СЕТЬ С ЭФФЕКТИВНО ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
Сеть с эффективно заземленной нейтралью является частным случаем сети с глухозаземленной нейтралью. Электрическая сеть с эффективно заземленной нейтралью - трехфазная электрическая сеть напряжением выше 1000 В, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4.
Под К3 понимают отношение
где U ф.з - фазное напряжение неповрежденной фазы при замыкании на землю.
Сети напряжением 110 кВ и выше выполняются с эффективным заземлением нейтрали по соображениям стоимости изоляции, так как в таких сетях при замыкании на землю одной фазы напряжение на двух, других не превышает 0,8 номинального междуфазного напряжения. Это означает, что изоляцию рассчитывают на это напряжение, а не на полное между фазное напряжение в случае изолированной или компенсированной нейтрали.
При эффективном заземлении нейтрали замыкание фазы на землю является, по существу, однофазным коротким замыканием, которое требует немедленного отключения. Тяжелым аварийным режимом является также двух- или трехфазное короткое замыкание на землю. Однако при таких КЗ напряжения на неповрежденных фазах, а также токи КЗ оказываются меньшими, чем при однофазных замыканиях на землю. Поэтому двух- и трехфазное короткое замыкание на землю не рассматривается.
Значительная часть однофазных замыканий в сетях 110 кВ и выше при снятии напряжения самоустраняется, поэтому автоматическое повторное включение восстанавливает питание потребителей.
|
|
Обычно в электрических сетях с эффективно заземленной нейтралью для ограничения тока однофазного КЗ заземляют нейтрали не всех, а лишь части силовых трансформаторов. Например, из двух установленных на подстанции трансформаторов нейтраль заземляют только у одного. Для этой же цели в некоторых случаях нейтрали трансформаторов заземляют через дополнительное активное или реактивное сопротивление.
Основным преимуществом такого заземления нейтрали, в особенности для сетей напряжением 110 кВ и более, является ограничение напряжений, возникающих в неповрежденных фазах при замыканиях на землю в сети. Следовательно, изоляцию таких сетей можно рассчитывать на меньшую кратность перенапряжений. Некоторое значение имеет также возможность применения в сетях с эффективным заземлением нейтрали относительно простых устройств релейной защиты от замыканий на землю.
К недостаткам таких сетей по сравнению с сетями, в которых обеспечивается режим изолированной нейтрали, относятся более тяжелые последствия однофазных замыканий на землю (необходимость их немедленного отключения и т.д.), а также более высокая электроопасность для обслуживающего персонала, пожаро- и взрывоопасность. Кроме того, реализация режима эффективного заземления нейтрали, которое должно быть рассчитано на больший ток КЗ, требует существенного усложнения системы заземления на подстанциях.
|
|
Основными областями применения эффективного заземления ней-! трели следует считать сети с номинальными напряжениями 110 кВ и более, а также сети напряжением до 1000 В при условии отсутствия в них установок с повышенной электро-, пожаро- и взрывоопасностью.
Следует отметить, что в последние годы эффективное заземление нейтрали получает распространение и в городских сетях. В этом случае, если сеть имеет К3 < 1,0, при замыкании на землю перенапряжения не возникают и изоляция фаз по отношению к земле выбирается по фазному, а не по линейному напряжению. Благодаря этому сеть с напряжением 6 кВ может эксплуатироваться с напряжением 10 кВ. В результате мощность, передаваемая по сети, увеличивается в раз без замены токоведущих частей и изоляции, в том числе без замены кабелей.
7.5. СЕТЬ С РЕЗИСТИВНЫМ ЗАЗЕМЛЕНИЕМ НЕЙТРАЛИ
Сейчас широко применяется система изолированной нейтрали сетей 6-35 кВ (без компенсации и с компенсацией емкостных токов), которая по своей физической сущности обладает рядом принципиальных недостатков, связанных с режимом однофазного замыкания на землю. Основные из них - это различного рода перенапряжения и повышенная опасность поражения людей и животных электрическим-током.
|
|
Принципиальная возможность модернизации системы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ - это переход на резистивную систему. Рези- стивная система заземления нейтрали сетей 6-35 кВ обеспечивает снижение уровня дуговых перенапряжений, селективное обнаружение поврежденного присоединения, его быстрое отключение и улучшение условий электробезопасности.
