TEMA_7

ТЕМА7

РЕЖИМИ НЕЙТРАЛІ В ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖАХЗМІСТ

РЕЖИМИРОБОТИНЕЙТРАЛЕЙ

МЕРЕЖІЗРЕЗОНАНСНО-ЗАЗЕМЛЕНИМИ(КОМПЕНСОВАНИМИ)НЕЙТРАЛЯМИ

МЕРЕЖІЗГЛУХОЗАЗЕМЛЕНИМИТАЕФЕКТИВНОЗАЗЕМЛЕНИМИ НЕЙТРАЛЯМИ

РЕЖИМИРОБОТИНЕЙТРАЛЕЙ

В електромережах практикуються два основних режими роботи нейтралі: ізольована та заземлена.

Зв'язок нейтралі електричних машин і трансформаторів з землею в значній мірі визначає рівень ізоляції в електроустановках – вибір комутаційної апаратури, величину напруги та способи її обмеження, величини струмів однофазного К.З на землю, умови роботи релейного захисту та безпеки в електричних мережах, електромагнітний вплив на лінії зв'язку і т.п.

Мережі воднофазнимструмомзамиканняна землю < 500А– цемережі з малими струмами замикання на землю (мережі з ізольованою нейтраллю). І однофазним струмом замикання на землю >500А – це мережі зі значною величиною струму замикання на землю (мережі з глухозаземленоюнейтраллю).

В електричних мережах напругою до 1000 В – з заземленоюнейтраллю, від 1000 В до 35 кВ включно – з ізольованою, 110 кВ і вище з глухозаземленою нейтраллю.

На рис. 5 зображено мережі з ізольованою нейтраллю: струморозподіл, векторні діаграми струмів та напруг.

а	б

Рис.5.1.Струморозподіл(а)тавекторнідіаграми(б)струмівтанапругпри однофазних замиканнях на землю, де𝜑_н– кут відставання вектора струму навантаження від вектора напруги,𝜑_D– кут відставання вектора струму джерела від вектора напруги.

Замиканняоднієї фази наземлювмережах зізольованоюнейтраллю не є коротким замиканням.

Напруги фаз відносно землі U_A,U_B,U_Cсиметричні і рівні фазним напругам. Струми в фазах джерела𝛪_ДА,𝛪_ДБ,𝛪_ДСрівні геометричним сумам струмівнавантаження𝛪_НА,𝛪_НБ,𝛪_НСтаємніснихструмівфазвідносноземлі

^𝛪СОА^,𝛪СОВ^,𝛪СОС^.

Величина ємнісного струму кожної фази на землю залежить від величини фазної напруги, частоти та ємності фаз відносно землі і визначається за формулою:

^ICO

U_фС,

^{де–частота,С–ємністьфазивідносноземлі.}

Геометричнасумаємніснихструмівтрьохфаздорівнюєнулю.

У випадку металічного замикання на землю однієї із фаз наприклад фази А, приймає потенціал землі, тобто 0, напруга двох інших фаз відносно землізбільшуєтьсяв√3раз,тобтодозначеннялінійноїнапругиU_B→U_BA,

U_C→U_CA, а відповідно і ємнісні струми цих фаз збільшуються в√3раз. При цьому трикутник лінійних фаз залишається незмінним, і трифазні споживачі працюють в нормальних умовах (наприклад, двигуни).

а	б

Рис.5.2Струморозподіл(а)тавекторнадіаграма(б)струмівпри металічному замиканні на землю

I

I

I

  

C CB CC

I_C3Ic_o3U_фС,

деС–ємністьзалежитьвідконструкціїлінії –повітряначикабельна.

_{I Uл}l

^C 350

_-повітряна,

_{I }^Uлl–кабельна,U–лінійнанапруга,кВ, l–довжина

^C ₁₀

електричнозв'язанихлінійданоїнапруги,км.

В разі неповного замикання на землю, напруга пошкодженої фази буде рівна спаду напруги на передньому опорі, а напруга непошкоджених фазбуде меншою лінійної, а тому і ємнісний струм буде менший.

^{Внаслідок збільшення напруги непошкодженої фаз в√3раз відносно}землі,ізоляція повинна виконуватись на міжфазну (лінійну напругу). Це обмежує використання мереж з ізольованою нейтраллю напругою 35 кВ, де вартістьізоляціїнеєвизначальноюікомпенсуєтьсяпідвищеноюнадійністю

електропостачання споживачів, якщо вважати, що однофазні замикання на землю складають 65% всіх пошкоджень ізоляції.

В мережах з ізольованою нейтраллю обов'язковим є сигналізація, яка сповіщає про замикання на землю. Пошук місця замикання проводять терміново. Згідно ПТЕ робота з заземленою нейтраллю в більшості випадків не повинна перевищувати більше 2 год.

Найбільш небезпечними замиканням на землю є замикання через дугу (особливо переміжну), що призводить до перенапруг відносно землі 3U_Фі може призвести до міжфазних К.З. та значного пошкодження ізоляції в місцях замикання.

Найбільш ймовірне виникнення переміжних дуг при ємнісному струмі замикання на землю більшому 5-10А, особливо із збільшення напруги.

