Заземление нейтрали трансформатора пуэ: ПУЭ Глава 1.7. Часть 1. ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ -Статьи

Содержание

Заземляющие устройства электроустановок напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью

1.7.100. В электроустановках с глухозаземленной нейтралью нейтраль генератора или трансформатора трехфазного переменного тока, средняя точка источника постоянного тока, один из выводов источника однофазного тока должны быть присоединены к заземлителю при помощи заземляющего проводника.

Искусственный заземлитель, предназначенный для заземления нейтрали, как правило, должен быть расположен вблизи генератора или трансформатора. Для внутрицеховых подстанций допускается располагать заземлитель около стены здания.

Если фундамент здания, в котором размещается подстанция, используется в качестве естественных заземлителей, нейтраль трансформатора следует заземлять путем присоединения не менее чем к двум металлическим колоннам или к закладным деталям, приваренным к арматуре не менее двух железобетонных фундаментов.

При расположении встроенных подстанций на разных этажах многоэтажного здания заземление нейтрали трансформаторов таких подстанций должно быть выполнено при помощи специально проложенного заземляющего проводника.

В этом случае заземляющий проводник должен быть дополнительно присоединен к колонне здания, ближайшей к трансформатору, а его сопротивление учтено при определении сопротивления растеканию заземляющего устройства, к которому присоединена нейтраль трансформатора.

Во всех случаях должны быть приняты меры по обеспечению непрерывности цепи заземления и защите заземляющего проводника от механических повреждений.

Если в PEN-проводнике, соединяющем нейтраль трансформатора или генератора с шиной PEN распределительного устройства напряжением до 1 кВ, установлен трансформатор тока, то заземляющий проводник должен быть присоединен не к нейтрали трансформатора или генератора непосредственно, а к PEN-проводнику, по возможности сразу за трансформатором тока. В таком случае разделение PEN-проводника на РЕ- и N-проводники в системе TN-S должно быть выполнено также за трансформатором тока. Трансформатор тока следует размещать как можно ближе к выводу нейтрали генератора или трансформатора.

1.7.101. Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений PEN- или PE-проводника ВЛ напряжением до 1 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. Сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом·м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01·ρ раз, но не более десятикратного.

1.7.102. На концах ВЛ или ответвлений от них длиной более 200 м, а также на вводах ВЛ к электроустановкам, в которых в качестве защитной меры при косвенном прикосновении применено автоматическое отключение питания, должны быть выполнены повторные заземления PEN-проводника. При этом в первую очередь следует использовать естественные заземлители, например, подземные части опор, а также заземляющие устройства, предназначенные для грозовых перенапряжений (см. гл. 2.4).

Указанные повторные заземления выполняются, если более частые заземления по условиям защиты от грозовых перенапряжений не требуются.

Повторные заземления PEN-проводника в сетях постоянного тока должны быть выполнены при помощи отдельных искусственных заземлителей, которые не должны иметь металлических соединений с подземными трубопроводами.

Заземляющие проводники для повторных заземлений PEN-проводника должны иметь размеры не менее приведенных в табл. 1.7.4.

Таблица 1.7.4

Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле

Материал

Профиль сечения

Диаметр, мм

Площадь поперечного сечения, мм

Толщина стенки, мм

Сталь черная

Круглый:

для вертикальных заземлителей

16

для горизонтальных заземлителей

10

Прямоугольный

100

4

Угловой

100

4

Трубный

32

3,5

Сталь оцинкованная

Круглый:

для вертикальных заземлителей

12

для горизонтальных заземлителей

10

Прямоугольный

75

3

Трубный

25

2

Медь

Круглый

12

Прямоугольный

50

2

Трубный

20

2

Канат многопроволочный

35

1. 7.103. Общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При этом сопротивление растеканию заземлителя каждого из повторных заземлений должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях.

При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом·м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01·ρ раз, но не более десятикратного.

 

ЭлектрО — Защитное заземление

ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ

 

Многие части электроустановок, не находящиеся под напря­жением (корпуса электрических машин, кожухи трансформато­ров; осветительная арматура; приводы и кожухи электрических аппаратов; вторичные обмотки измерительных трансформато­ров; каркасы распределительных шкафов и щитов управления; металлические конструкции подстанций; металлические оболочки кабелей и кабельные муфты; стальные трубы электропроводок и т.

п.) могут во время аварии оказаться под напряжением, что вызывает опасность поражения электрическим током об­служивающего персонала при прикосновении к ним. Обеспечить безопасность прикосновения к таким частям должно защитное заземление.

Заземление снижает потенциал по отношению к земле метал­лических частей электроустановки, оказавшихся под напряжени­ем при аварии, до безопасного значения.

Защитные действия заземления состоят в уменьшении тока, возникающего в теле человека при соприкосновении с корпусом машины (рис. 1, а), оказавшимся под напряжением. Человек включается в электрическую цепь параллельно заземлению; чем больше сопротивление человека rч

, по сравнению с сопротивлени­ем заземления, тем меньше ток в теле человека Iч.


Рис. 1. Устройство заземления в трехфазной установке: а – с изолированной нейтралью; б – с глухозаземленной нейтралью.

 

Сопротивление заземляющих устройств для электроустано­вок при различных напряжениях должно приниматься в соответ­ствии с нормами ПУЭ.

Защитное заземление выполняется различно в зависимости от системы электроснабжающей сети и напряжения электроустанов­ки. В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью трансформаторов (или генераторов) защитное заземление выполняют присоединением заземляемых частей установки к заземленному нейтральному проводу электросети. В этом случае при повреждении изоляции и переходе напряжения на металлические части установки создается короткое замыкание одной фазы трансформатора (или генератора) через нейтраль (рис. 1,

б). В результате повреждения часть электроустановки немедленно автоматически отключается (перегорает плавкая вставка предохранителя или отключается автомат).

Нейтраль заземляют у источника питания (присоединяя ее к заземлению нейтрали трансформатора) и, кроме того, делают повторное замыкание, в том числе на концах линий или ответвле­ний, питающих электроустановки.

В электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью трансформаторов (или генераторов), а также во всех установках напряжением выше 1000 В, защитное заземление вы­полняется путем сооружения местного заземляющего устройства с малым сопротивлением, к которому присоединяют заземля­емые части установки (см. рис. 1, а). Действие такого заземле­ния состоит в том, что оно снижает до безопасного значения напряжение относительно земли, появляющееся на металличес­ких частях установки при повреждении изоляции Rиз.

Значение сопротивления местного заземляющего устройства нормируется ПУЭ.

Для заземляющих устройств следует по возможности исполь­зовать естественные заземлители: водопроводные и другие ме­таллические трубы, проложенные в земле без изоляции (кроме трубопроводов с горючими веществами), имеющие металличес­кие конструкции зданий и сооружений, а также имеющие соедине­ния с землей, шпунты, свинцовые оболочки проложенных в земле кабелей и т. п.

Искусственные заземлители, как правило, выполняют из вер­тикально забитых в грунт стальных стержней, соединяемых между собой стальными полосами; полосы прокладывают в зем­ле на глубине не менее 0,5 м и приваривают к верхним концам стержней.

Каждый заземляющий элемент установки следует присоеди­нять к заземлителю или заземляющим проводникам при помощи отдельного ответвления. Заземляе­мые элементы нельзя включать по­следовательно в заземляющий про­вод (рис. 2). Присоединение зазе­мляющих проводников к электро­оборудованию выполняют при по­мощи болтов или сварки.


