Вопрос 7

Режимы работы нейтралей электроустановок энергосистем. Эл.сети с изолированной нейтралью

Нейтраль - общая точка трехфазной обмотки генератора или трансформатора, соединенной в звезду.

В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы:

1) сети с незаземленными (изолированными) нейтралями: 6-35кВ включительно;

2)сети с резонансно-заземленными (компенсированными) нейтралями: 6-35кВ включительно – нейтраль заземляется через дугогасительный реактор;

3)сети с эффективно-заземленными нейтралями : 110кВ и выше – к ним отноятся сети, в которых нейтрали трансформаторов присоединены к заземл. устройству непосредственно или через реакторы с небольшим индуктивным сопротивлением с таким расчетом, чтобы при однофазном КЗ, напряжение неповрежд. фаз относительно земли не превышало 1,4Uф, т.е. К_З<1,4Uф (коэффициент замыкания на землю – отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю поврежденной фазы к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания);

4) сети с глухозаземленными нейтралями: сети напряжением до 1кВ.

Сеть с изолированной нейтралью.

В незаземленных сетях провода трехфазной сети «соединены» с землей только через проводимости и емкости изоляции, распред. по всей длине линии, которые для упрощения анализа процесса условно заменяют емкостями, сосредоточенными в середине линий.

В нормальном режиме работы напряжения фаз сети относительно земли симметричны и равны фазному напряжению, а емкостные (зарядные) токи фаз относительно земли также симметричны и равны между собой. Емкостный ток фазы(С — емкость фазы относительно земли):

Геометрическая сумма, емкостных токов трех фаз равна нулю.

В случае металлического замыкания на землю в одной точке напряжение неповрежденных фаз относительно земли возрастают в 3 раз и становятся равными междуфазному напряжению.

При замыкании на землю фазы А поверхность земли в точке повреждения приобретает потенциал этой фазы, а напряжения фаз В и С относительно земли становятся соответственно равными междуфазным напряжениям. Емкостные токи неповрежденных фаз также увеличиваются в соответствии с увеличением напряжения в3 раз. Ток на землю фазы А,обусловленный ее собственной емкостью, будет равен нулю, т.к. эта емкость оказывается закороченной.

Для тока в месте повреждения можно записать:

т. е. геометрическая сумма векторов емкостных токов неповрежденных фаз определяет вектор тока через место повреждения. Ток оказывается в 3 раза больше, чем емкостный ток фазы в нормальном режиме:

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

Т.к.при замыкании на землю напряжение неповрежденных фаз относительно земли увеличивается в 3 раз по сравнению с нормальным значением, изоляция в сетях с незаземленной нейтралью должна быть рассчитана на междуфазное напряжение. Это ограничивает область использования этого режима работы нейтрали сетями с напряжением 35 кВ и ниже, где стоимость изоляции электроустановок не является определяющей и некоторое ее увеличение компенсируется повышенной надежностью питания потребителей.

При замыкании одной из фаз на землю обычно возникают переходные процессы, перенапряжения при которых достигают до 2,2 раз выше норм., вследствие чего, возможно появление перемежающейся дуги, которая может повредить оборудование и вызвать двух- или трехфазное КЗ. Поэтому ПУЭ для сетей с изолированной нейтралью установлены пороговые значения токов, при меньших значениях которых, перемежающаяся дуга не возникнет: 35кВ-10А, 15-20кВ-15А, 10кВ-20А; 6кВ-30А.