Изолированная нейтраль

В настоящее время в России в сетях 6-35 кВ нормативными документами («Правилами устройства электроуста­новок») разрешены к применению только три режима заземления ней­трали. Пункт 1.2.16 ПУЭ, введенных в действие с 1 января 2003 г. гласит:

«...работа электрических сетей на­пряжением 3-35 кВ может предусматри­ваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор».

Режим изолированной нейтрали возник вследствие экономических соображений:

- экономии 4-го провода, 3-го трансформатора тока, возможности работы электроприемников при возникших однофазных замыканиях фазы на землю (ОЗЗ).

На рис. 2 приведена схема замещения участка сети с изолированной нейтралью (если элемента Х_N нет), а на рис. 3. векторные диаграммы фазных напряжений и токов фаз без нагрузки в нормальном режиме и замыкании фазы «А» на землю.

В режиме без нагрузки установившийся ток состоит из трех слагаемых:

.

. I_з = I_ас + I_с + I_G

Где: I_з – зарядный ток линии,

I_ас = -U_N.ас *jω*(С_А + С_Б+ С_С) – ток емкостной асимметрии;

U_N.ас –потенциал нейтрали в нормальном состоянии изоляции сети;

I_с = -U_N*jω*(С_А + С_Б+ С_С) –емкостной ток;

U_N - потенциал между нейтралью и фазами;

I_G = -U_N*3G – активный ток.

I_ас ≤ 2% I_с ; I_G ≤ 6% I_с ; I_с =3 *U_ф*ω*С;

При отключенной нагрузке сеть питается зарядным током: I_з = U_ф*в ;

где : в – емкостная проводимость сети.

Зарядный ток линии можно примерно рассчитать по формулам:

I_з = U_ном*(С_к *l_к + С_в *l_в ), или I_з = U_ном/350*(35 *l_к + *l_в ) при U≤10кВ

Где: С_к, С_в- средний коэффициент емкостной проводимости кабельных (воздушных) линий, А/км*кВ;

l_к, l_в – суммарная длина кабельных (воздушных) линий, км.

Рис. 2 Схема замещения участка сети с изолированной (компенсированной) нейтралью.

Рис. 3. Векторные диаграммы фазных напряжений и токов фаз без нагрузки в нормальном режиме и замыкании фазы «А» на землю.

На рис. 4 приведена схема распределения емкостного тока в сети с изолированной нейтралью при однофазном замыкании на землю.

Рис. 4. Распределение емкостного тока в сети с изолированной нейтралью при однофазном замыкании на землю.

Многолетний опыт эксплуатации сетей с изолированной нейтраль, накопленный не только в России, но и во всем мире, позволяет говорить о существенных не­достатках режима изолированной ней­трали в сетях 6-35 кВ, таких как:

- дуговые перенапряжения (3-4,5U_ф) и пробои изоляции на первоначально неповреж­денных фидерах при однофазных за­мыканиях на землю в сети;

- возможность возникновения много­местных повреждений изоляции (од­новременное повреждение изоляции нескольких фидеров) при однофазных замыканиях на землю;

- повреждения трансформаторов на­пряжения (НТМИ, ЗНОЛ, ЗНОМ) при замыканиях на землю;

- сложность обнаружения места по­вреждения (места замыкания);

- неправильная работа релейных защит от однофазных замыканий на землю;

- опасность электропоражения пер­сонала и посторонних лиц при дли­тельном существовании замыкания на землю в сети.

В связи с наличием такого коли­чества недостатков режим изоли­рованной нейтрали в сетях 6-35 кВ был исключен в подавляющем боль­шинстве стран Европы, Северной и Южной Америки, Австралии и других странах еще в 40-50-х годах про­шлого века.