Рис. 2. Схема присоединения заземляющих проводов к магистрали заземления: а – правильно; б – неправильно;

 

Заземляющие устройства начи­нают действовать только при пов­реждениях изоляции электроуста­новок. Так, в трехфазной системе с изолированной нейтралью при про­бое изоляции фазы А на корпус электродвигателя (см. рис. 1, а) протекает ток Iз, через заземлитель, землю и далее через повреж­денную изоляцию к двум другим фазам В и С. Возникший в заземлителе ток обусловливает в земле падение напряжения, в результате чего человек, прикоснувшийся к корпусу маши­ны, окажется под напряжением, действующим между корпусом и той частью земной поверхности, где он находится в данный момент.

Заземление передвижных механизмов, электроинструментов, понижающих трансформаторов и сварочных аппаратов, работа­ющих на напряжении до 1000 В в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Рассматриваемая группа электроприемников получает пита­ние от питающих пунктов (щит или силовой шкаф). Заземление корпусов оборудования осуществляется заземляющей жилой пи­тающего шлангового кабеля, один конец которой присоединяет­ся к заземляющему болту на корпусе машины, а другой — к корпусу питающего пункта. Корпуса питающих пунктов через заземляющий зажим присоединяют к нейтральному проводу сети и через него соединяют с заземленной нейтралью источника питания (как правило, трансформатора). Все корпуса электроин­струментов, работающие при напряжении свыше 40 В, подлежат заземлению (подсоединению к нейтральному проводу сети) с по­мощью специального проводника или заземляющей жилы шлан­гового провода (кабеля). Все корпуса и обмотки низшего напря­жения понижающих трансформаторов для электроинструмента заземляют в том же порядке (рис. 3).


Рис. 3. Заземление однофазных (а) и трехфазных (б, в) понизительных трансформаторов.

 

Для выполнения повторных заземлений нейтрального прово­да на передвижных установках применяют переносные инвентар­ные заземлители, к которым присоединяют корпуса и метал­лические конструкции машин и механизмов.

Назначение заземления и зануления, цель заземления нейтрали

Глухозаземлённой нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединённая к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.

То есть на трансформаторных подстанциях ноль трансформатора соединен с контуром заземления ТП, так же и в щитовых жилых домов существует контур заземления который соединяется с нулевым проводником.

Рисунок 1. Глухозаземленная нейтраль трансформатора.

Контур заземления в свою очередь соединен со всеми металлическими конструкциями как в трансформаторных подстанциях так и в щитовых жилых домов. Для чего все это делается, рассказано в этой статье.

Рисунок 2. Схема электрической сети с глухозаземлённой нейтралью.

Рисунок 3. Подключение электроприемников в сети TN-C.

 

Цель заземления и зануления нейтрали.
  • Стремление обеспечить селективность защиты от токов короткого замыкания.
  • Обеспечить одновременное питание силовых и осветительных установок от одной и той же сети 380/220 или 220/127В

При нормальном состоянии сети напряжение каждой фазы относительно земли равно фазному напряжению. Прикоснувшийся к любой фазе человек оказывается под фазным напряжением. Ток при этом:

Iч = Uф / Rч + r3+r0 = Uф / Rч при Uф=127 В, Iч = 127 / 100 = 0.127 А — опасный ток. 

Величина сопротивления изоляции и ёмкость сети в этом случае не влияют на величину тока IЧ.

Серьезным достоинством системы с глухозаземлённой нейтралью является то, что всякое замыкание любой фазы на землю является однофазным коротким замыканием, которое немедленно и селективно отключается максимальной защитой соответствующего автоматического выключателя.

Однако эта особенность относится главным образом к установкам напряжением свыше 1000В: min. сопротивление рабочего заземления r0 = 4 Ом. Сопротивление растеканию в месте замыкания фазы на землю rЗМ = 16 Ом. При UЛ = 6000В.

Iзм = Uл / V3 * (r0+r3м) = 6000 / 1.73 * (4+16) = 174 A.

В электроустановках до 1000 В: 

Iзм = 380 / 1.73 * (4+16) = 11 A, этого недостаточно чтобы расплавить плавкую вставку. 

По этой причине в сетях с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1000В действующие ПУЭ требуют обязательной металлической связи корпусов электрооборудования с многократно заземлённой нейтралью (зануление).

Рисунок 4. Заземление корпусов электрооборудования, в соответствии с ПУЭ.

Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключает поврежденный участок сети. Кроме того, зануление снижает потенциалы корпусов, которые появляются в момент замыкания на землю.

При замыкании на зануленный корпус ток короткого замыкания проходит через следующие сопротивления:

  • внутреннее сопротивление трансформатора Z т,
  • сопротивление фазного провода Z ф,
  • сопротивление нулевого провода Z н.

Величина тока к.з

При мощности трансформатора 400 кВА и выше сопротивление его мало и им можно пренебречь. Тогда ток короткого замыкания равен:

Если сопротивление петли фаза – нуль  Ом (что в сетях напряжением 380 (220 В редко, обычно это сопротивление значительно меньше), ток короткого замыкания равен:

Очевидно, при таком токе защита должна сработать. Напряжение корпуса относительно земли равно:


 

Заземление и зануление электрооборудования, в чем разница ?


Занулением
называется электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок с заземленной нейтралью вторичной обмотки трехфазного понижающего трансформатора или генератора, с заземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной средней точкой в сетях постоянного тока.

Принцип действия зануления основан на возникновении короткого замыкания при пробое фазы на нетоковедущую часть часть прибора или устройства, что приводит к срабатыванию системы защиты (автоматического выключателя или перегоранию плавких предохранителей).

Зануление — основная мера защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью. Поскольку нейтраль заземлена, зануление можно рассматривать как специфическую разновидность заземления.

Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части (корпуса, конструкции, кожухи и т.п.) с заземленной нейтралью источника питания (трансформатора, генератора).

В сетях 380/220 В в соответствии с требованиями ПУЭ применяется заземление нейтралей (нулевых точек) трансформаторов или генераторов.

Рассмотрим вначале сеть 380 В с заземленной нейтралью. Такая сеть изображена на рис. 1.

Если человек прикоснется к проводнику этой сети, то под воздействием фазного напряжения образуется цепь поражения, которая замыкается через тело человека, обувь, пол, землю, заземление нейтрали (см. стрелки). Та же цепь образуется, если человек прикоснется к корпусу с поврежденной изоляцией. Однако просто выполнить заземление корпуса электроприемника нельзя.


Рис. 1. Прикосновение к проводнику в сети с заземленной нейтралью

Рис. 2. Заземление электроприемника в сети с заземленной нейтралью

Чтобы это понять, допустим, что такое заземление все же выполнено (рис. 2) и на установке произошло замыкание на корпус двигателя. Ток замыкания будет протекать через два заземлителя — электроприемника Rз и нейтрали Rо (см. стрелки).

По закону Ома фазное напряжение сети Uф распределится между заземлителями Rз и Ro пропорционально их величинам, т. е. чем больше сопротивление заземлителя, тем больше будет падение напряжения в нем.

Если, например, сопротивление Rо = 1 ом, Rз = 4 ом и Uф = 220 В, то падение напряжения распределится так: на сопротивлении Rз будем иметь 176 В, а на сопротивлении Rо будем иметь = 44 В.

Таким образом, между корпусом электродвигателя и землей возникает достаточно опасное напряжение. Человек, прикоснувшийся к корпусу, может быть поражен электрическим током. Если будет иметь место обратное соотношение сопротивлений, т. е. Rо будет больше, чем Rз, опасное напряжение может возникнуть между землей и корпусами оборудования, установленного возле трансформатора и имеющими общее заземление с его нейтралью. 


