31. Режимы нейтрали сети

Режимы нейтрали электрических сетей имеют большое значе­ние для функционирования и эксплуатации систем электроснабже­ния. Они в значительной мере определяют надежность электроснабжения и условия электробезопасности при эксплуатации как самих сетей, так и питаемых от них электроустановок. Выбор ра­ционального режима нейтрали сети определяется уровнем напря­жения, величиной емкостного тока однофазного замыкания на зем­лю (ОЗЗ) и условиями окружающей среды с точки зрения пожаро- и взрывоопасности.

Выбор способа заземления нейтрали является комплексной проблемой. От ее решения существенно зависят уровни изоляции электрических сетей и коммутационной аппаратуры, величины пе­ренапряжений и мероприятия по их ограничению, токи ОЗЗ, усло­вия работы релейной защиты при замыканиях фаз на землю, элек­тробезопасность, электромагнитное влияние на линии связи и др.

В разных странах сложились различные традиции в способах заземления нейтрали электрических сетей. В ряде европейских стран, в частности, в Германии, а также в Японии предпочтение было отдано заземлению нейтрали через управляемые индуктивно­сти, которые принято называть заземляющими дугогасящими реак­торами, а в странах Северной и Южной Америки - глухому зазем­лению нейтрали. В сетях 3...35 кВ России и бывших Союзных рес­публиках применяют режим изолированной нейтрали, и при опре­деленных уровнях токов ОЗЗ - заземленные через дугогасящие ре­акторы (ДР) нейтрали.

В сетях других уровней напряжение в основном используется режим глухого заземления нейтрали.

В последнее время ведутся разработки и исследования по применению резистивного заземления нейтрали.

Подход к выбору режимов нейтрали в сетях напряжением до и выше 1000 В различается. При выборе режима нейтрали в сетях напряжением до 1000 В, в первую очередь, учитывают условия электробезопасности, пожаро- и взрывоопасности при эксплуата­ции электроустановок, питающихся от этих сетей. При выборе ре­жима нейтрали в сетях напряжением выше 1000 В в качестве ос­новных критериев принимаются надежность и экономичность.

1) Сети с изолированной нейтралью

В таких сетях возникают обычно 1-фазные замыкания на землю.

b = Σ b₀ l – емкостная проводимость одной фазы сети,

b₀ – удельная емкостная проводимость линии;

l – длина линии.

Зарядный ток: I_З = U (С_К l_К + С_В l_В)

U – номинальное напряжение сети;

l_К , l_В – длины КЛ и ВЛ;

С_К , С_В – средние коэффициенты емкостной проводимости КЛ и ВЛ.

По сравнению с током нагрузки зарядный ток очень мал, и в нормальных режимах работы заметного влияния на работу сети не оказывает.

В таких установках замыкание одной фазы на землю не приводит к появлению больших токов КЗ на землю. В данном случае величина токов в повреждённой фазе определяется проводимостью фаз относительно земли.

В соответствии с ПУЭ, в системах с изолированной нейтралью допускается возникшее КЗ не отключать в течение 2 часов. Этого времени обычно достаточно для отыскания повреждения и обеспечения электроснабжения от резервной линии.

Ограничение токов КЗ должно производиться в следующих случаях:

– в сетях 35 кВ – если ток 1-фазного КЗ больше 10 А;

– в сетях 15…20 кВ – больше 15 А;

– в сетях 6 кВ – больше 30 А;

Если ток ОЗЗ больше допустимого значения, то нейтраль источника питания сети соединяют с землёй через заземляющий реактор:

Ток реактора:

.

Е – ЭДС той фазы, в которой произошло КЗ;

x_C – индуктивное сопротивление линии сети до места замыкания;

x_И – индуктивное сопротивление одной фазы источника;

x_Р – индуктивное сопротивление реактора.

Когда x_Р отрегулировано так, что I_Р = 3I_З, то ток в месте замыкания может оказаться полностью скомпенсированным.

Сети с изолированной нейтралью и нейтралью, заземлённой через реактор, относятся к сетям с малыми токами ОЗЗ:

В РФ с изолированной нейтралью работают следующие сети:

1) 3-фазные сети 6…35 кВ;

2) 3-фазные 3-проводные сети до 1 кВ;

3) Все сети низкого напряжения, в которых для обеспечения безопасности людей предусматриваются защитные мероприятия, не связанные с применением заземления.

В сетях с изолированной нейтралью изоляцию всех фаз необходимо проектировать на межфазное напряжение.

2) Сети с глухозаземлённой нейтралью

Применяются в сетях 110 кВ и выше. Это сети с большими токами замыкания на землю:

Система с глухозаземлённой нейтралью обеспечивает надёжность работы её элементов, т.к. при возникновении КЗ установка в таких сетях отключается максимально быстро.

Однако, такая система требует больших капитальных вложений на создание заземляющих устройств. Но они окупаются в связи с очень большой стоимостью изоляции на напряжение 100 кВ и выше. При глухозаземлённой нейтрали изоляция может быть рассчитана на фазное напряжение.

В таких сетях в соответствии с ПУЭ все части, нормально не находящиеся под напряжением, но которые могут под ним оказаться, должны быть заземлены.