При однофазных замыканиях на землю в сетях с заземленной через резистор нейтралью во всех присоединениях протекают собственные емкостные токи, а в поврежденном присоединении, кроме того, протекает активный ток, создаваемый резистором. Это принципиальное отличие позволяет решить две важные задачи: селективно определить поврежденное присоединение (за счет применения простых релейных защит, действующих на отключение или сигнал) и незамедлительно принять меры по устранению повреждения; существенно ограничить уровень дуговых перенапряжений при однофазных замыканиях на землю и исключить феррорезонансные- процессы.
|
|
Применяются три варианта заземления нейтрали сетей 6-35 кВ через резистор: низкоомное, высокоомное и комбинированное. Низкоомное резистивное заземление нейтрали применяется в случаях, когда однофазное замыкание на землю должно быть селективно отключено в течение минимально возможного времени. При этом ток в нейтрали должен быть достаточным для работы релейной защиты на отключение (от 10 до 100 А). Высокоомное резистивное заземление нейтрали целесообразно применять в случаях, когда сеть должна иметь возможность длительной работы в режиме однофазного замыкания на землю до обнаружения места замыкания. При этом ток в нейтрали должен быть такой величины, чтобы исключить появление опасных дуговых перенапряжений и снижение электробезопасности, но быть достаточным для определения поврежденного присоединения и работы релейной защиты на сигнал (не более 10 А). Комбинированное заземление нейтрали осуществляется присоединением высокоомного резистора параллельно ДГР и позволяет снижать уровень перенапряжений при неточной настройке ДГР, а также способствует работе на сигнал релейных защит.
Выбор типа резистора для заземления нейтрали производится по трем основным критериям:
1) резистор должен обеспечивать снижение уровня дуговых перенапряжений;
2) сопротивление резистора в нейтрали должно гарантировать протекание
активного тока в поврежденном присоединении, достаточного для действия
релейных защит на сигнал или на отключение поврежденного присоединения;
3) при заземлении нейтрали через резистор должны соблюдаться условия электробезопасности для людей при однофазном замыкании на землю на подстанциях и распределительных пунктах с учетом существующего нормирования величины допустимого напряжения прикосновения.
Основной параметр резистора - его активное сопротивление Rp ,величина которого выбирается по критерию снижения уровня перенапряжений и затем может корректироваться по условиям работы релейной защиты и условию электробезопасности.
Первый критерий выбора резистора - снижение уровня перенапряжений. Аналитически и экспериментально установлено, что наибольшая эффективность защиты сетей от дуговых перенапряжений достигается при условии, что активная составляющая тока замыкания IзА, создаваемая резистором, больше суммарного емкостного тока сети Iс. При определенных трудностях выполнения условия IзА > Iс допускается при выборе сопротивления резистора использовать менее жесткое условие IзА >0,5 I с .
Второй критерий выбора резистора - гарантия работы устройств релейной защиты и автоматики. Защита от однофазных замыканий на землю в сети организуется на всех присоединениях. Устанавливается максимальная токовая защита нулевой последовательности с действием на отключение присоединений без выдержки времени при низко- омном резистивном заземлении нейтрали и с действием на сигнал при высокоомном резистивном заземлении нейтрали и при комбинированном заземлении нейтрали.
Селективность защит нулевой последовательности присоединений определяется тем, что активная составляющая тока однофазного замыкания на землю протекает только через поврежденное присоединение. Тип резистора по критерию работы устройств релейной защиты и автоматики выбирается в соответствии с условием
,
где I3 - ток замыкания на землю за вычетом емкостного тока рассматриваемого присоединения, А; IС3 - максимальный ток уставки защиты из всех присоединений, А. Ток уставки защиты определяется по выражению
IC 3 = K н K б IC П
где IСп - первичный емкостный ток нулевой последовательности, протекающий по рассматриваемому присоединению при однофазном замыкании на землю на данном присоединении, А; Кн - коэффициент надежности; Кб- коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока при дуговых перенапряжениях.