Рис. 3. Зануление электроприемника в сети с заземленной нейтралью 

По указанной причине в установках с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В применяется система заземления иного вида: все металлические корпуса и конструкции связываются электрически с заземленной нейтралью трансформатора через нулевой провод сети или специальный зануляющий проводник (рис. 3). Благодаря этому любое замыкание на корпус превращается в короткое замыкание, и аварийный участок отключается предохранителем или автоматическим выключателем. Такая система заземления и называется занулением.

Таким образом, обеспечение безопасности при занулении достигается путем отключения участка сети, в котором произошло замыкание на корпус.

Защитное действие зануления заключается в автоматическом отключении участка цепи с поврежденной изоляцией и одновременно — в снижении потенциала корпуса на время от момента замыкания до момента отключения. После прикосновения человека к корпусу не отключившегося, по какой-либо причине, электроприемника в схеме появится ветвь тока через тело человека.

Кроме того, если в этой линии установлено УЗО, то оно так же срабатывает, но не от большой величины силы тока, а потому, что сила тока в фазном проводе становится неравна силе тока в нулевом рабочем проводе, так как большая часть тока имеет место в цепи защитного зануления мимо УЗО. Если на этой линии установлены и УЗО и автоматический выключатель, то сработают либо они оба, либо что-то одно, в зависимости от их быстродействия и величины тока замыкания.

Так же как не всякое заземление обеспечивает безопасность, не всякое зануление пригодно для обеспечения безопасности. Зануление должно быть выполнено так, чтобы ток короткого замыкания в аварийном участке достигал значения, достаточного для расплавления плавкой вставки ближайшего предохранителя или отключения автомата. Для этого сопротивление цепи короткого замыкания должно быть достаточно малым.

Если отключения не произойдет, то ток замыкания будет длительно протекать по цепи и по отношению к земле возникнет напряжение не только на поврежденном корпусе, но и на всех зануленных корпусах (так как они электрически связаны). Это напряжение равно по величине произведению тока замыкания на сопротивление нулевого провода сети или зануляющего проводника и может оказаться значительным по величине и, следовательно, опасным особенно в местах где отсутствует выравнивание потенциалов. Чтобы предупредить подобную опасность, необходимо точно выполнять требования ПУЭ к устройству зануления.

Защитное действие зануления обеспечивается надежным срабатыванием максимальной токовой защиты на быстрое отключение участка сети с поврежденной изоляцией. По ПУЭ время автоматического отключения поврежденной линии для сети 220/380В не должно превышать 0,4 с.

Для этого необходимо, чтобы ток короткого замыкания в цепи фаза — нуль отвечал условию Iк >k Iном, где k — коэффициент надежности, Iном — номинальный ток уставки отключающего аппарата (плавкий предохранитель, автоматический выключатель).

Коэффициент надежности k согласно ПУЭ должен быть не менее: 3 — для плавких предохранителей или автоматов с тепловым расцепителем (тепловое реле) для нормальных помещений и 4 — 6 — для взрывоопасных помещений, 1,4 — для автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем во всех помещениях.

Сопротивление растеканию заземляющего устройства нейтрали Ro (рабочее заземление) должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при номинальных напряжениях 660, 380 и 220 В электроустановки трехфазного тока.

Если  Вам нужно выполнить монтаж защитного контура заземления  дома, сервера или функциональный контур заземления, звоните нам:

Киев: (044) 362-92-50 

Днепропетровск: (056)785-11-22 

Одесса: (048)784-59-02 

Винница: (067)772-83-76 

Житомир: (0412)463-063 

наши специалисты готовы помочь Вам и выехать в любую точку Украины, также Вы можете купить комплекты модульного заземления

КЗМ-5, КЗМ-10 КЗМ-20  и выполнить монтаж контура заземления своими руками.


Вернутся назад

Защитное зануление. работа и устройство. применение и особенности

Для чего необходимо заземление

Заземление

Из нормативной документации ГОСТа № 12.01.009-76 следует, что защитное заземление – это создание единого контура с землей и металлическими токоведущими частями, которые в процессе эксплуатации электротехнических приборов могут оказаться под напряжением, например, корпус микроволновой печи или стиральной машины.

Заземление требуется, чтобы при образовании напряжения в тех местах, где его быть не должно, электричество уходило в землю. Это позволяет предотвратить поражение током жителей квартиры или дома. Как правило, подобные явления наблюдаются при нарушении целостности изоляционного слоя и касания токоведущей жилы корпуса.

Типы заземления в бытовых условиях

В бытовых условиях правильно реализованная система заземления гарантирует бесперебойную работу всех электрических приборов. Во времена существования Советского Союза в домах не было большого скопления электроустановок, следовательно, такая мера безопасности практически не использовалась.

В то время широкое распространение получила эксплуатация системы TN-C, в которой заземляющий провод РЕ коммутировался с рабочим нулем в единую токопроводящую жилу РЕN, а к квартире подключался двухжильный провод. Эта система устарела, на замену пришла новая – TN-C-S. Ее особенность заключается в разъединении в распределительном щитке провода PEN на РЕ и N.

Все современные здания или строения, подлежащие модернизации, обслуживаются по трех- или пятипроводной схеме. В помещение подается три линии:

  • земля;
  • рабочий ноль;
  • фаза.

Если здание устаревшее и не оснащено системой заземления, а проводка двухпроводная, все современные трехпроводные электротехнические приборы утрачивают свои качества. Например, сетевой фильтр становится обычной переноской. В этом случае установка зануления в квартире согласно нормативному документу ПУЭ 1.7.132 запрещена.

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.

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.

Эффективно заземленная нейтраль

При эффективном и глухо заземлении нейтрали всякое замыкание одной фазы является однофазным КЗ, сопровождающимся значительным током через место повреждения, и должно привести к срабатыванию защитных устройств, отключающих поврежденный участок от системы. На мощных подстанциях токи замыкания на землю могут достигать десятков килоампер. Чтобы частые отключения линий из-за замыканий на землю не нарушали надежности питания потребителей, на таких линиях применяют однофазное или трехфазное автоматическое  повторное включение (АПВ).

Наибольшее распространение среди систем высокого напряжения получили системы с эффективно заземленными нейтралями. У таких систем нейтрали трансформаторов и автотрансформаторов заземлены наглухо или через реакторы с небольшим индуктивным сопротивлением с таким расчетом, чтобы при замыкании напряжения неповрежденных фаз относительно земли не превышали 1,4 Uф, а однофазный ток КЗ в любой точке системы был не менее 60 % тока трехфазного КЗ в той же точке. В системах с эффективно заземленной нейтралью кратность внутренних перенапряжений (k = Uвн / Uф) в момент замыкания не превышает 2,5.

Системы с эффективно и глухозаземленной нейтралью относят к системам с большими токами замыкания на землю (Iз > 500 А).

Для ограничения токов замыкания на землю искусственно увеличивают сопротивление нулевой  последовательности Zо за счет заземления только части нейтралей трансформаторов (одного или двух) на подстанции или заземления нейтралей через сопротивления. Однако такое увеличение приводит к дополнительному повышению напряжения на неповрежденных фазах при несимметрии КЗ.