Тому ємнісні струми нормуються і не повинні перевищувативідповідно значення, що наведені у табл.5.1.

Таблиця5.1

Нормованізначенняємніснихструмів

Напругамережі,UкВ	6	10	15-20	35
Ємніснийструм,А	30	20	15	10

ДОЗМІСТУ

МЕРЕЖІЗРЕЗОНАНСНО-ЗАЗЕМЛЕНИМИ(КОМПЕНСОВАНИМИ)НЕЙТРАЛЯМИ

Для зменшення струмів замикання на землю в мережах з ізольованоюнейтраллювикористовуєтьсязаземленнянейтралейчерездугогасніреактори.

НайбільшрозповсюдженівмережахУкраїниєнаведенінижчетипи:

• 3РОМ–заземляючіреакториоднофазнімасляні;

• Р3ДСОМ – реактори заземляючі дугогасні ступінчасті однофазні масляні;

• Р3ДПОМ–реакторизаземляючідугогаснізплавнимрегулюванням однофазні масляні;

• КДР–котушкидугогаснізплавнимрегулюванням.

Дугогасні реактори(ДРГ) налагоджуються на ємнісний струм – резонансне настроювання. Допускається перекомпенсація по індуктивному струму не більше за 5А.

ДГР встановлюється на підстанціях зв'язаних з компенсованою мережею не менше чим двома лініями електропередачі.

ДГР встановлюється на підстанціях зв'язаних з компенсованою мережею не менше чим двома лініями електропередачі.

Рис.5.3.СхемавстановленняДРГ

Так як𝛪_Сі𝛪_Lвідрізняються по фазі на 180⁰то в місці замикання вони компенсують один одного і струм в місці замикання відсутній і дуга невиникає.

Для встановлення ДГР вибір підстанцій необхідно здійснювати з врахуванням конфігурації мережі і можливого поділу її на частини. Реактори встановлюються таким чином, щоб при поділу мережі, в кожній її частині зберігаласьможливістькомпенсаціїємнісногоструму,близькоїдо

резонансної.РекомендуєтьсявстановлюватиДГРзплавнимрегулюванням, але допускається і із ступінчастим.

Потужність ДГР вибирається по величині повного ємнісного струму на землю з перспективною розвитку мережі на 10 років і визначається як:

Q_pnI_CU_{ф, кВА}де n – коеф. розвитку мережі.

Для підключення ДГР використовуються силові трансформатори

з'єднаннязірказнулем/трикутник(𝛶/𝛥)-35/110кВтавмережах10кВнедовантажені трансформатори.

ВизначеннядопустимоїпотужностіДГРздійснюютьтакожзаформулою:

^QДГР^

При величині ємнісного струму замикання на землю > 50 А, рекомендується встановлювати не менше двох ДГР – базисного не керованого та керованого типу.

а	б

Рис.5.4.СхемипідключенняДГР –наоднотрансформаторнійпідстанції (а), на двотрансформаторній підстанції (б).

ДОЗМІСТУ

МЕРЕЖІЗГЛУХОЗАЗЕМЛЕНИМИТАЕФЕКТИВНО ЗАЗЕМЛЕНИМИ НЕЙТРАЛЯМИ

Глухезамиканняназемлювикористовуєтьсявмережахнапругою 110 кВ і вище та мережах до 1000 В. В мережах 110 кВ і вище фактор вартості ізоляції розраховується на фазну напругу, так як замикання однієї фази на землю є коротким замиканням через землю і нейтраль, що супроводжується протіканням великих струмів (рис. 5.4).

Рис.5.4.Схемамережізглухозаземленоюнейтраллю

Для захисту від К. З. використовується релейний захист для швидкого відключення місця К.З. При цьому напруга інших фаз не перевищує фазногозначення.

Перевагою глухого заземлення нейтралі є здешевлення електроустановок за рахунок виконання ізоляції на фазну напругу.

Недоліки:

• відключення електроустановок при кожному однофазному К.З. Проте значна частина однофазних к. з. в електричних мережах 110 кВ і вище відносяться до самоліквідуючихся, які зникають після зняття напруги. Ефективнимприцьомуєавтоматичнеповторневключення(АПВ),яке

здійснюється після спрацювання релейного захисту,і забезпечуєвідновлення електропостачання за короткий час;

• значне здороження за рахунок виконання в розподільчих пристроях контурів заземлення, які є складними інженернимиконструкціями;

• значні величини однофазних струмів К.З., що перевищують трифазні К.З. Для зменшення однофазних струмів К.З використовують часткове розземлення нейтралей, або частину нейтралей заземляють через активний опір (в основному в мережах 110 кВ), що і є ефективним заземленням нейтралі.

В мережах до 1000 В особливо 0,4 кВ глухе заземлення нейтралі використовується в першу чергу з метою обмеження попадання людей під напругу. Будь яке замикання на землю або на корпуси електроустановок і електроприводів, які за нормами повинні бути обов'язково заземленими (або зануленими) є коротким замиканням з наступним їх відключенням відповідним захистом.

ДОЗМІСТУ