Третий же критерий выбора резистора связан с обеспечением электробезопасности.
Заземление нейтрали через резистор имеет несомненные достоинства, подтвержденные мировой практикой и опытом, накопленным в России. По сравнению с изолированной нейтралью при резестивном заземлении нейтрали в сетях 6-35 кВ: увеличивается ток однофазного I замыкания на. землю; снижается минимум в 1.5...2 раза уровень дуговых перенапряжений при однофазных замыканиях; уменьшается с нескольких часов до нескольких секунд продолжительность воздействия ; на изоляцию дуговых перенапряжений (при перемежающихся однофазных замыканиях) и линейного напряжения (при устойчивых замыканиях): повышается срок службы изоляции. При заземлении нейтрали сетей 6-35 кВ через низкоомный резистор (в случаях однофазного замыкания на землю) поврежденное присоединение отключается, что ограничивает продолжительность воздействия перенапряжений на изоляцию. В связи с этим снижается вероятность пробоя изоляции на неповрежденных присоединениях и соответственно общее число однофазных замыканий на землю, а также переход однофазных замыканий в многофазные. Расход внутреннего ресурса изоляции при воздействии импульсов перенапряжений в сети 6-35 кВ при резистивном заземлении нейтрали более чем в два раза ниже, чем в сети с изолированной нейтралью, при этом исключена возможность феррорезонансных явлений, что повышает надежность работы измерительных трансформаторов напряжения и снижает не только простой сети из-за их повреждений, но и вероятность. несрабатывания релейных защит при повреждениях элементов сети. Резистивное заземление нейтрали приводит к более простому выполнению чувствительной и селективной релейной защиты от однофазных замыканий на землю, основанной на токовом принципе.
К недостаткам резистивного заземления нейтрали следует отнести: увеличение тока замыкания на землю (максимум на 40 %), появление на подстанции греющегося оборудования (резистора мощностью 30…400 кВт). Существенным недостатком также являются: дополнительные затраты на заземление нейтрали сетей 6-35 кВ через резистору которые включают проектирование перехода сети на режим заземленной через резистор нейтрали; приобретение резистора, специального трансформатора для его включения, трансформаторов тока для нейтрали и всех отходящих линий, реле защиты, блоков питания схем защиты и автоматики; монтаж ячейки с трансформатором для подключения резистора; монтаж третьего трансформатора тока (если отсутствует трансформатор тока нулевой последовательности) на каждой из отходящих линий напряжением 6-10 кВ; монтаж и наладка устройств релейной защиты и автоматики.
До настоящего времени этот режим заземления нейтрали, несмотря на его важные преимущества, в России применяется лишь в редких случаях. Системы с резистивным заземлением нейтрали нашли применение только в некоторых сетях собственных нужд блочных электростанций и сетях газоперекачивающих компрессорных станций. В то же время, если оценивать мировую практику, то резистивное заземление нейтрали - это наиболее широко применяемый способ.
В системах напряжением 6-10 кВ низкоомное заземление нейтрали с возможностью отключения поврежденных участков сети целесообразно применять в тех сетях, где обеспечена необходимая степень резервирования и автоматизации распределительных электрических сетей, систем электроснабжения и технологических процессов. В чисто кабельных сетях с высокой степенью резервирования экономически и технически выгодно перейти от компенсированной системы заземления нейтрали к нейтрали, заземленной через низкоомный резистор, с отключением поврежденного присоединения без выдержки времени. На подстанциях, питающих преимущественно воздушную сеть и не имеющих высокой степени резервирования, необходимо устанавливать высокоомные резисторы, уменьшающие уровни перенапряжений и время их воздействия. Резисторы можно устанавливать параллельно ДГР. Особо благоприятна установка высокоомного резистора при высоком уровне напряжения смещения нейтрали, когда оно выше допустимого значения 15 % U ф .
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 227; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!