Рассмотрим систему с глухозаземленной нейтралью при однофазном замыкании на землю фазы (рисунок а)). В этом случае напряжения на неповрежденных фазах определяют из выражений:

Ub’ = — ((3*Zо + j√3*(Zо + 2*Z2) / (2*(Z1+Z2+Zо)) * Еэ;

Uc’ = — ((3*Zо — j√3*(Zо + 2*Z2) / (2*(Z1+Z2+Zо)) * Еэ,

где Еэ — ЭДС эквивалентного генератора, численно равная напряжению в месте КЗ перед его возникновением.

Ток однофазного замыкания определяется суммой токов прямой, обратной и нулевой последовательностей, то есть:

Iз = Ia1+Ia2+Iaо = 3*Ia1,

где Ia1 = Ia2 = Iaо

На рисунке б) представлена векторная диаграмма при КЗ фазы L1 для системы с индуктивными сопротивлениями.

Векторная диаграмма получается симметричной, поскольку IUc’I = IUb’I, а концы векторов Uc’ и Ub’ скользят по прямым, параллельным вектору Uл.

Внутренние перенапряжения в системе зависят от числа заземленных нейтралей трансформаторов. Чем больше это число, тем меньше значения перенапряжений. Однако заземление большого количества нейтралей приводит к значительному увеличению тока однофазного КЗ. Поэтому, например, в системах напряжением 110 В заземляют столько нейтралей трансформаторов, сколько необходимо для создания эффективного режима работы нейтрали в системе. Иногда для уменьшения однофазного тока КЗ нейтрали трансформаторов заземляют через активное или индуктивное сопротивление. При заземлении нейтрали через индуктивное сопротивление ток в месте повреждения будет значительно больше емкостного тока замыкания на землю, но не более допустимых значений, ограниченных появлением устойчивого дугового замыкания на землю. Такое заземление нейтрали повышает устойчивость системы при однофазных замыканиях на землю и ограничивает коммутационные перенапряжения до допустимых пределов.

При заземлении нейтрали через активное сопротивление ток в месте повреждения будет больше емкостного тока замыкания на землю, но меньше, чем при заземлении нейтрали через индуктивное сопротивление. Напряжения на неповрежденных фазах при этом достигают значений (1,73 — 1,9) Uф. При правильно выбранном значении активного сопротивления устойчивость системы при однофазных замыканиях выше, чем при глухом заземлении нейтрали. Надежность заземления нейтрали через активное сопротивление выше, чем через индуктивное. Однако введение в нейтраль индуктивного сопротивления (реактора) для ограничения тока однофазного  КЗ является более экономичным, чем заземление нейтрали через активное сопротивление. Последнее находит применение при заземлении нейтралей генераторов.

Зануление: назначение и характеристики

Зануление вместо заземления часто используется в квартирах, где отсутствует традиционная система заземления или она имеет устаревший вид. Такой тип защиты подразумевает соединение металлических деталей, не проводящих ток с глухозаземленным нулевым проводником. Устроен этот механизм для того, чтобы на момент повреждения изоляции и выхода тока на корпус приборов, осуществлялось короткое замыкание, вследствие чего происходило срабатывание автоматических выключателей и УЗО.

Важно! Практикуя вместо заземления зануление — обязательно устанавливайте автоматы и устройства защитного отключения. Следует внимательно и регулярно проверять провод нейтрали, так как в случае выхода высокого тока, под напряжением оказываются все приборы, на которые выполнено зануление

Эта ситуация объясняется автоматическим переключением зануленных приспособлений к фазе. Поэтому в целях безопасности не рекомендуется подключать к нулю автоматы и другие средства защиты. Тем не менее, полностью обезопасить себя от удара током, можно лишь установив повторные заземлители на каждые 200 м электрической сети

Следует внимательно и регулярно проверять провод нейтрали, так как в случае выхода высокого тока, под напряжением оказываются все приборы, на которые выполнено зануление. Эта ситуация объясняется автоматическим переключением зануленных приспособлений к фазе. Поэтому в целях безопасности не рекомендуется подключать к нулю автоматы и другие средства защиты. Тем не менее, полностью обезопасить себя от удара током, можно лишь установив повторные заземлители на каждые 200 м электрической сети.

Устройство сетей с голухозаземленной нейтралью

Как видно из рисунка 2, характерной особенностью электросетей TN типа является заземление нейтрали. Заметим, что в данном случае речь идет не о защитном заземлении, а о рабочем соединении между нейтралью и заземляющим контуром. Согласно действующим нормам, максимальное сопротивление такого соединения – 4-е Ома (для сетей 0,4 кВ). При этом нулевой провод, идущий от глухозаземленной средней точки, должен сохранять свою целостность, то есть, не коммутироваться и не оборудоваться защитными устройствами, например, предохранителями или автоматическими выключателями.

В ВЛ до 1-го кВ, используемых в системах с глухозаземленной нейтралью, нулевые провода прокладываются на опорах, как и фазные. В местах, где делается отвод от ЛЭП, а также через каждые 200,0 метров магистрали, положено повторно заземлять нулевые линии.

Пример устройства сети TN-C-S

Если от трансформаторных подстанций отводятся кабели к потребителю, то при использовании схемы с глухозаземленной нейтралью, длина такой магистрали не может превышать 200,0 метров. На вводных РУ также следует подключать шину РЕ к контуру заземления, что касается нулевого провода, то необходимость в его подключении к «земле» зависит от схемы исполнения.

Принцип работы глухозаземленной нейтрали

Сначала необходимо понять, что является определением понятия глухозаземленная нейтраль. Согласно ПУЭ этот способ предполагает прямое соединение нейтрали трансформатора с заземляющим элементом. В электротехнике такой способ заземления принято называть рабочим. Также необходимо помнить, что в электроустановках, рассчитанных на напряжение 220−380 вольт, сопротивление заземляющих элементов не должно превышать показатель в 4 Ом.

Принцип действия глухозаземленной нейтрали можно продемонстрировать на примере трехпроводной электроцепи, соединяющей источник энергии с жилым домом. При ее создании нейтраль просто распределяется по щитку, и к ней подключаются все заземляющие контуры потребителей. Такая цепь не предполагает наличия различных устройств, которые могут нарушить ее единство.

Если предположить, что по причине частых вибраций в холодильнике от места крепления отсоединился фазный проводник и вступил в контакт с корпусом, то такая ситуация является аварийной. Все это приводит к появлению короткого замыкания и стремительному увеличению силы тока. Однако автоматический выключатель быстро справляется с поставленной задачей и размыкает цепь. Если человек случайно дотронется до провода, то поражения током не произойдет, ведь сопротивление R0 будет меньше в сравнении с возникающим при прохождении через человеческое тело.

Плюсы и минусы способа

Глухозаземленная нейтраль имеет больше преимуществ и меньше недостатков в сравнении с изолированной. Среди преимуществ можно отметить:

  • Появляется возможность использовать оборудование с таким уровнем изоляции, который был изначально запланирован.
  • Отпадает необходимость в использовании специальных защитных схем.
  • Эффективно справляется с подавлением перенапряжения.

Через низкоомное сопротивление

Заземление нейтрали с помощью небольшого по номинальной величине резистора широко практикуется лишь в нескольких странах (в России и Белоруссии, в частности). При этом более логичным кажется использование в этих цепях высокоомного резистора (RB-режим), обеспечивающего низкий уровень перенапряжений в режиме ОЗЗ.

Другие типы заземления нейтрали предполагают использование комбинированных вариантов её подключения с использованием индуктивности (LB плюс RB-режимы).

Но при внимательном исследовании этих подходов выясняется, что высокоомные резисторы отличаются не только значительными габаритами, но и имеют приличную массу и стоимость. Рассмотренный выше вариант установки дугогасящих реакторов также имеет свои особенности и характерные для него недостатки.

Вследствие этого перед выбором режима с низкоомным резистором должны быть проведены всесторонние исследования и расчёты, учитывающие все указанные выше факторы.

Расчет трансформатора заземления нейтрали

— PDFCOFFEE.COM

Расчет размера трансформатора заземления нейтрали (NET) Подробная информация о главном трансформаторе: первичное напряжение ПВЛ КВ 33 Вторичный V

Просмотры 255 Загрузки 17 Размер файла 285KB

Отчет DMCA / Copyright

СКАЧАТЬ ФАЙЛ

Рекомендовать истории
Предварительный просмотр цитирования

Расчет размера трансформатора заземления нейтрали (NET) Подробная информация о главном трансформаторе: первичное напряжение

PVL

кВ

33

Вторичное напряжение

SVL

кВ

11

000

000

Частота f Гц

50

Емкость трансформатора / фаза

C1

мкФарад

0.006

Емкость кабеля трансформатора / фаза

C2

мкФарад

0,0003

Емкость разрядника перенапряжения / фаза

C3

мкФарад

0,25

µ2

9000 2 других 0

Первичное напряжение заземляющего трансформатора

Vp

KV

11

Вторичное напряжение заземляющего трансформатора

Vs

V

240

Neutral Earthing Transformer%

0002

9000 Реактивное сопротивление

40

% от условий силового поля для трансформатора заземления нейтрали

ff

%

Коэффициент перегрузки трансформатора заземления нейтрали

Из

2. 6

База трансформатора заземления нейтрали, кВ

Bv

0,24

Требуется для трансформатора заземления нейтрали:

30

Расчет: межфазное напряжение (Vp1) = SVL / 1,732

Vp

Напряжение между фазой и нейтралью в условиях силового поля (Vf) = Vp + (Vpxff)

Vf

KV

8,26

Общая емкость нулевой последовательности (C) = C1 + C2 + C3 + C4

C

µ Фарад

0.256

Суммарное емкостное сопротивление нулевой последовательности относительно земли (Xc) = 10 × 6 / (2 × 3,14xfxC)

Xc

Ом / фаза

0,745

Емкостной зарядный ток / фаза (Ic) = Vf / Xc

Ic

A

11,1

Общий емкостный ток заряда (It) = 3 x Ic

It

A

33,2

Номинал трансформатора заземления нейтрали (Pr) = Vp x It

Pr

Pr

Pr

365,6

P

кВА

140.6

Xct

Ом

0,24839

Ом

0,00012

Ом

0,24839

Трансформатор заземления (N) = Vp / Vs Требуемое значение резистора заземления на вторичной стороне (Rsec) = Xct / NxN Требуемое значение резистора заземления на первичной стороне (Rp) = Xct

N Rsec Rp

45,8

Вторичный ток нейтрального заземляющего трансформатора = P / Vs

Amp

585. 9

Ток вторичной обмотки трансформатора заземления нейтрали (в течение 30 с) = 1,3xItxN

А

1980,5 4E-07

Реактивное сопротивление базы трансформатора заземления нейтрали (база X) = BvxBv / P * 1000

Base X

Ом

Реактивное сопротивление трансформатора заземления нейтрали в PU (Xpu) = X%

Xpu

Ом

0,4

Реактивное сопротивление трансформатора заземления нейтрали (X) = Xpu x BaseX

X

Ω

Трансформатор заземления Соотношение X / R = X / Rsec Ток короткого замыкания через нейтраль (одиночная линия на замыкание на землю) (If) = Vp1 / Rp

X / R If

Кратковременный номинал нейтрального заземляющего трансформатора = PxOf

0.0014 A

26

KVA

366

KVA

141

KVA

366

Результат: Номинал трансформатора заземления нейтрали

Номинал заземления нейтрали P

Кратковременное заземление трансформатора P

N

Требуемый ток вторичной обмотки трансформатора заземления нейтрали Значение резистора на первичной стороне Требуемое сопротивление на вторичной стороне Ток вторичного резистора трансформатора заземления нейтрали (в течение 30 с)

Rp Rsec

45. 8 А

586

Ом

0,24839

Ом

0,00012

А

1980

(PDF) Анализ неисправностей и контроль заземления силового трансформатора

Анализ неисправностей и контроль заземления 275

Таблица 12 Влияние расстояния между электрогенераторами и

точкой повреждения

L (км) V1 (pu) V3 (pu) V5 (pu) Icc (pu)

1 0,8953 0,8963 0,8923 13,7313

10 0,8896 0.8914 0,8831 8,6943

100 0,8789 0,8848 0,7985 1,1423

1000 0,9732 0,9747 0,7874 0,1044

8 Заключение

В первой части этой статьи мы разработали новую математическую модель

для расчета тока короткого замыкания и напряжений

в течение

однофазное короткое замыкание. Эффективность предложенного метода

подтверждается результатом, полученным по закону

Ома.

Результаты моделирования системы образцов исследовали характеристики

каждого режима системы заземления нейтрали

во время однофазного короткого замыкания, а также сосредоточили внимание на влиянии системы заземления

на значения напряжений.

Более того, способ подключения нейтрали к земле

определяет поведение всей энергосистемы во время однофазного короткого замыкания

.

Кроме того, мы подтверждаем, что для минимизации тока короткого замыкания

в электрической сети необходимо, чтобы

управлял настройкой нейтрали трансформаторов, на

выбирал сопротивление замыкания и переносил точку замыкания на

место вдали от электрогенератора.Мы также можем отметить, что если

нейтраль трансформатора изолирована, ток короткого замыкания

очень мал, и, следовательно, мы уменьшаем отключение потребителя.

Ссылки

Anderson, P.M. и Фуад, А.А. (1994) Power System Control

And Stability, IEEE Press, Нью-Йорк.

Arrillaga, J. and Arnold, C.P. (1990) Компьютерный анализ систем Power

, John Wiley & Sons, Сингапур.

Калискан, С.Ю. и Табуада П.(2014) «К снижению

крон в общих электрических сетях», Automatica, Vol. 50,

pp. 2586–2590.

Чен, ТХ. и Ян, Вашингтон. (2001) «Анализ распределительных систем с четырьмя заземленными проводами

с учетом заземления нейтрали»,

IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 16, No. 4,

pp.710–717.

Дорфлер Ф. и Булло Ф. (2011) Редукция графов по Крону с применением

приложений для электрических сетей, динамических систем и вычислений

, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, Санта

Барбара, Калифорния.

Fu, Z., Wang, N., Huang, L. и Zhang, R. (2014) «Исследование режимов заземления нейтрали

в распределительной сети среднего напряжения

», Международный симпозиум 2014 г. по компьютеру

, Consumer and Control (IS3C), 10–12 июня, IEEE,

Taichung, стр. 154–157.

Hua, S., Zhang, H., Qian, F., Chen, C. и Zhang, M. (2013) «Исследование

схемы заземления нейтрали энергосистемы Fengxian 35 кВ и

10 кВ» , Энергетика и энергетика.5,

pp.897–901.

Джавад, Т. (2011) «Расчеты неисправностей с использованием трех клемм

Эквивалентная схема Тевенина», Электроэнергетика и энергия

Systems, Vol. 33. С. 1462–1469.

Джефф Р., Алтув, Х. Дж. И Дацин, Х. (2001) Обзор метода защиты заземления

Метод защиты от отказов для заземленных, незаземленных и

Компенсированных распределительных систем », Schweitzer Engineering

Laboratories, Inc., Pullman, WA.

Июн, З.(2004) Анализ отказов системы передачи в фазовой области

, докторская диссертация, Техасский университет A&M,

Колледж-Стейшн, Техас.

Киртли-младший, Дж. (2003) Введение в симметричные компоненты,

Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс.

Кодси, С.К.М. и Canizares, C.A. (2003) Моделирование и

Моделирование шинной системы IEEE 14 с контроллерами фактов,

Технический отчет, Университет Ватерлоо, Ватерлоо.

Кундур П. (1993) Стабильность и управление энергосистемой, McGraw-

Hill, Inc. , Нью-Йорк.

Lin, X., Ke, S., Gao, Y., Wang, B. и Liu, P. (2011) «Селективная

защита от однофазного замыкания на землю для нейтрали неэффективно

заземленные системы », International Journal of Electric Power

and Energy Systems, Vol. 33. С. 1012–1017.

Liu, H., Xiong, X., Ouyang, J., Gong, X., Xie, Y. and Li, J. (2014)

‘Исследование метода принятия решения для режима заземления нейтральной точки

для среды -распределительная сеть напряжения », Journal of Power

and Energy Engineering, Vol.2. С. 656–664.

Равлич, С. и Марушич, А. (2015) «Имитационные модели для различных методов заземления нейтрали

в системах среднего напряжения»,

Procedure Engineering, Vol. 100, с.1182–1191.

Робертс, Дж., Алтув, Х. Дж. И Хоу, Д. (2001) Обзор методов защиты заземления

для заземленных, незаземленных и

Компенсированных распределительных систем

, Schweitzer Engineering

Laboratories, Inc. Pullman, WA.

Sabonnadière, JC.и Hadjsaïd, N. (2007) Line and Electric

Network 2, Lavoisier, Hermes, Paris.

Weedy, B.M. (1979) Electric Power Systems, 3-е изд., John Wiley

& Sons, Чичестер / Нью-Йорк / Брисбен / Торонто.

Полное сопротивление нейтрали — обзор

1.3.1 Сбалансированное соединение Y

Источник напряжения с соединением Y (звезда), который питает сбалансированную нагрузку, соединенную Y, показан на рис. 1.11. В этом типе подключения объединены нейтральные точки каждой фазы.В то время как соединение нейтральной точки источника обозначено как n , нагрузка подключения нейтральной точки обозначена как N на рис. 1.11. Предполагается, что трехфазный источник является идеальным источником из-за пренебрежения импедансом источника. Кроме того, на диаграмме, показанной на рис. 1.11, также не учитываются полное сопротивление линии и полное сопротивление нейтрали. Поэтому трехфазная нагрузка называется сбалансированной . Термин «сбалансированный» используется для описания того, что полное сопротивление нагрузки во всех фазах одинаково.

Рисунок 1.11. Трехфазная система с подключением по схеме Y питает сбалансированную нагрузку с подключением по схеме Y.

Как видно из рис. 1.11, клеммы источника обозначены как a, b и c, а напряжения источника от линии к напряжениям обозначены как Ean, Ebn и Ecn. Аналогичным образом, источник называется сбалансированный , если значения напряжений идентичны и фазы имеют разность фаз 120 градусов между ними. Сбалансированные линейные напряжения для трехфазной системы можно выразить следующим образом:

(1.49) Ean = 10∠0 ° Ebn = 10∠ − 120 ° = 10∠240 ° Ecn = 10∠120 ° = 10∠ − 240 ° V

, где эталонный вектор — Ean с величиной 10 В. Положительная фазовая (или abc) последовательность получается, если разность фаз на 120 градусов распространяется от Ean до Ebn, а затем от Ebn до Ecn. И наоборот, последовательность отрицательной фазы (или abc) получается, если разность фаз на 120 градусов распространяется от Ean до Ecn, а затем от Ecn до Ebn. Ясно, что определенные напряжения в формуле. (1.49) — это прямая фазовая последовательность. Векторная диаграмма сбалансированной положительной фазовой последовательности представлена ​​на рис.1.12. Линейные напряжения — это напряжения между фазами Eab, Ebc и Eca. Применяя KVL на рис. 1.11, его можно выразить как:

Рис. 1.12. Векторная диаграмма симметричных линейных напряжений прямой последовательности.

(1,50) Eab = Ean − Ebn

Из уравнения. (1,49),

(1,51) Eab = 10∠0 ° −10∠ − 120 ° = 10−10 [−1 − j32] Eab = 3 (10) (3 + j12) = 3 (10∠30 °) V

Аналогичные шаги выполняются для расчета других линейных напряжений EbcandEca.

(1,52) Ebc = Ebn − Ecn = 10∠ − 120 ° −10∠120 ° = 3 (10∠ − 90 °) VEca = Ecn − Ean = 10∠120 ° −10∠0 ° = 3 (10∠ 150 °) V

Расчетные линейные напряжения Eab, Ebc и Eca также сбалансированы из-за выполнения требуемого правила.Когда линейные напряжения сравниваются с линейными напряжениями в сбалансированной трехфазной системе, соединенной звездой, становится очевидно, что линейные напряжения в 3 раза выше других и опережают на 30 градусов, если источники положительной последовательности доступны. Его можно выразить как:

(1,53) Eab = 3Ean∠30 ° Ebc = 3Ebn∠30 ° Eca = 3Ecn∠30 °

Линейные напряжения визуально сравниваются с линейными напряжениями в сбалансированная трехфазная система с соединением звездой на рис. 1.13. Каждый вектор начинается в начале векторной диаграммы, как показано на рис.1.13A, в то время как линейные напряжения начинаются от углов и заканчиваются в середине треугольника напряжений, обозначенного n для нейтрали n, как показано на рис. 1.13B. Кроме того, напряжения прямой последовательности можно определить, следуя последовательности треугольников abc по часовой стрелке. Ean — это ссылка на обе иллюстрации. Сумма сбалансированных линейных напряжений равна нулю из-за структуры замкнутого треугольника. Это уведомление о том, что сумма линейных напряжений равна нулю как в сбалансированных, так и в несбалансированных системах, потому что они каждый раз создают замкнутый путь вокруг углов треугольника.С другой стороны, сумма напряжений между фазой и нейтралью равна нулю только в сбалансированных системах.

Рисунок 1.13. Напряжение прямой последовательности фаза-нейтраль и фаза-линия в трехфазной системе с Y-соединением (A) векторная диаграмма, (B) треугольник напряжений.

Кроме того, линейные токи могут быть получены с помощью уравнений KVL как:

(1,54) Ia = EanZYIb = EbnZYIc = EcnZY

Когда значение импеданса фаз, соединенных Y, составляет ZY = 2∠30 ° Ω, линейные токи можно рассчитать как:

(1.55) Ia = 10∠0 ° 2∠30 ° = 5∠ − 30 ° AIb = 10∠ − 120 ° 2∠30 ° = 5∠ − 150 ° AIc = 10∠120 ° 2∠30 ° = 5∠90 ° A

Из расчетных значений ясно видно, что линейные токи поддерживают сбалансированные условия. Ток нейтрали In можно выразить, применив уравнение KCL к узлу N на рис. 1.11.

(1,56) In = Ia + Ib + Ic

Если учесть значения линейных токов, получается следующий результат:

(1,57) In = 5∠ − 30 ° + 5∠ − 150 ° + 5∠90 ° In = 5 (3 − j12) +5 (−3 − j12) + j5 = 0

Рис.1.14 показывает векторную диаграмму линейных токов в сбалансированной системе с Y-соединением. Как видно из рисунка, линейные токи создают замкнутую структуру, и их сумма равна нулю, что соответствует току нейтрали In. Как упоминалось ранее, сумма сбалансированных наборов векторов обычно равна нулю из-за того, что каждый сбалансированный вектор составляет замкнутый цикл. Следовательно, значение тока нейтрали будет равно нулю для всех импедансов нейтрали, если сохраняется сбалансированный корпус системы, даже если значение импеданса изменяется от короткого замыкания к разомкнутой цепи.В случае несбалансированных состояний системы, которые могут возникать из-за источников напряжения, полного сопротивления линии или сопротивления нагрузки, линейные токи не сбалансированы, и ток нейтрали In может быть между n и N.

Рисунок 1.14. Векторная диаграмма линейных токов в сбалансированной трехфазной системе с Y-соединением.

Рассмотрен случай, проиллюстрированный на рис. 1.15, когда сбалансированная нагрузка, подключенная по схеме Δ (треугольник), питается от трехфазного источника, подключенного звездой. Как видно из рисунка, импедансы нагрузки (ZΔ) выбраны с одинаковыми значениями, чтобы обеспечить сбалансированное соединение треугольником, и обозначены буквами A, B и C.Соединение треугольником не имеет нейтрали. Токи нагрузки для этого сценария подключения можно определить как [3]:

Рисунок 1.15. Трехфазная система с Y-соединением, питающая сбалансированную нагрузку с Δ-подключением.

(1,58) IAB = EabZΔIBC = EbcZΔICA = EcaZΔ

Когда значение импеданса фаз, соединенных треугольником, составляет ZΔ = 5∠30 ° Ω, токи нагрузки можно рассчитать как:

(1,59) IAB = 3 (10 ∠ − 30 ° 5∠30 °) = 3,464∠0 ° AIBC = 3 (10∠ − 90 ° 5∠30 °) = 3,464∠ − 120 ° AIAB = 3 (10∠ − 150 ° 5∠30 °) = 3,464 ∠120 ° A

Кроме того, линейные токи могут быть рассчитаны на основе полученных результатов и KCL как:

(1.60) Ia = IAB − ICA = 3,464∠0 ° −3,464∠120 ° = 3 (3,464∠ − 30 °) Ib = IBC − IAB = 3,464∠ − 120 ° −3,464∠0 ° = 3 (3,464∠ − 150 ° ) Ic = ICA − IBC = 3,464∠120 ° −3,464∠ − 120 ° = 3 (3,464∠90 °)

При рассмотрении полученных результатов становится ясно, что как линейные токи, так и токи нагрузки удовлетворяют сбалансированным условиям . Другими словами, сумма сбалансированных токов нагрузки (IAB + IBC + ICA) при соединении треугольником равна нулю. Сумма линейных токов (Ia + Ib + Ic) всегда равна нулю в случае нагрузки, подключенной по схеме треугольника, независимо от состояния баланса.В качестве заключительного замечания очевидно, что при сравнении линейных токов с токами нагрузки в трехфазной системе с симметричным соединением треугольником, линейные токи в 3 раза превышают другие и опережают на 30 градусов, если имеются источники прямой последовательности. Это может быть дано в формуле. (1.61) и может быть проиллюстрировано рис. 1.16 [3]:

Рис. 1.16. Векторная диаграмма линейных токов и токов нагрузки в уравновешенной Δ – нагрузке.

(1.61) Ia = 3IAB∠ − 30 ° Ib = 3IBC∠ − 30 ° Ic = 3ICA∠ − 30 °

(PDF) ПОДКЛЮЧЕНИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ ТОЧЕК В ЭЛЕКТРОСЕТИ СН С ЗИГЗАГОВЫМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ ЗАЗЕМЛЕНИЯ — АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

43

43

43

43

43

43

43

(PDF)

•  состояние компонентов заземления в электросети

•  удельное сопротивление грунта

• надежность электроснабжения

Если питающая обмотка трансформатора соединена треугольником, соединение нейтрали

точка i.е. искусственная нейтраль — построена с заземляющими трансформаторами

, как правило, зигзагообразным соединением. Такая точка заземления обычно выполняется

в сочетании с заземляющим резистором в качестве ограничителя короткого замыкания. Преимущества такого режима работы сетей среднего напряжения в

:

•  Ограничение внутренних перенапряжений

•  Устранение периодических замыканий на землю

•  Ограничение 3-й гармоники магнитного потока в заземляющих трансформаторах

•  Эффективность релейных защит от однофазных замыканий на землю

Устранение неисправностей облегчается в сети среднего напряжения с точкой подключения нейтрали

, но большие величины замыканий на землю (однофазные короткие замыкания) вызывают

потенциалов опасности и недопустимые напряжения прикосновения и ступенчатые напряжения на подстанциях.

ТРАНСФОРМАТОР ЗАЗЕМЛЕНИЯ ДЛЯ

НЕЙТРАЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В СИЛОВЫХ СЕТЯХ MV

ЭЛЕКТРОСЕТИ

Конструкция заземляющего трансформатора

Заземляющий трансформатор обычно представляет собой зигзагообразный трансформатор без вторичной обмотки

, используемый для подключения нейтрали

к земле.

фазных незаземленных энергосистем [1]. Трансформатор заземления для подключения нейтрали

расположен рядом с силовым трансформатором на подстанции

, напрямую подключаемый к шинам среднего напряжения.Обычно заземляющий трансформатор

строится зигзагообразно. Основной принцип подключения заземляющего трансформатора

на подстанциях представлен на рисунке 1.

Рисунок 1: Принцип зигзагообразного подключения заземляющего трансформатора

Конструкция заземляющего трансформатора и соединения обмоток должны обеспечивать

следующие свойства: малое сопротивление в установившемся режиме. состояние (без сбоев в сети питания

или большой асимметрии импеданса нагрузки), когда через обмотки протекают небольшие магнитные токи

.Когда в сети питания

происходит замыкание на землю, полное сопротивление заземляющего трансформатора должно быть небольшим, порядка

, чтобы легко проводить ток замыкания в земле. Каждый виток фазы состоит из

двух частей, в которых индуцируются сдвинутые по фазе напряжения. Шесть равных полуобмоток

намотаны на три ветви таким образом, что каждая намотка проходит на разорванной ветви с полуобмотками, намотанными в противоположном направлении (Рисунок 2). Таким образом,

ампер в фазных полуобмотках взаимно сбалансированы, и заземляющий трансформатор

делит ток однофазного замыкания на три равные составляющие.

Эти токи равны не только по величине, но и по фазовым углам [1].

Обмотка и конструкция заземляющих трансформаторов показаны на Рисунке

2. Соединения полуфазов имеют тенденцию гасить токи 3-й гармоники

— практически нет 3-й гармоники магнитного потока. Поток может быть

, замкнутый между зигзагообразными витками с большим магнитным сопротивлением, и потребуется

ампер-витков, т.е. намагничивающий первичный ток

должен иметь большую величину.

Рисунок 2: Соединения обмоток зигзагообразного заземляющего трансформатора

После установки заземляющего трансформатора однофазное замыкание на землю в энергосистеме

означает однофазное короткое замыкание. Для ограничения токов короткого замыкания

заземляющий резистор обычно подключается к нейтральным выводам замыкающего трансформатора Gro-

. Резистор ограничивает токи короткого замыкания до 400 A [1], на практике

чаще всего до 300 A. Однофазное распределение короткого замыкания на землю

внутри заземляющего трансформатора показано на рисунке 3.

Рисунок 3: Распределение короткого замыкания SLG внутри заземляющего трансформатора

Как видно из рисунка 3, общий ток короткого замыкания протекает через заземление

резистор R. Ток короткого замыкания делится таким образом, что одна треть тока замыкания

проходит через каждую обмотку заземляющего трансформатора. Характерной чертой неисправностей

SLG в электрических сетях с заземляющими трансформаторами для заземляющего тракта

является то, что две трети тока короткого замыкания протекает через одну фазу, а

остается — через другие фазы.

Рисунок 1: Принцип зигзагообразного подключения заземляющего трансформатора

Конструкция заземляющего трансформатора и соединения обмоток должны обеспечивать

следующие свойства: малое сопротивление в установившемся режиме (без сбоев питания

сеть

или большой асимметрии сопротивления нагрузки) при малых токах намагничивания

протекает по обмоткам. Когда в электросети происходит замыкание на землю, полное сопротивление трансформатора заземления

должно быть небольшим, чтобы ток короткого замыкания мог легко пропускаться через землю

.Каждый фазовый виток состоит из двух частей, в которых индуцируются сдвинутые по фазе напряжения

. Шесть равных полуобмоток намотаны на трех ветвях, так что каждые

пролета намотки на разных ветвях с полуобмотками, намотанными в противоположном направлении

(рисунок 2). Таким образом, ампер-витки в фазных полуобмотках взаимно уравновешены, и заземляющий трансформатор

делит ток однофазного короткого замыкания на три равные составляющие.

Эти токи равны не только по величине, но и по фазовым углам [1].Намотка

и конструкция заземляющих трансформаторов показаны на рисунке 2. Соединения полуфазов

имеют тенденцию гасить токи 3-й гармоники — практически нет 3-й гармоники

магнитного потока. Поток может быть замкнут между зигзагообразными витками с большим магнитным сопротивлением

, и потребуется значительное количество ампер-витков, т.е. первичный ток намагничивания

должен иметь большую величину.

Рисунок 2: Соединения обмоток зигзагообразного заземляющего трансформатора

Рисунок 1: Принцип зигзагообразного подключения заземляющего трансформатора

Конструкция заземляющего трансформатора и соединения обмоток должны обеспечивать

следующие свойства: малое сопротивление в установившемся режиме (без сбоев питания

сеть или большая асимметрия импеданса нагрузки), когда малые токи намагничивания

протекают через обмотки.Когда в электросети происходит замыкание на землю, полное сопротивление трансформатора заземления

должно быть небольшим, чтобы ток короткого замыкания мог легко пропускаться через землю

. Каждый фазовый виток состоит из двух частей, в которых индуцируются сдвинутые по фазе напряжения

. Шесть равных полуобмоток намотаны на трех ветвях, так что каждые

пролета намотки на разных ветвях с полуобмотками, намотанными в противоположном направлении

(рисунок 2). Таким образом, ампер-витки в фазных полуобмотках взаимно уравновешены, и заземляющий трансформатор

делит ток однофазного короткого замыкания на три равные составляющие.

Эти токи равны не только по величине, но и по фазовым углам [1]. Намотка

и конструкция заземляющих трансформаторов показаны на рисунке 2. Соединения полуфазов

имеют тенденцию гасить токи 3-й гармоники — практически нет 3-й гармоники

магнитного потока. Поток может быть замкнут между зигзагообразными витками с большим магнитным сопротивлением

, и потребуется значительное количество ампер-витков. I.е.

первичный ток намагничивания должен иметь большую величину.

0A

I

3

II II

0B

I

0C

I

Магнитный сердечник

0A

I

0B

N

NN

N Количество витков

Рисунок 2: Соединения обмоток зигзагообразного заземляющего трансформатора

4

После установки заземляющего трансформатора однофазное замыкание на землю в энергосистеме

означает однофазное короткое замыкание .Для ограничения токов короткого замыкания

заземляющий резистор обычно подключается к нейтральным проводам заземляющего трансформатора

. Резистор ограничивает токи короткого замыкания до 400 A [1], на практике чаще всего до

от

до 300 A. Распределение однофазных коротких замыканий на землю внутри заземляющего трансформатора

показано на рисунке 3.

uz

R

Рисунок 3: Распределение короткого замыкания SLG внутри заземляющего трансформатора

Как видно из рисунка 3, общий ток короткого замыкания протекает через заземляющий резистор

R.Ток повреждения делится таким образом, что одна треть тока повреждения

проходит через каждую обмотку заземляющего трансформатора. Характерным признаком неисправностей SLG в электрических сетях

с заземляющими трансформаторами для заземления является то, что

две трети тока короткого замыкания протекает через одну фазу, а остальные — через

другие фазы.

3.2. Защита заземляющих трансформаторов для подключения искусственной нейтрали

на подстанциях

Трансформатор заземления для подключения нейтральной точки обычно устанавливается в районе

питающих трансформаторов на подстанциях.Следовательно, общая конфигурация

защищена дифференциальной защитой (рисунок 4). В зависимости от конкретного применения трансформатор тока

дополняется заземляющим резистором с независимой максимальной токовой защитой

. В параметрах защиты распределение тока короткого замыкания следует рассматривать как

, как показано на рисунке 3. Принцип защиты характеристического питания трансформатора

110 / 2×10,5 / 36,75 кВ, 20 МВА, YNyn0d5 показан на рисунке 5.

А. Бернадич, З. Анане, Соединения нейтральной точки в электросетях высокого напряжения с заземляющими зигзагообразными трансформаторами — анализ и моделирование, журнал

Energy, vol. 68 Номер 1 (2019), стр. 42–48

Реализовать трехфазный заземляющий трансформатор, обеспечивающий нейтраль в трехпроводном исполнении. система

Описание

Трансформаторы заземления используются в коммунальных распределительных сетях и в некоторых энергосистемах. электронные преобразователи для обеспечения нейтральной точки в трехпроводной системе.Этот Трансформатор представляет собой трехфазный двухобмоточный трансформатор, в котором обмотка 1 и обмотка 2 соединены между собой. зигзагом, как показано на рисунке ниже.

На рисунке показана однофазная нагрузка, подключенная между фазой C и землей по трехпроводной схеме. система. Ток I , поглощаемый нагрузкой, возвращается к источнику через заземление и нейтраль заземляющего трансформатора. Из-за зигзагообразного соединения и с противоположной полярностью верхней и нижней обмоток заземляющий трансформатор обеспечивает низкий импеданс в нулевой последовательности при сохранении очень высокого импеданса в прямой последовательности.В Другими словами, через три обмотки может протекать только ток нулевой последовательности. По определению ток нулевой последовательности — это набор трехфазных токов, имеющих одинаковую величину и фазу. Следовательно, ток нейтрали I делится на три равных тока. I / 3 . Поскольку три тока, протекающие в заземляющем трансформаторе, равны равны, нейтральная точка остается фиксированной, а линейные напряжения остаются сбалансированными.

Заземляющий трансформатор моделируется тремя двухобмоточными трансформаторами с напряжением 1: 1. соотношение.Предположим, шесть одинаковых обмоток:

R = сопротивление обмоток
X = реактивные сопротивления утечки обмоток
Rmag , Xmag = параллельное сопротивление и реактивное сопротивление ветви намагничивания

Импеданс прямой последовательности Z 1 и полное сопротивление нулевой последовательности Z 0 заземления трансформатора задаются по формуле:

Z1 = R1 + jX1 = 3jRmagXmag (Rmag + Xmag) Z0 = R0 + jX0 = 2 (R + jX).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *