нейтрали во многих точках, обычно на каждом линейном полюсе, создавая систему нейтрали с несколькими заземлениями.Поскольку отдельный заземляющий провод не проходит с линией электроснабжения, сопротивление земли ограничивает циркулирующие токи заземления, которые могут быть вызваны этим типом заземления.

Поскольку внутри коммерческого или промышленного объекта используются отдельные заземляющие проводники, многозаземленные нейтрали не являются предпочтительными для энергосистем на этих объектах из-за возможности циркуляции заземляющих токов.

Нейтрали с несколькими заземлениями в юрисдикциях NEC, таких как коммерческие или промышленные объекты, в большинстве случаев фактически запрещены NEC.Вместо этого с одной точкой заземления предпочтительнее для этого типа системы , создавая систему с одноточечным или одноточечным заземлением.

В целом, система с глухим заземлением является наиболее популярной, требуется там, где требуется питание однофазных нагрузок между фазой и нейтралью, и имеет наиболее стабильные характеристики напряжения между фазой и землей.

Однако большие токи замыкания на землю, которые этот тип системы может поддерживать, и необходимое для этого оборудование являются недостатком и могут препятствовать надежности системы.

Ссылка: Заземление системы — Билл Браун, P.E., Square D Engineering Services

Выбор вариантов заземления для систем электроснабжения.

Выбор твердого заземления, заземления с низким или высоким сопротивлением зависит от области применения энергосистемы и степени допустимого прерывания питания.

Жесткое заземление с низким или высоким сопротивлением? Это вопрос, который задают те, кто занимается проектированием или модернизацией энергосистем. Ответ зависит от некоторых важных факторов.Чтобы сделать правильный выбор, разработчик должен иметь полное представление о конфигурации системы, благоприятных характеристиках и недостатках. Также требуется относительная важность включенного процесса или нагрузки.

Таблица, представленная на лицевой странице, включает сравнение характеристик этих различных методов заземления. Посмотрим на них повнимательнее.

Историческая справка

Большинство старых промышленных предприятий питались от незаземленных трехфазных трехпроводных сетей, работающих по схеме «треугольник».Многие из этих систем используются до сих пор. Этот выбор системы был основан на двух факторах. Во-первых, наиболее эффективно использовалась проводящая медь. Во-вторых, при первом замыкании на землю не протекал ток короткого замыкания, что считалось и остается преимуществом в некоторых приложениях, хотя существует опасность поражения электрическим током.

Тем не менее, на многих промышленных предприятиях были замечены множественные отказы двигателей из-за сильных перенапряжений, вызванных дуговым разрядом или резонансным замыканием на землю в незаземленных системах.Чтобы предотвратить эти перенапряжения, нейтрали многих энергосистем были заземлены, как правило, жестко. Было много факторов, которые способствовали переходу к прочно обоснованным системам, и эти факторы все еще важны сегодня.

Во-первых, твердое заземление очень эффективно ограничивает максимальное напряжение между фазой и землей. Во-вторых, он позволяет обслуживать нагрузки между фазой и нейтралью без возникновения опасных напряжений между нейтралью и землей в условиях замыкания на землю. В-третьих, простые и эффективные системы заземления могут использоваться для изоляции дефектной части системы в условиях замыкания на землю.

Ограничения на твердое заземление

Однако у надежного заземления есть некоторые ограничения. В системах среднего напряжения (СН) (от 2400 В до 35 кВ) даже при хорошем реле защиты от замыканий на землю повреждение в точке повреждения может быть чрезмерным. Фактически, эта проблема привела к обычному использованию заземления с низким сопротивлением, которое позволяет пропускать от нескольких сотен до нескольких тысяч ампер тока замыкания на землю. Такая практика снижает повреждение от короткого замыкания до приемлемого уровня, сохраняя при этом достаточный ток замыкания на землю для эффективного отключения неисправной части системы.

Кроме того, глухозаземленные системы низкого напряжения (НН) в диапазоне от 480 до 600 В имеют две другие проблемы. Первая проблема связана с проблемами приложения. Некоторые пользователи предпочитают поддерживать обслуживание, если это возможно, при наличии замыкания на землю в системе или, по крайней мере, организовать упорядоченное контролируемое отключение. Это особенно верно для таких непрерывных производств, как производство электроэнергии, нефтепереработка, химическая и сталелитейная промышленность, а также бумажная промышленность. Поскольку многие из этих энергосистем работают в горячем состоянии, электрики подвергаются значительной опасности вспышки из-за возможного замыкания линии на землю, вызванного неправильно установленным инструментом.

Во-вторых, поскольку большинство таких систем полагаются на устройства максимального тока фазы для защиты от замыканий на землю, возможно иметь разрушительную дугу силой в несколько тысяч ампер в течение нескольких минут без инициирования автоматического отключения.

Чтобы преодолеть проблемы нежелательного отключения, опасности вспышки и перегорания, сохраняя при этом защиту от переходных перенапряжений заземленной системы, было разработано заземление с высоким сопротивлением.

Pro аргументы с высоким сопротивлением

Заземление с высоким сопротивлением включает заземление нейтрали системы через сопротивление, которое ограничивает протекание тока замыкания на землю до значения, равного или немного превышающего емкостной зарядный ток системы.Это значение выбрано потому, что это самый низкий уровень протекания тока замыкания на землю, при котором перенапряжения в системе могут быть эффективно ограничены. Увеличение протекания тока улучшает контроль перенапряжения за счет увеличения повреждения в точке повреждения; уменьшение протекания тока снижает вероятность повреждения в месте повреждения за счет увеличения риска перенапряжения.

Заземление с высоким сопротивлением применимо к системам распределения питания низкого и среднего напряжения, обслуживающих 3-фазные, 3-проводные нагрузки или линейные, однофазные нагрузки.Он эффективно контролирует переходные перенапряжения во время замыкания на землю, сводит к минимуму повреждение от дугового разряда и опасность вспышки в точке короткого замыкания и позволяет продолжать работу системы при замыкании на землю при напряжении 5 кВ и ниже.

Компоненты системы высокоомного заземления

Система заземления с высоким сопротивлением состоит из пяти основных частей: нейтрали системы, сопротивления заземления, детектора неисправности и схемы аварийной сигнализации [ТАБЛИЧНЫЕ ДАННЫЕ ОПРЕДЕЛЕННЫ], схемы обнаружения неисправностей и упаковки для этих компонентов.Строго говоря, требуются только первые два пункта; однако полезность системы заземления без трех других элементов существенно ограничена.

Система нейтральная. Безусловно, самый простой способ получить нейтраль системы — использовать нейтраль силового трансформатора или генератора, соединенного звездой, который питает систему. В любой новой системе рекомендуется использовать этот метод.

В существующих системах, соединенных треугольником (или в новых системах, которые должны быть соединены треугольником, чтобы обеспечить параллельное соединение с существующими системами), нейтраль может быть получена с помощью группы из трех небольших трансформаторов, соединенных звездой на первичной обмотке и треугольником на вторичный.Номинальное напряжение первичной обмотки должно быть равно линейному напряжению системы, поскольку трансформаторы, подключенные к незаземленным фазам, будут видеть это напряжение в условиях твердого замыкания на землю на одной фазе. Вторичная обмотка должна быть рассчитана на 120 В для удобства обнаружения неисправности. Номинальная мощность в кВА должна быть выбрана таким образом, чтобы номинальный первичный ток трансформатора был равен или превышал 1/3 выбранного тока заземления системы, поскольку ток заземления делится поровну между тремя трансформаторами.

Например, если вы решили заземлить систему на 2400 В, чтобы мог протекать ток заземления 10 А, требуемый размер трансформатора равен 2400 умноженным на 10, деленным на 3, или 8000 ВА.Таким образом, будут использоваться три стандартных трансформатора 10 кВА.

Сопротивление заземления. Сопротивление заземления определяет величину протекающего тока замыкания на землю. Поскольку желаемое значение зависит от емкостного зарядного тока системы, зарядный ток должен быть определен до того, как можно будет выбрать резистор. Единственный точный метод определения этого тока для любой данной системы — это измерение.

Поскольку измерение невозможно на этапах проектирования установки, обычной практикой является оценка емкостного зарядного тока, обеспечение резистора с ответвлениями, который допускает несколько настроек в диапазоне расчетного тока, выполнение необходимых измерений и установка резистора на время установки.

Было накоплено достаточно данных по системным измерениям, чтобы позволить достаточно точные оценки системных емкостных зарядных токов для различных систем.

Было установлено, что типичные значения емкостных зарядных токов следующие.

Системы

* 480 В: обычно менее 1 А, максимум около 5 А.

Системы

* 2400 В и 4160 В: от 2 до 7 А.

Системы

* 13,8 кВ: от 10 до 20 А.

Эти значения относятся к внутризаводским энергосистемам, например вспомогательным системам для систем генерации или системам распределения для промышленных предприятий.Системы распределения электроэнергии будут иметь более высокие значения из-за большей длины проводника.

(июльский выпуск 1994 г., «Что нужно знать о заземлении с высоким сопротивлением»)

Определение необходимого сопротивления

После оценки зарядного тока системы и выбора значения тока замыкания на землю определяется значение требуемого сопротивления. Для систем на 480 В очень практичный резистор заземления может быть сделан из четырех резисторов 77 Ом номиналом 750 Вт, 240 В. каждый.Они могут быть соединены в различных последовательно-параллельных схемах для создания соответствующего тока.

НН, подключенные по схеме треугольником. Чаще всего подключают батарею заземляющего трансформатора к вторичной обмотке 480 В и вставляют сопротивление между нейтралью этой батареи и землей, как показано на рис. 1, без подключения нагрузки к вторичной обмотке. Как показано, ток замыкания на землю может быть ограничен до 1,2 А сопротивлением 277, деленным на 1,2, или 230,8 Ом. Таким образом, три резистора сопротивлением 77 Ом, соединенные последовательно, обеспечат это значение.

MV системы, подключенные по схеме треугольника. Для систем среднего напряжения, имеющих силовой трансформатор с соединенной треугольником вторичной обмоткой, батарея заземляющего трансформатора подключается к вторичной обмотке силового трансформатора, а сопротивление заземления подключается во вторичной обмотке этой батареи, как показано на рис. 2. Это позволяет устранить неисправность. -обнаружение и расположение компонентов схемы, которые будут работать на уровне вторичного напряжения. При таком подключении вторичный ток может быть рассчитан путем умножения первичного тока трансформатора на коэффициент трансформации.Это ток, протекающий через резистор заземления, и его значение определяет номинальный постоянный ток резистора заземления. Напряжение на резисторе в условиях замыкания на землю в 1,732 раза больше вторичного напряжения батареи заземляющего трансформатора, или 208 В для номинала 120 В. Требуемое сопротивление заземления можно определить по этим значениям тока и напряжения. Для примера, показанного на рис. 2, коэффициент трансформации равен 4160, деленному на 120, или 34,67 к 1. Для тока короткого замыкания 5 А первичный ток будет равен 5, деленному на 3, или 1.67A; вторичный ток будет 1,67 умножить на 34,67 или 57,9 А. Требуемое сопротивление заземления будет 208 делить на 57,9 или 3,6 Ом. Это будет видно по току короткого замыкания как высокое сопротивление при отражении в первичной обмотке.

MV, соединенные звездой. Для силового трансформатора с вторичной обмоткой, соединенной звездой, первичная обмотка однофазного заземляющего трансформатора подключается между нейтралью и землей, а резистор подключается во вторичной цепи, как показано на рис. 3. Номинальное напряжение на первичной обмотке. трансформатора должно быть по крайней мере равным линейному напряжению системы и может быть равно линейному напряжению системы, если это более удобно.Номинальная мощность в кВА должна быть выбрана таким образом, чтобы номинальный первичный ток трансформатора не превышал ток замыкания на землю системы. Номинальное вторичное напряжение может быть 120 или 240 В. Вторичный ток в условиях замыкания на землю будет равен току замыкания на землю системы, умноженному на коэффициент передачи трансформатора. Вторичное напряжение в условиях замыкания на землю будет равняться напряжению между фазой и нейтралью системы, деленному на коэффициент трансформации. Используя эти значения, можно рассчитать сопротивление и мощность резистора заземления.Значения, показанные на рис. 3, являются результатами для тока замыкания на землю 5А. Обратите внимание, что омическое значение отличается от значения на рис. 2, но требуемая мощность такая же.

Как и в системах низкого напряжения, производители обычно поставляют резисторы с ответвлениями, которые покрывают диапазон ожидаемых значений. Полевые измерения определят окончательную настройку.

Что можно и нельзя делать с заземлением с высоким сопротивлением

При использовании системы заземления с высоким сопротивлением необходимо соблюдать следующие правила.

* Используйте заземление с высоким сопротивлением для ограничения переходных перенапряжений без отключения заземленного оборудования при возникновении первого замыкания на землю (5 кВ и ниже).

* Используйте чувствительные реле замыкания на землю для отключения выключателей, запитывающих неисправные элементы системы при напряжении выше 5 кВ.

* Обеспечьте выполнение процедур технического обслуживания для обнаружения и устранения замыканий на землю сразу после обнаружения.

* Проверьте все системы на предмет действительного емкостного зарядного тока системы при установке и соответствующим образом установите заземляющий резистор.

* Не используйте заземление с высоким сопротивлением там, где должны обслуживаться 3-фазные, 4-проводные нагрузки.

* Не используйте заземление с высоким сопротивлением вместо надлежащего обслуживания системы.

* Не предусматривайте дополнительных заземляющих соединений на другом электрическом оборудовании при использовании заземляющего оборудования с высоким сопротивлением. Заземление только на заземляющем резисторе.

ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ЧТЕНИЯ

EC&M Статей:

«Что нужно знать о заземлении с высоким сопротивлением», июль 1994 года.

Болдуин Бриджер-младший, P.E. является техническим директором Powell Electrical Manufacturing Co., Хьюстон, Техас, и бывшим президентом Общества промышленных приложений IEEE.

Промышленные силовые трансформаторы — Эксплуатация и техническое обслуживание [часть 2]




2. НЕЙТРАЛЬНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Вопрос о заземлении нейтрали является сложным и, когда он обсуждается инженеры-электрики высказывают разные мнения, а обсуждение занимает много времени. Может и стал предметом целых учебников, так что, посвящая больше не чем часть раздела к теме, можно только вкратце взглянуть на основные аспекты, поскольку они влияют на конструкцию и работу трансформатора.Практика различается в разных странах и даже в разных коммунальных предприятиях. в той же стране. Время от времени на протяжении многих лет индивидуальные коммунальные услуги имели возможность пересмотреть свою практику, и это иногда приводило подробно об изменениях, которые в них вносятся. К счастью для разработчиков трансформаторов, заземление нейтральной системы может относиться только к одной из трех категорий. Это:

(1) Нейтраль с глухим заземлением (2) Нейтраль с заземлением через полное сопротивление (3) Нейтраль изолированы и из-за проблем и недостатков третьей альтернативы, маловероятно, что он встретится на практике так что это только необходимо уметь проектировать для первых двух.

В этом разделе основное внимание уделяется методам заземления в Великобритания, где руководящие принципы в отношении заземления определены статут в форме Положения об электроснабжении 1988 г.

Приведенные выше правила заменили правила 1937 года и правила электроснабжения (накладные расходы). Строки) Регламента 1970, а также отдельные разделы Приложения к Закон об электрическом освещении (статьи) 1899 г., и они представляют собой в основном рационализацию и процесс обновления, а не какое-либо серьезное изменение практики Великобритании.Часть II правила 1988 г. содержат положения, касающиеся заземления. Это говорит что:

• Каждая электрическая система с номинальным напряжением более 50 В должна быть подключена к земля.

• Порядок выполнения этого заземления в системах высокого и низкого напряжения различается.

Низкое напряжение определяется как превышающее 50 В, но не превышающее 1000 В и в основном относится к распределительным сетям 415 В. В случае системы высокого напряжения за пределами требование, чтобы он был заземлен, метод изготовления подключение не указано, но для системы низкого напряжения правила говорят, что ‘никакое сопротивление не должно быть добавлено ни при каких соединениях с землей … кроме что требуется для работы коммутационных аппаратов, приборов, управления или телеметрическое оборудование.Другими словами, низковольтные системы должны быть надежно заземлены. Система защитного многократного заземления, которая может быть выгодна на 415 V в распределительных сетях в некоторых ситуациях разрешается в системах низкого напряжения. к некоторым другим условиям, но это по-прежнему требует, чтобы нейтраль быть надежно заземленным на или как можно ближе к источнику напряжения. ‘

Заземление высоковольтных сетей

Как указано выше, законодательное требование в Великобритании заключается в том, что в основном все электрические системы должны быть заземлены, поэтому обсуждение технических достоинства и недостатки несколько академичны.Однако важно, чтобы читатели такого тома понимают их полностью, поэтому они могут быть изложены как следует.

Преимущества подключения высоковольтной сети к земле:

• Замыкание на землю фактически превращается в короткое замыкание линии на нейтраль. Колебания высокого напряжения, которым подвержены системы с изолированной нейтралью. восприимчивы и могут нанести серьезный ущерб таким системам, уменьшаются к минимуму, и, следовательно, коэффициент безопасности системы относительно земли неисправностей в значительной степени увеличилось.Это рассуждение применимо к системам с накладными расходами. линии или подземные кабели, хотя в большей степени первые.

• Заземленная нейтраль обеспечивает быстрое срабатывание защиты сразу после заземления. в системе происходит сбой. В высоковольтных сетях происходит большинство неисправностей на линии. К земле, приземляться. В частности, в случае подземных кабелей, были ли они на системы, использующей изолированную нейтраль, они могли бы принять форму участка интенсивное искрение, которое в случае многожильных кабелей может привести к в конечном итоге в коротком замыкании между фазами.Заземленная нейтраль вместе с чувствительной защитой от замыканий на землю, в результате изолированы на ранней стадии неисправности.

• Если нейтраль прочно заземлена, напряжение любого токоведущего провода не может превышают напряжение от линии к нейтрали. Поскольку в таких условиях нейтральный точка будет при нулевом потенциале, можно добиться заметного снижения в изоляции к земле кабелей и воздушных линий, что создает соответствующая экономия в стоимости.Так же возможно сделать аналогичный утеплитель сокращение трансформаторов и, за счет использования неоднородной изоляции, дальнейшее уменьшение количества изоляции, применяемой к нейтральному концу Обмотки ВН. В Великобритании неоднородная изоляция используется для напряжения системы. 132 кВ и выше.

Устойчивое замыкание на землю в одной линии системы с изолированной нейтралью. напряжение двух звуковых линий до полного линейного напряжения над землей, что поддерживается до тех пор, пока сохраняется неисправность.Изоляция всего оборудования подключенный к звуковым линиям подвергается этому более высокому напряжению, и хотя он может выдержать некоторое перенапряжение, но в конечном итоге выйдет из строя. Дополнительно высоковольтные системы, из-за эффектов емкости, напряжение двух звуковые линии могут вначале достигать значения, приближающегося к удвоенному значению нормальной линии напряжение в результате того же явления, что и удвоение напряжения, которое имеет место при включении чистой емкости в цепь, а изоляция системы будут соответственно переутомлены.

• В незаземленной системе напряжение относительно земли любого линейного проводника может иметь любое значение вплоть до значения пробоя изоляции на землю, даже хотя нормальное напряжение между линиями и между линией и нейтралью сохраняется.

Такое состояние может легко возникнуть из-за влияния емкости на системы, имеющие воздушные линии, так как они особенно подвержены наведенному статическому заряду от соседних заряженных облаков, пыли, мокрого снега, тумана и дождя, а также до изменений в высота линий.Если не предусмотрено ограничение этих индуцированных зарядки, происходит постепенное накопление, и линия и подключенное оборудование он может достигать высокого «плавающего» потенциала над землей, пока он не будет устранен при пробое на землю изоляции линии или машины или при эксплуатации согласующих разрывов или разрядников.

Если, однако, нейтральная точка заземлена напрямую или через ток устройства ограничения арендной платы, индуцированные статические заряды проводятся на землю как они появляются, и вся опасность для изоляции линии и оборудования удаленный.Никакая часть системы с глухозаземленной нейтралью не может достигать напряжения выше земля больше, чем нормальное напряжение от линии к нейтрали.

Недостатки подключения высоковольтной сети к земле

• Единственным недостатком заземления высоковольтной системы является то, что это вводит первое заземление с самого начала и, таким образом, увеличивает восприимчивость к замыканиям на землю. Это может быть неудобно в случае протяженной ВЛ, особенно в районах с высокой степенью ударов молнии, однако такие разломы обычно временного характера и обычно очищается немедленно, линия сработал, так что автоматическое АПВ с задержкой быстро восстанавливает запасы.

Таким образом, очевидно, что преимущества заземления намного перевешивают недостатки. Для разработчиков трансформаторов, безусловно, самое значительное преимущество возможность использовать неоднородную изоляцию.

Многократное заземление

Одно заметное различие между Правилами электроснабжения 1988 г. а те, что им предшествовали, — это отношение к множественному заземлению. Правила 1937 г. требовал, чтобы каждая система была заземлена только в одной точке и заявил, что соединение систем, каждая из которых заземлена в одной точке не было разрешено, кроме как по специальному разрешению уполномоченных по электричеству. с согласия генерального почтмейстера, который в то время ответственность за телекоммуникации.Причиной этого, конечно же, была беспокойство о том, что заземление системы более чем в одной точке приведет к циркуляции гармонических токов через несколько точек заземления. Как объяснено в разделе 2, гармонические напряжения третьего порядка трехфазной системы синфазны. друг с другом так, что если две точки системы заземлены одновременно, гармонические напряжения третьего порядка будут действовать, создавая циркулирующие токи. В частности, высокочастотные составляющие этих циркулирующих токов может вызвать помехи в телекоммуникационных цепях, и это было причиной озабоченности Генеральному почтмейстеру.Хотя действующие правила сняли установленное законом ограничение на заземление системы более чем на одном точка, требование, чтобы система подачи не создавала помех на телекоммуникационное оборудование распространяются более общие положения Директива Европейского Союза об электромагнитной совместимости, которая помещает ответственность за то, чтобы все пользователи электрического оборудования не вызывали электромагнитная интерференция. Как это достигается — ответственность пользователя оборудования, и могут быть веские технические причины для желания иметь более одного заземления в системе.В этой ситуации пользователь может выбрать защиту от создания помех за счет использования третьей гармоники подавитель, то есть устройство, обычно реактор, в одном из нейтральных соединений, который имеет минимальный импеданс для токов 50 или 60 Гц, но гораздо более высокий импеданс до высших гармоник.

Сплошное заземление нейтральных точек трансформатора в зависимости от импеданса

Как указано выше, для высоковольтных систем Правила не конкретизируют как должно проводиться заземление системы.С практической точки зрения однако, если требуется использовать неоднородную изоляцию, необходимо чтобы гарантировать, что напряжение нейтрали остается на минимально возможном уровне. уровень для всех условий неисправности, то есть требуется надежное заземление. Экономическая выгода от неоднородной изоляции проявляется при 132 кВ и выше, и поэтому стандартной практикой во всей Великобритании является твердое обоснование системы 132 кВ и выше. Таким образом, доступна опция импедансного заземления. без каких-либо экономических потерь в отношении изоляции трансформатора для всех других систем, относящихся к высоковольтным системам.На практике это означает системы от 66 кВ до 3,3 кВ включительно.

Следующее решение, которое необходимо принять, — будет ли полезно заземление по сопротивлению. если используется для этих систем, и если да, то какие критерии следует использовать для принятия решения значение и тип импеданса. Отвечая на этот вопрос, необходимо рассмотреть, почему может быть желательно импедансное заземление, и причину это то, что он ограничивает ток, который будет течь в случае заземления вина.

Таким образом, ущерб, нанесенный в месте неисправности, значительно снижается.Применение одна только эта логика приведет к выбору высокого значения импеданса, но проблема в том, что некоторые замыкания на землю сами могут иметь сопротивление, и в этой ситуации может возникнуть проблема, что защита будет медленно обнаруживать их существование. Обычно выбирается уровень импеданса таков, что приводит к протеканию линейного тока полной нагрузки системы для твердого тела, то есть нулевое сопротивление, замыкание на землю. На этой основе трансформатор 60 МВА, обеспечивающий при подаче 33 кВ в основной пункт электроснабжения нейтраль 33 кВ должна быть заземлена. со значением импеданса для ограничения тока замыкания на землю до

60 000 000 3 33 000 1050

_

_ А.

В соответствии с практикой британской электроэнергетической отрасли было размещено более низкое ограничение на значение тока замыкания на землю, так что для трансформатора 30 МВА, 33 кВ импеданс питания должен быть таким, чтобы позволить ток короткого замыкания 750 А, а не чем 525 A. [1] Другие компании-поставщики могут пожелать стандартизировать, скажем, 1000 А как удобная круглая фигура.

[1. Исключением из этого правила были генерирующие станции CEGB с середины 1970-х годов. при котором ток замыкания на землю генератора был ограничен до очень низкого значения около 10 А.]

Заземление трансформаторов, соединенных треугольником

В приведенном выше примере вполне вероятно, что трансформатор, обеспечивающий 33 кВ Основная часть сети будет подключена к напряжению 132 кВ, что, чтобы воспользоваться использования неоднородной изоляции, звезда обмотки ВН будет подключена с заземленной нейтралью. Таким образом, обмотка 33 кВ, вероятно, будет соединены по схеме треугольника и, следовательно, не будут обеспечивать нейтральную точку системы 33 кВ для подключения к земле.Следовательно, нейтральная точка должна быть создана искусственно. за счет использования вспомогательного оборудования, специально разработанного для этой цели.

Обычно он представляет собой заземляющий трансформатор, соединенный звездой и нейтралью. хотя в очень редких случаях может использоваться трансформатор звезда-треугольник.


РИС. 5 Трансформатор заземления нейтрали со связью звездой


РИС. 6 Трехфазный заземляющий трансформатор звезда / треугольник

Две схемы схематично показаны на рис. 6.5 и 6.6. Взаимосвязанные соединение звездой описано в разделе 2. По сути, это автотрансформатор один к одному. с обмотками, расположенными так, чтобы напряжение от каждой линии к земле поддерживаются в нормальных условиях эксплуатации, предлагается минимальное сопротивление к потоку однофазного тока короткого замыкания, например, вызванного заземлением неисправность в одной линии системы с заземленной нейтралью. При нормальной работе условия токи, протекающие через обмотки, являются токами намагничивания заземляющего трансформатора, но обмотки рассчитаны на максимально возможный ток короткого замыкания, которому они могут подвергаться, обычно для период 30 секунд.Аппарат построен именно в виде трехфазного сердечника. трансформатор типа, и погруженный в масло.

В то время как соединенный между собой трансформатор заземления звезды является наиболее часто используемым типом используется для создания искусственной нейтральной точки, может быть принята альтернатива в виде обычного трехфазного трансформатора с сердечником, соединенного звездой первичные обмотки, нейтраль которых заземлена, а концы линий подключены к трехфазным линиям, а вторичные обмотки подключены в замкнутом дельта, но в остальном изолированы.Обычно ток, потребляемый трансформатором это только ток намагничивания, но в условиях неисправности замкнутый треугольник обмотки распределяют токи короткого замыкания во всех трех фазах первичной обмотки. сторона трансформатора, а также баланс ампер-витков первичной и вторичной обмоток друг друга, устройство обеспечивает низкое сопротивление потоку тока. Трансформатор рассчитан на той же основе, что и для заземления соединенной звездой трансформатор, и он построен точно так же, как обычный силовой трансформатор.

Для ограничения тока короткого замыкания можно использовать резисторы вместе с любым из вышеуказанных типов заземляющего трансформатора, и они могут быть вставлены между нейтралью и землей или между выводами заземления трансформатор и линии. В первом случае требуется один резистор, но он должен быть спроектирован так, чтобы пропускать полный ток короткого замыкания, при этом он должен быть изолирован для напряжения, равного фазному напряжению системы. С другой стороны, нейтральная точка обмоток заземляющего трансформатора поднимется до напряжения над землей в условиях короткого замыкания, равном падению напряжения на заземлении резистор, а обмотки трансформатора должны быть полностью изолированы. линейное напряжение над землей.

Хотя в любом случае эта последняя процедура может быть принята, она нежелательна. подвергать обмотки заземляющего трансформатора резким скачкам напряжения выше, чем можно избежать, поскольку изолированные обмотки наиболее уязвимы. часть оборудования. Если резисторы подходящего размера расположены между клеммы заземляющего трансформатора и линии вместо нейтраль и земля, точно такая же цель используется, поскольку ток короткого замыкания ограничение касается, в то время как нейтральная точка заземляющего трансформатора всегда остается под потенциалом земли, и обмотки не подвергаются никаким высокое напряжение.

С другой стороны, изоляторы теперь должны быть изолированы для полного линейного напряжения, но это относительно простая и дешевая процедура. Для того же тока короткого замыкания и падение напряжения на резисторах омическое значение каждого из размещенных между клеммами заземляющего трансформатора и линиями в 3 раза больше омического значение одиночного резистора, подключенного между нейтралью и землей, но номинальный ток каждого резистора в линии составляет одну треть от текущего номинал резистора в нейтрали, так как в условиях неисправности три резистора в линиях работают параллельно, чтобы обеспечить желаемую защиту.

Значение полного сопротивления заземления

Для любой из схем, описанных выше, величина необходимого резистора можно определить простым применением закона Ома:

Аппарат заземления нейтрали

Наиболее распространенным устройством, используемым для подключения нейтрали ВН, является жидкость. резистор заземления нейтрали или LNER. Это относительно недорогие, прочные и может быть легко сконструирован так, чтобы выдерживать токи замыкания на землю порядка до 1500 А.Как правило, они рассчитаны на то, чтобы выдерживать ток короткого замыкания до до 30 секунд. Омическое сопротивление резистора зависит от системы. напряжение на землю и допустимый ток короткого замыкания. Незначительный недостаток жидких резисторов заключается в том, что они требуют обслуживания в виде обеспечения что электролит доливается и имеет правильную концентрацию, что может представляют собой несколько повышенную нагрузку в жарком и умеренном климате им нужны обогреватели, чтобы зимой не замерзать.По этой причине металлический резисторы иногда предпочтительнее. Они могут иметь форму прессованных сеток. или намотанные модули из нержавеющей стали, которые могут быть соединены с соответствующими номера последовательно и параллельно для обеспечения необходимого напряжения и тока рейтинг. Они обладают высокой надежностью и прочностью, их единственный недостаток. стоимость.

Альтернативой резистивному заземлению является использование дугогасящей катушки. Катушка для гашения дуги была впервые изобретена В. Петерсеном в 1916 году и поэтому является обычно известная как катушка Петерсена.Использование дугогасящей катушки позволяет энергосистема, чтобы воспользоваться преимуществом, обычно связанным с незаземленными системы, не страдая от их недостатков. По сути, это реактор, подключенный между нейтралью питающего трансформатора и землей. Реактивное сопротивление катушка настроена в соответствии с емкостью защищаемой ею энергосистемы.

Как указано выше, большинство неисправностей в сети высокого напряжения — это замыкания на землю. и большинство из них связано с однофазным контактом с землей, имеющим дуговую природу.При установленной дугогасящей катушке прерывистые неисправности устраняются автоматически. Это связано с резонансом, установленным между емкостями системы и индуктивность дугогасящей катушки, что приводит к уравновешиванию ведущая и запаздывающая составляющие тока в точке повреждения. Любой небольшой остаточный ток заземления, достаточный для поддержания дуги, существенно в фазе с напряжением неисправного проводника, а так как оба проходят через ноль в тот же момент, дуга гаснет.Резонанс задерживает нарастание восстанавливающегося напряжения после гашения дуги, которое позволяет диэлектрику прочность изоляции в месте повреждения для восстановления и предотвращения повторное зажигание дуги. ИНЖИР. 7 представлена ​​типичная осциллограмма восстановительного напряжения. возраст после погасания дуги в такой установке.


РИС. 7 Восстанавливающее напряжение после первоначального гашения дуги


РИС. 8 Напряжения и токи в точке замыкания на землю Петерсена система с заземлением катушки.

В случае длительного замыкания фазы на землю катушка гашения дуги позволяет энергосистеме работать в аварийном состоянии до тех пор, пока не произойдет сбой. могут быть обнаружены и удалены. Остаточный ток короткого замыкания обычно порядка 5-10 процентов от общего емкостного тока короткого замыкания. Соотношение фазора между напряжениями на трехфазных проводниках и токами через неисправность и катушка гашения дуги показаны на фиг. 8. В настоящее время твердотельные Устройства управления могут использоваться вместе с дугогасящими катушками, которые, в сочетании с автоматическим переключением ответвлений на дугогасящей катушке во время повреждения обеспечить оптимальную компенсацию.Эта техника особенно полезен для систем с несколькими фидерами, где замыкание на землю на одном фидере приводит к разной величине тока короткого замыкания на землю неисправен другой фидер.

Уровень изоляции всех установок и аппаратов в системе, на которых Установленные дугогасящие катушки должны быть достаточными для работы в течение период с одной заземленной линией, и обычно его установка неэкономична их в системах, работающих выше 66 кВ. До этого напряжения стандартная изоляция уровень без градации, вероятно, будет использоваться для всех трансформаторов.это рекомендуется рассмотреть возможность использования более высокого уровня изоляции при эксплуатации системы с одной заземленной линией, вероятно, проработает более 8 часов в любом 24 или более 125 часов в год.

Выбор, продолжать ли работу при устойчивой неисправности на сеть лежит у оператора. Хотя было показано, что гашение дуги катушки позволяют это, необходимо учитывать другие факторы, наиболее важными из которых являются безопасность персонала. Например, неисправность могла быть вызвана поломкой линейный проводник, который явно представляет опасность.Если утилита решите не работать с устойчивыми неисправностями, неисправная секция должна быть изолирована как только будет обнаружена устойчивая неисправность. Раньше это была обычная практика закоротить дугогасящую катушку по истечении заданного времени, чтобы обеспечить защиту реле для работы. Когда катушка закорочена накоротко, значительный выброс может возникнуть ток короткого замыкания, что приведет к падению напряжения. Теперь, используя современные устройств защиты, можно оставить дугогасящую катушку в рабочем состоянии.Изоляция поврежденного участка может быть проведена, например, с использованием допуска. чувствительные реле, которые могут определять изменения допустимых сопротивлений линий, вместо традиционно используемых реле максимального тока.

Заземление

При решении вопроса заземления нейтральной точки важно уделить особое внимание самому заземлению, то есть электрод закопали в землю с целью получения прочного заземления.Если система заземления не будет тщательно установлена ​​и обслуживаться, то серьезное опасность может возникнуть в условиях неисправности из-за прикосновения и ступенчатого потенциала (см. ниже).

Для получения прямого заземления медных или чугунных пластин, железных труб, Могут использоваться ведомые медные стержни, медные полосы или полосы из оцинкованного железа. Не всегда понимают, что получить сопротивление очень сложно. значения менее примерно 2 Ом от одной заземляющей пластины, и часто это еще труднее поддерживать значение после того, как система заземления была установлен на некоторое время.

В связи с этим обычно устанавливают несколько плит заземления, труб и т. Д., параллельно, так что общее сопротивление установки уменьшается до достаточно низкого значения 1 Ом или меньше. Где параллельное расположение используемые, каждая пластина, стержень и т. д. должны быть установлены за пределами сопротивления площадь любой другой. Строго говоря, для этого требуется расстояние порядка 10 м. которое, однако, часто можно уменьшить без увеличения общего сопротивления более чем на несколько процентов.

Основные моменты, которые необходимо учитывать при установке заземляющего оборудования. таковы, что он должен иметь достаточную общую площадь поперечного сечения, чтобы выдерживать максимальный ток короткого замыкания, и он должен иметь очень низкое сопротивление, чтобы сохранять до безопасного значения градиент потенциала в земле, окружающей плиты, и т.д., в условиях неисправности. Поскольку наибольшее сопротивление системы заземления существует в непосредственной близости от пластин и т. д., градиент потенциала в земле в условиях короткого замыкания естественно расположен аналогично, а в для того, чтобы оно сохранялось на таком уровне, чтобы не подвергать опасности жизнь, плотность тока в заземлении следует поддерживать на низком уровне либо за счет использования ряда пластин, труб и т. д., параллельно или закапывая на значительную глубину, сделав соединение с ними посредством изолированного кабель. Первый вариант лучше всего использовать там, где являются средствами для получения веских оснований, но в тех случаях, когда из-за характер почвы, было трудно получить хорошую почву, штанги погружены на глубину 10 м и более. Максимальная плотность тока вокруг электрода, как правило, сводится к минимуму, делая его размеры в одном направление больше по сравнению с двумя другими, как в случае с труба, пруток или полоса.2. Если требуется заземление с большей проводимостью, предпочтительно использовать две или более таких пластин параллельно. Наземные трубы могут быть из чугуна диаметром до 100 мм, толщиной 12 мм и длиной 2,5-3 м, и они должны быть закопаны аналогично заземляющим пластинам. В качестве альтернативы в небольших установки, в некоторых случаях используются забивные трубы из низкоуглеродистой стали диаметром 30-50 мм. заняты.

Там, где применяется техника забивки, чаще используются медные стержни. Они состоят из меди диаметром 12-20 мм, разделенных на секции 1-1.5 м, с привинченными стяжки и приводной наконечник. Штанги с глубоким приводом эффективны там, где почва удельное сопротивление уменьшается с глубиной, но, как правило, группа более коротких стержней расположена параллельно предпочтительнее.

В случаях, когда грунт с высоким удельным сопротивлением (или непроницаемый пласт) лежит в основе неглубокий поверхностный слой грунта с низким сопротивлением заземляющая установка может изготавливаться из нелуженной медной ленты сечением не менее 20 на 3 мм или голого многожильного медного проводника.

Если можно использовать участок с естественной влажностью и плохим дренажем, он вероятно, будет иметь низкое удельное сопротивление почвы.Участок, увлажняемый проточной водой однако этого следует избегать. Электропроводность участка может быть улучшена за счет химическая обработка почвы, но следует проверить, что будет не оказывает вредного воздействия на электродный материал. Чтобы обеспечить максимальную проводимость, заземляющие электроды должны плотно прилегать к земле.

Очень важно, чтобы соединения от нейтрали или вспомогательного аппарата к самой наземной установке должна иметь большую площадь поперечного сечения, чтобы был достаточный запас по максимальному току короткого замыкания, и чтобы на их длине не происходит аномального падения напряжения; подключения к заземлению структура, имеющая достаточный контакт с поверхностью.

Заземление низковольтных сетей

Как указано во введении к этому разделу, низковольтные системы определяется в Великобритании как выше 50 В, но ниже 1000 В, и это в основном предназначено охватить все промышленные трехфазные системы, работающие при 400 В, и бытовые однофазные системы 230 В с питанием от одной фазы и нейтрали 400 В сеть. Хотя недавняя разработка автоматического выключателя утечки на землю привел к некоторым изменениям в философии безопасности, эти системы все еще в основном защищен предохранителями, и для обеспечения максимальной защиты персонала обеспечивая быстрое срабатывание предохранителей и отключение неисправного оборудования, системы спроектированы так, чтобы иметь минимально возможное сопротивление контура заземления.

Это означает, что необходимо обеспечить надежное заземление нейтрали.

Принципиальная важность надежного заземления подчеркивается его воплощение в Положениях о поставках 1988 г., а также преимущества система защитного многократного заземления для достижения низкого полное сопротивление контура заземления в областях, где в противном случае это было бы невозможно. подтверждается включением пункта, определяющего, как это должно осуществляться из.

Требование надежного заземления нейтрали низкого напряжения также направлено на обеспечение что вероятность наличия любого напряжения выше нормального, появляющегося в цепь низкого напряжения сведена к минимуму, поскольку в случае пробоя изоляции между обмотками ВН и НН понижающего трансформатора результирующая земля неисправность высоковольтной системы должна обеспечивать быстрое срабатывание заземления высоковольтной системы. защита от неисправностей.Исключение составляют случаи, когда сторона ВН трансформатора подключена. на землю через дугогасящую катушку постоянного номинала. В этом случае точка замыкания между обмотками остается близкой к определенному потенциалу по его расположению в обмотке НН, то есть напряжения в системе НН изменяются. очень мало из тех, которые происходят в здоровых условиях, и распространение напряжения на стороне ВН регулируется соответствующим образом. На практике поломка между обмотками ВН и НН любого трансформатора, подключенного к системе ВН. такое маловероятное событие, которое следует не учитывать при проведении любых оценка рисков.

Конструкция системы заземления

В начале этого раздела было высказано мнение, что тема нейтрального заземление было сложным, так что, очевидно, конструкция систем заземления это не та тема, которую нужно освещать в нескольких абзацах учебника, посвященных трансформаторы. Однако необходимо сказать немного о предмете дизайн системы заземления, по крайней мере, чтобы объяснить философию, которая изменилась кое-что в последние годы и, в частности, с более ранних выпусков этого работы были написаны.Самым значительным изменением является то, что теперь система заземления должен быть спроектирован так, чтобы во время короткого замыкания в непосредственной близости от него находились потенциалы. ниже соответствующих пределов. Ранее было принято проектировать система заземления для достижения определенного значения импеданса.

Когда происходит замыкание на землю и ток течет на землю через заземляющий электрод, или система электродов, потенциал на электродах или любом подключенном оборудовании к ним поднимется выше истинного потенциала земли.Этот потенциальный рост может быть особенно существенное, порядка нескольких тысяч вольт в случае больших подстанций подвергается серьезным неисправностям. Цель поиска удовлетворительного конструкция системы заземления призвана обеспечить «безопасность персонала», избегая создание опасного прикосновения, шага или передаваемых потенциалов, одновременно признавая что рост потенциала земли в условиях серьезного повреждения неизбежно существовать.

Философия станет более ясной после определения приведенных выше терминов.

Интерпретация определений будет пояснена со ссылкой на фиг. 9.


РИС. 9 Различия в потенциале земли.

Когда повышение потенциала заземляющего электрода происходит из-за неисправности, это образует градиент потенциала в окружающей земле. Для одного электрода градиент потенциала будет таким, как показано на рисунке. Человек поблизости электрода может подвергаться трем различным типам опасности, так как результат этого потенциального градиента:

• Ступенчатый потенциал: человек «а» на рисунке иллюстрирует «ступенчатый потенциал».’ Здесь разность потенциалов V1, видимая телом, ограничена значением между две точки на земле, разделенные расстоянием в один шаг. Поскольку потенциал градиент в земле наибольший в непосредственной близости от области электродов, из этого следует, что максимальный потенциал ступени в условиях замыкания на землю будет быть испытанным человеком, у которого одна нога находится в зоне максимального подъема и один фут, один шаг к истинной земле.

• Сенсорный потенциал: человек «b» на рисунке иллюстрирует «сенсорный потенциал».’ Здесь разность потенциалов V2, видимая телом, является результатом взаимного контакт ног. Опять же, самый высокий потенциал возникнет, если будет металл. строение на краю области с наибольшим потенциалом, и человек стоял один шагнул прочь и коснулся металла. Риск такого контакта выше. чем для ступенчатого потенциала, потому что напряжение прикладывается к телу и может повлиять на сердечные мышцы.

• Переданный потенциал: расстояние между областью с высоким потенциалом и истинной земли может быть достаточно, чтобы сформировать физическое разделение. человек в зоне с высоким потенциалом, невосприимчивый к возможности одновременного контакт с нулевым потенциалом.Однако металлический предмет, имеющий достаточную длину, например, забор, оболочка кабеля или жила кабеля могут быть расположены таким образом, чтобы преодолел бы это физическое разделение. Таким образом, нулевой потенциал земли могут быть перенесены в зону с высоким потенциалом или наоборот. Человек «c» в ИНЖИР. 9 иллюстрирует случай передачи высокого потенциала в область с нулевым потенциалом через амортизатор кабеля. Если любовь привязана к земле на подстанции, то есть в месте повреждения, напряжение V3 будет полным ‘повышение потенциала земли подстанции.’В случае проиллюстрированного человека в точке ‘c’ — одновременный контакт с оболочкой кабеля и истинная земля. Однако, если человек стоит на истинной земле, тогда напряжение V3, видимый телом, может быть касанием рук к обеим ногам. Человек ‘d’ представляет случай передачи нулевого потенциала в область с высоким потенциалом через жила кабеля, заземленная в удаленной точке. В этом случае напряжение V4 ниже, чем V3, что соответствует повышению потенциала земли на подстанции, потому что человек ‘d’ находится на некотором расстоянии от основного заземляющего электрода и, следовательно, выигрывает от градиента потенциала земли.Понятно, что если человек Если бы ‘d’ был на основном электроде или прикоснулся к нему, он бы испытал полное повышение потенциала земли V3.

Из вышеизложенного будет очевидно, что переданные потенциалы могут представлять наибольший риск, так как ударное напряжение может равняться полному нарастанию потенциал земли, а не его часть, как в случае ступенчатого или касательного потенциалы.

Исторически ограничения на передаточный потенциал были установлены на уровне 650 и 430 В. в Великобритании, в зависимости от типа установки, сверх которых особые меры предосторожности необходимы.Более высокое значение обычно используется для обеспечения высокой надежности. системы, имеющие скоростную защиту. Срок оформления не ограничен. для этих систем, но общепринято, что они очистятся в 0.2 секунд. Нижняя цифра для систем, защищенных максимальной токовой защитой, и хотя снова не указано предельное время очистки, время 0,46 обычно предполагается секунды.

Если система заземляющих электродов не может быть спроектирована в соответствии с вышеуказанным критериев, затем тип особых мер предосторожности, которые могут быть рассмотрены защита от передаваемых потенциалов — это обеспечение локальной связи с убедитесь, что все металлоконструкции, к которым может быть осуществлен одновременный контакт, находятся на такой же потенциал.Также можно подумать об ограничении использования телефонных и диспетчерское управление и сбор данных (SCADA) с удаленными места для тех, кто использует оптоволоконные кабели. Охранные кольца похоронены при увеличении глубины вокруг электрода можно использовать для изменения потенциала поверхности земли для защиты от ступенчатых потенциалов.

Для тех, кто задумывается о проектировании системы заземления, существует ряд стандартов. и своды правил доступны. В Великобритании наиболее важные из них являются:

• BS 7354: 1990 ‘Правила проектирования высоковольтных открытых клемм станции.’

• BS 7430: 1998 «Правила заземления».

• BS 7671: 2001 «Требования к электроустановкам. Правила подключения IEE. Шестнадцатое издание ».

• Техническая рекомендация EA S34: 1986 ‘Руководство по оценке роста потенциала земли на подстанциях ».

• Техническая спецификация EA 41-24: 1994 ‘Рекомендации по проектированию, испытаниям и обслуживание основных систем заземления на подстанциях ». Книга ‘Заземление Практика », опубликованная Ассоциацией разработки меди, также содержит много полезной информации.

Внимание, высокое напряжение: системы заземления более 1000 В

Методы и требования к заземлению для систем, работающих от более 1000 вольт (В), таких как системы на 5 и 15 киловольт (кВ), незначительно отличаются от тех, которые применяются для систем 1000 В или меньше. Системы в этих диапазонах напряжения обычно называют системами среднего напряжения. NEC устанавливает несколько правил, касающихся заземления этих систем и связанного с ними оборудования. Часть X статьи 250 устанавливает правила для систем заземления и соединения с напряжением более 1000 В.Причины для заземления систем с напряжением более 1000 В те же, что и для заземления систем с напряжением более 1000 В и ниже. Если системы с напряжением более 1000 В заземлены, требования 250.182–250.191 должны применяться соответственно, в зависимости от типа заземления, используемого для системы. Положения о заземлении и заземлении в частях с I по IX изменяются или дополняются только частью X статьи 250.

Способы заземления

Допускается несколько методов заземления для систем с напряжением более 1000 В.Эти системы могут быть жестко заземлены, заземлены через устройство сопротивления, заземлены через разрядники перенапряжения или заземлены через набор заземляющих трансформаторов, которые создают ссылку на землю. Часть X статьи 250 содержит особые правила для систем, заземленных в одной точке, и систем, заземленных в нескольких местах. Ниже приведены общие требования для глухозаземленных, одноточечных и многоточечных систем нейтрали.

Жестко заземленная электрическая система имеет прямое электрическое соединение с землей без намеренного импеданса между заземлением и системой.Обычно заземленная система, работающая при напряжении более 1000 В, представляет собой систему с 4 160 В, трехфазную, 4-проводную, соединенную звездой. В этой системе есть производная нейтраль, которая является заземленным проводником. Требования к заземлению таких систем можно найти в Разделе 250.184 (A). Как правило, нейтраль таких систем должна быть изолированным проводом с изоляцией на 600 В. Оголенные нейтральные проводники в таких системах разрешены только в том случае, если они установлены с вводом служебных проводов, или если они установлены с боковой стороны обслуживания, или если они установлены с прямой заглубленной частью фидера.Нейтральный проводник глухозаземленных нейтральных систем также может быть оголенным при установке в качестве воздушных проводов. В этом случае разрешается открывать только ту часть, которая установлена ​​наверху. Исключение № 3 из Раздела 250.184 также допускает использование неизолированного нейтрального проводника для систем с глухозаземленной нейтралью, если нейтраль изолирована от фазных проводов и защищена от физического повреждения. См. Исключения с 1 по 3 из Раздела 250.184.

Нейтральный проводник системы с глухим заземлением должен иметь достаточную пропускную способность по току для обслуживаемой нагрузки и, как правило, не должен быть меньше одной трети допустимой токовой нагрузки незаземленных фазных проводов, питаемых системой.В порядке исключения NEC разрешает нейтраль для этих систем иметь размер не менее 20 процентов от допустимой токовой нагрузки незаземленного фазного провода только в коммерческих и промышленных предприятиях, где имеются условия технического надзора.

Одноточечное заземление

Одноточечное заземление означает, что система заземлена только в одной точке, и никакие соединения нейтрали с землей не могут быть выполнены после этого первоначального места подключения. В системе с одноточечной заземленной нейтралью нейтраль обычно заземляется на источнике, например, на трансформаторе.Подключение к земле для одноточечной заземленной нейтральной системы выполняется через заземляющий электрод, отвечающий требованиям части III статьи 250. Провод заземляющего электрода требуется от нейтрального проводника таких систем к заземляющему электроду.

Заземляющий провод оборудования (EGC) обычно проходит с фидерами и параллельными цепями от единой точки заземления системы, а затем подключается к оборудованию, которое необходимо заземлить. EGC должен быть проложен с помощью незаземленных фазных проводов системы и не может пропускать постоянный ток нагрузки.Этот EGC может быть изолированным или неизолированным и должен иметь допустимую нагрузку по току для максимального вероятного повреждения. Предупреждение: экранирующая лента или металлическая лента на кабелях среднего и высокого напряжения обычно недостаточны для использования в качестве EGC. Экранирование служит другой цели.

Системы с заземленной нейтралью

NEC также занимается системами с заземленной нейтралью. Как следует из этого термина, существует несколько точек заземления нейтрали таких систем.В этих системах нейтраль обычно выводится и заземляется в источнике, а затем распределяется на большие расстояния, обычно вне помещения. Заземление требуется от нейтрали в нескольких точках по маршруту на расстоянии, не превышающем 1300 футов.

Три распространенных применения для систем с заземленной нейтралью — это установки, в которых система снабжает здания или сооружения, например, в распределительной системе университетского городка. Системы с заземленной нейтралью также разрешены для использования в подземных системах, где нейтральный провод открыт и проходит, например, в качестве проводника воздушной цепи между полюсами.Полные правила для систем с заземленной нейтралью приведены в Разделе 250.184 (C).

(PDF) Токи замыкания на землю в блоке генератор-трансформатор при различных конфигурациях NGR и трансформатора

Токи замыкания на землю в блоке генератор-трансформатор

при различных конфигурациях NGR и трансформатора

A.R. Султан, М.В. Мустафа, М.Сайни

Факультет электротехники

Universiti Teknologi Malaysia (UTM)

Skudai, Johor Baharu, Malaysia

Электронная почта: [email protected]

Краткое содержание. Замыкания одной линии на землю являются наиболее частыми неисправностями

, которые могут произойти в электроэнергетической системе. Влияние замыкания на землю

определяется устройствами

генерирующих станций и подключениями трансформаторов. В этой статье изучается производительность генератора

в пределах одной линии на замыкание на землю при различных конфигурациях заземляющих резисторов

(NGR) и трансформатора

.Моделирование проводилось в

MATLAB / Simulink, и результаты анализировались. Приведено сравнение

с воздействием неисправностей на различные соединения трансформатора —

. Также проанализировано влияние отказов для генератора с NGR. На блоке генератор-трансформатор ток короткого замыкания в нейтрали генератора

является наибольшим при подключении трансформатора Yg-Yg

, за которым следуют Yg-Y и Yg-Δ. Кроме того, для трансформатора

обмотка YY, Y-Yg, Y-Δ, Δ-Y, Δ-Yg и Δ-Δ ток не течет

через NGR генератора.

Ключевые слова; замыкания на землю, резистор заземления нейтрали, конфигурация трансформатора

I. ВВЕДЕНИЕ

В целом, трансформатор в качестве повышающего трансформатора на электростанции

можно отнести к категории генератор-генератор — конфигурация трансформатора

, блок-генератор-трансформатор

конфигурация с выключателем генератора, комбинированным генератором

и генератором, совместно использующим единичный трансформатор [1]. Заземление

Ошибка

на линии передачи или сборной шине может повлиять на генератор

На

влияет конфигурация системы.

Генераторы — важные компоненты энергосистем.

Знание замыкания на землю в обмотке трансформатора

соединений необходимо для выбора подходящего трансформатора

для заданных требований к обслуживанию. Исследования и приложения

по трансформаторам проводились десятилетиями. IEEE std.

C57.12.70-2000 [2] содержит руководства и рекомендуемые методы

для маркировки клемм и соединений для распределительных трансформаторов и

силовых трансформаторов.IEEE std. C57.105-1978 [3] содержит направляющие

для трансформаторных соединений в трехфазных распределительных системах

. IEEE std. 519-1992 [4] и IEEE std. 142-2007 [5]

адресных гармоник и системного заземления, относящихся к трансформаторам

, соответственно [6].

Влияние подключения трансформатора на работу

обсуждается [7], основное внимание уделяется работе, включая напряжения изоляции, автотрансформатор

при различных условиях эксплуатации, но не

, включенный для заземления.Сопротивление, вставленное между нейтралью

и землей, чтобы ограничить значение тока короткого замыкания, увеличивает

, таким образом, напряжения изоляции, возникающие из-за заземления линии.

Напряжение небаланса уменьшится, если трансформатор Yg (звезда

заземлен) -Yg подключен к генератору, а трансформатор

Δ (треугольник) -Yg подключен к нагрузке [8]. Исследователь соединений обмотки

, обычно рекомендуемый для промышленного обслуживания плана IN-

, представляет собой Δ-Y (звезда) на всех уровнях напряжения.

обосновано для различных типов соединений обмотки трансформатора, чтобы

отвечало различным потребностям, таким как обработка однофазной нагрузки,

упрощение заземления, экономия на начальных инвестициях за счет

выбора надлежащей системы изоляции, минимизация феррорезонанса

и избежать гармонической проблемы [9].

Величина тока замыкания на землю, особенно в генераторе и трансформаторе

, определяется импедансом обмотки генератора и

трансформатора [1], [10].На выбор

и расположение защиты для генераторов до

в некоторой степени влияет способ подключения генераторов

к системе и общая компоновка генерирующей станции

. В этой статье эффект подключения трансформатора

, который представляет собой YY, Y-Yg, Y-Δ, Yg-Y, Yg-Y, Yg-Δ-, Δ-

Y, Δ-Yg и трансформатор Δ-Δ. токам замыкания на землю в элементе НГР

для блочной схемы генератор-трансформатор, представлено

.Однако эффектами феррорезонанса, гармоник и дуги

пренебрегают.

II. ПРИНЦИП

A. Токи замыкания на землю

Большинство электрических замыканий связаны с землей. Даже неисправности, которые инициируются

, быстро распространяются на любой смежный металлический корпус

, кабелепровод или лоток, которые обеспечивают обратный путь к точке заземления системы

. Незаземленные системы также подвержены замыканиям на землю

и требуют особого внимания к обнаружению заземления и защите от замыканий на землю-

.Чувствительность защиты от замыкания на землю может составлять

относительно независимой от значений постоянного тока нагрузки и, следовательно,

имеет более низкие настройки срабатывания, чем устройства защиты фазы

. Токи замыкания на землю не передаются через силовые трансформаторы системы

, которые подключены Δ-Y или Δ-Δ, защита от замыкания на землю

для каждого уровня напряжения системы не зависит от защиты

на других уровнях напряжения. Эта конфигурация позволяет намного более быстрое реле

, чем может быть обеспечено устройствами фазовой защиты, которые

требуют координации с использованием значений срабатывания и временных задержек, расширяют

от нагрузки до генераторов-источников и часто приводят к значительной временной задержке

в некоторых точках В системе дуговые замыкания на землю, которые не обнаруживаются и не устраняются своевременно,

могут быть разрушительными [11].

Незаземленная система не имеет намеренного подключения к заземлению

, кроме как с помощью устройств индикации или измерения потенциала

или устройств защиты от перенапряжения. Хотя система называется незаземленной

, на самом деле она подключена к заземлению через распределенную емкость

ее фазных обмоток и проводов. Заземленная система

намеренно заземлена путем подключения нейтрали

2012 IEEE Symposium on Industrial Electronics and Applications (ISIEA2012), 23-26 сентября 2012 г., Бандунг, Индонезия

978-1-4673-3003-9 / 12 / 31 доллар.00 © 2011 IEEE 140

Сопротивление резистора

и реактора — какой метод заземления нейтрали трансформатора вы бы выбрали?

Нейтраль трансформатора заземлена через дроссель, также известный как индуктор.

Короткое замыкание на землю приводит к возникновению большого тока короткого замыкания, особенно когда цепь заземления нейтрали трансформатора надежно заземлена. Почему?

Цепь заземления нейтрали в трансформаторе обеспечивает обратный путь для токов короткого замыкания. Чтобы ограничить этот ток, в нейтральной цепи устанавливается полное сопротивление — в виде реактора или резистора.См. Рисунок ниже.

Токовый путь замыкания на землю

В таблице ниже приведены аргументы в пользу выбора между резистором или реактором в качестве полного сопротивления в цепи нейтрали трансформатора.

Изображение предоставлено

Резистор в цепи заземления нейтрали трансформатора

Изображение предоставлено: Postglover

Реактор в цепи заземления нейтрали трансформатора

Плюсы

  1. Он использует сопротивление материала конструкции для ограничения тока короткого замыкания.
  2. Применяется повсеместно без каких-либо ограничений. Другими словами, наличие резистора в нейтрали не влияет на динамику системы.
  1. Он использует индуктивное реактивное сопротивление, создаваемое переменным током, для ограничения тока повреждения.
  2. Он хорошо подходит для приложений, требующих пропускания через него нескольких тысяч ампер на короткое время. Ограничение тока до низких значений создает проблемы. Прочтите раздел «Минусы» ниже, чтобы узнать, почему.

Минусы

  1. Строить его дорого, так как он должен иметь достаточную массу, чтобы поглощать энергию тока короткого замыкания — цена возрастает с увеличением тока замыкания, с которым он может справиться, и временного рейтинга .
  1. Обычно применяется в системах, где есть желание ограничить ток замыкания на землю величиной от 25% до 60% от тока трехфазного замыкания (см. IEEE 142 — Реактивное заземление). Если ток замыкания на землю ограничен до менее 25% от тока трехфазного замыкания, то обмотка нейтрали может подвергаться переходным перенапряжениям (поясняется ниже). Поэтому вместе с реактором должен быть установлен разрядник, чтобы снизить ток короткого замыкания и предотвратить переходные перенапряжения, вызывающие повреждение нейтральной обмотки трансформатора.

Импеданс заземления нейтрали трансформатора и переходные перенапряжения

Переходные перенапряжения возникают из-за дугового замыкания, а не из-за скачков напряжения. Перенапряжение возникает, когда возникает дуга из-за замыкания на землю и заряжает емкостное реактивное сопротивление системы. Когда дуга на мгновение гаснет, заряд должен рассеяться. Когда в качестве импеданса используется резистор заземления нейтрали, его сопротивление обычно меньше емкостного реактивного сопротивления, что позволяет напряжению разрядиться.Однако, когда реактор используется и его реактивное сопротивление велико (чтобы ограничить ток замыкания на землю до уровня менее 25% от трехфазного тока), напряжение не может разрядиться. При повторном зажигании дуги заряд может постоянно накапливаться, создавая перенапряжение.

Сводка

Если требуется ограничить ток короткого замыкания до действительно низкой величины, используя фактическое сопротивление, рекомендуется использовать резистор. С другой стороны, если допустимый ток короткого замыкания в системе составляет несколько тысяч ампер, рекомендуется использовать реактор.В любом случае реактор может быть экономичным решением. Имейте в виду, что мы говорим о шунтирующем реакторе с воздушным сердечником в нейтрали трансформатора для ограничения тока. Однако последовательные реакторы дороги. Цена на любое устройство с полным сопротивлением заземления увеличивается с увеличением номинального продолжительного тока (для реакторов), номинального сопротивления и временного номинала.


Заинтересованы ли вы в выборе разрядника на основе системного заземления? См. Ниже шпаргалку. Нужна полная информация, связанная с этим? Ознакомьтесь с этой статьей PEguru об ограничителях.

Шпаргалка по расчету разрядников для грозовых перенапряжений

Поддержите этот блог, поделившись статьей

Твердотельные и низкоомные судовые заземленные системы

Основными преимуществами судовых систем заземления с низким сопротивлением являются:

Не требуется особого внимания к изоляции оборудования

— Автоматическое обнаружение и немедленное устранение замыканий на землю

— Ток замыкания на землю протекает в течение короткого периода времени, ограничивая повреждение

— Предотвращение дугового перенапряжения на землю

— Поддерживает постоянное значение фазного напряжения относительно земли.

Основными недостатками низкоомных судовых заземленных систем являются:

— Мгновенное отключение и потеря услуги

— Токи короткого замыкания могут быть большими и могут вызвать серьезные повреждения и привести к взрыву.

Большинство маломощных низковольтных систем в диапазоне 110–230 В имеют твердую заземленную нейтраль. Эта мощность в основном подается от источника фазы к нейтрали, такого как трансформатор, и используется для питания небольших потребителей энергии и освещения.Существует два основных типа распределения для систем с твердым заземлением или заземлением с низким сопротивлением:

  1. 3 фазы 4 провода с заземлением с корпусом возврата
  2. 3-фазный 4-проводный с заземленной нейтралью без возврата корпуса (TN-S — система) для всех напряжений до 500 В переменного тока включительно

Тип без возврата корпуса (b) напоминает установки, обычно используемые на берегу в домах, и используется в основном в помещениях судов.

Дополнительным преимуществом такой системы является то, что для ее эксплуатации и технического обслуживания потребуются те же навыки, что и для наземных установок.

Трудовое законодательство различных стран возлагает на компании ответственность за безопасность рабочих или членов экипажа на борту судов. Использование этого типа системы упростило бы соблюдение, поскольку стандарты в отношении безопасности, обучения, эксплуатационных разрешений и т. Д. Были бы такими же.

Особое внимание следует уделить источникам низкого напряжения, например, рулевому механизму или насосам для основных служб, поскольку они не должны отключаться при замыкании на землю.

Для этих услуг, вероятно, было бы лучше сделать выделенное питание непосредственно от основного источника питания.На схеме ниже показана принципиальная схема системы с незаземленной основной энергосистемой , но с заземленной системой низкого напряжения.

Профессиональный инструмент для

Электротехнического специалиста (ETO)

Рюкзак My Picks For The Best Ship Electricator (ETO)

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *