Neutrálna elektrická sieť. Neutrálne uzemňovacie režimy

Kapitola 2 Diagnostika stavu vedenia 600 - 600 kV

Neutrálny režim v sieťach 6-35 kV je regulovaný ustanovením 1.2.16 Pravidiel pre elektrické inštalácie, v ktorých je uvedené, že "prevádzka elektrických sietí s napätím 3 až 35 kV môže byť vybavená ako izolovanou neutrálnou, tak neutrálnou uzemnenou oblúkovou supresorovou alebo odporovou. Kompenzácia kapacitného zemného prúdu by sa mala uplatniť pri hodnotách tohto prúdu v normálnych režimoch:

V sieťach 3-20 kV so železobetonovými a kovovými stožiarmi na nadzemných elektrických vedeniach a vo všetkých sieťach 35 kV viac ako 10 A;

V sieťach, ktoré nemajú železobetónové a kovové podpery na nadzemných vedení: viac ako 30 A pri napätí 6 kV; viac ako 20 A pri napätí 10 kV; viac ako 15 A pri napätí 35 kV;

Pri schémach generátorového napätia 6-20 kV sú bloky generátor-transformátor viac ako 5 A ".

Teraz v sietiach s rozmermi 6-35 kV v Rusku sú formálne povolené všetky metódy neutrálneho uzemnenia, akceptované medzinárodnou praxou, s výnimkou hluchého uzemnenia.

Všetky metódy a prostriedky na zvýšenie spoľahlivosti vysokonapäťových sietí sú zamerané na prevenciu elektrických a požiarno-nebezpečných situácií spôsobených PPH. Výkon elektrických sietí, metódy lokalizácie havarijného poškodenia a podmienky neprerušeného napájania spotrebiteľom sú do značnej miery determinované režimom neutrálneho uzemnenia. Je to spôsobené tým, že najmenej 75% všetkých náhodných škôd v elektrických sieťach vo výške 6-35 kV je spojených s SPP.

Príčiny vzniku RPG vo vzdušných a káblových sieťach sú veľmi rôznorodé. Jedná sa o elektrické a mechanické zničenie izolácie, poškodenia izolátorov a izolačných konštrukcií, ich zvlhčovanie a kontamináciu, poškodenie drôtov a káblov, prerušenie prúdových dielov a káblových fáz v spojkách počas posunov pôdy, čiastočné poškodenie izolácie počas stavebných a inštalačných prác, prepätia. Uzavretie fázy na zem v sieťach takéhoto napätia môže viesť k nasledujúcim nepríjemným následkom. V sieti sa v porovnaní s fázami vyskytujú nadmerné napätie 2,4 až 3,5 krát, čo môže viesť k porušeniu izolácie intaktných fáz a prenosu "dvojmiestneho" alebo dvojitého obvodu na zem svojimi vlastnosťami v blízkosti dvojfázových skratiek. Riziko takéhoto dvojitého uzatvorenia výrazne stúplo v poslednom období v dôsledku starnutia izolácie elektrických strojov a prístrojov mnohých energetických zariadení a nedostatku finančných prostriedkov na ich modernizáciu a výmenu.

Fenomén ferrorezonance, z ktorých v posudzovaných sieťach často nedosahujú napäťové transformátory. Niekedy sú tiež poškodené slabo zaťažené výkonové transformátory pracujúce v režime blízko voľnobehu.

Pokiaľ ide o nadzemné vedenia, jednofázové zemné chyby sa často vyskytujú, keď sa drôty zlomia a padajú na zem. V tomto prípade hrozí nebezpečenstvo úrazu elektrickým prúdom pre ľudí a zvieratá. Takéto nebezpečenstvo je obzvlášť výhodné, ak VL prechádza cez husto osídlené oblasti.

Porušenie izolácie statorového navíjania motorov na statorovom kovu sa často vyskytuje v oblúku a môže viesť k významnému poškodeniu nielen samotného navíjania, ale aj statorového železa (spôsobujúceho "železný požiar"). Izolácia "Burnout" vedie k vzniku nebezpečných zvitkov alebo skratov medzi fázami. Opakovane bolo zistené, že v motoroch sa vyskytujú "sekundárne" poruchy izolácie, ku ktorým dochádza po výskyte 3-10 kV OZZ v sieti, pretože kvalita ich izolácie je zvyčajne nižšia ako kvalita izolácie nadzemných vedení a iných zariadení. Povaha procesov vyskytujúcich sa v sieti počas RPA závisí vo veľkej miere od režimu neutrálneho uzemnenia.

V súčasnosti sú v Rusku najbežnejšie tri metódy neutrálneho uzemnenia v posudzovaných sieťach: izolované, kompenzované a odolné. Štvrtý začne byť aplikovaný - s odporom a kalením reaktora v neutráli. Výskum sa uskutočňuje na krátkodobom neutrálnom uzemnení s nízkou impedanciou.

2.1.1 Izolovaný neutrál

Izolovaný neutrálny režim je v Rusku široko používaný. V distribučných sieťach 6-35 kV sú vinutia napájacích transformátorov zvyčajne spojené v trojuholníku (obr. 2.1), preto je neutrálny bod fyzicky chýba.

Výhody režimu sú:

Nízky prúd na mieste poruchy (s nízkou sieťovou kapacitou k zemi).

Možnosť oblúkať prepätie prerušovanou povahou oblúka malým prúdom (jednotky - desiatky ampérov) na mieste SPG;

Možnosť poškodenia viacerých lokalít (porucha viacerých elektromotorov, káblov) v dôsledku porúch izolácie pri iných pripojeniach spojených s oblúkovým prepätím;

Možnosť dlhodobého vystavenia izolácii oblúkových prepätí, čo vedie k akumulácii defektov a znižuje ich životnosť;

Potreba vykonať izoláciu elektrického zariadenia vzhľadom na zem pre sieťové napätie;

Nebezpečenstvo elektrického poškodenia personálu a neoprávnených osôb počas dlhej existencie EPZ;

Obtiažnosť pri zabezpečovaní správnej prevádzky reléovej ochrany proti jednofázovým skratom, pretože reálny zemný prúd závisí od režimu prevádzky siete (počet pripojených pripojení).

2.1.2 Neutrálna zemná indukčnosť

Metóda neutrálneho uzemnenia pomocou indukčnosti (oblúk potlačujúci reaktor) sa spravidla používa v rozsiahlych káblových sieťach priemyselných podnikov a miest. Pri tejto metóde sa neutrálny bod siete zvyčajne získava pomocou výkonového transformátora (obrázok 2.2).

Táto metóda bola navrhnutá nemeckým inžinierom Petersenom v 20. rokoch minulého storočia (v európskych krajinách sú oblúkové reaktory nazývané podľa vynálezcu "Petersenova cievka" - Petersenova cievka).

V Rusku sa neutrálny uzemňovací režim prostredníctvom oblúkovitého reaktora používa hlavne v rozsiahlych káblových sieťach s veľkými kapacitnými prúdmi. Izolácia káblov zosieťovaného polyetylénu, na rozdiel od vzduchovej izolácie, nie je samoliečiteľná. To znamená, že akonáhle vznikne, škoda nebude odstránená, a to aj napriek takmer úplnej kompenzácii (neprítomnosti) prúdu v mieste poškodenia. Z toho vyplýva, že pre tieto káblové siete neexistuje samodeštrukcia SPG ako pozitívna vlastnosť neutrálneho uzemňovacieho režimu prostredníctvom oblúkového potlačovacieho reaktora.

Výhody tejto neutrálnej metódy uzemnenia sú:

Nie je potrebné okamžite vypnúť prvý Ozz;

Nízky prúd v mieste poškodenia (s presnou kompenzáciou - nastavenie reaktora potlačujúceho oblúk do rezonancie);

Možnosť samozničenia SPG vznikajúceho na nadzemnom vedení alebo prípojnici (s presnou kompenzáciou - nastavenie reaktora potlačujúceho oblúk do rezonancie);

Vylúčenie feronozónových procesov spojených s nasýtenosťou napäťových transformátorov a neúplnými fázovými inklúziami výkonových transformátorov.

Nevýhody tohto režimu neutrálneho uzemnenia sú:

Výskyt oblúkových prepätí s výraznou kompenzáciou odpojenia;

Možnosť dvojitého poškodenia počas dlhej existencie oblúkového okruhu v sieti;

Možnosť prechodu RPZ do dvojfázového režimu s výraznou kompenzáciou odpojenia;

Možnosť významných neutrálnych posunov s nedostatočnou kompenzáciou a výskyt nefázových režimov;

Možnosť výrazných neutrálnych posunov počas rezonančného ladenia v leteckých sieťach;

Obtiažnosť pri určovaní škôd;

Nebezpečenstvo elektrického poškodenia personálu a neoprávnených osôb počas dlhej existencie zemskej poruchy v sieti;

Obtiažnosť zabezpečenia správnej prevádzky reléovej ochrany proti OZZ, pretože prúd poškodeného spojenia je veľmi malý.

2.1.3 neutrálne uzemnenie cez odpor

Tento režim uzemnenia sa v Rusku používa čoraz viac, zatiaľ čo svet je odporový, neutrálne uzemnenie je najrozšírenejšou metódou.

Rezistor v domácich sieťach 6-35 kV môže byť súčasťou reaktora v neutrále uzemňovacieho transformátora (obr. 2.3).

Existujú dve možnosti implementácie odporového neutrálneho uzemnenia: vysoká odolnosť a nízky odpor.

V prípade neutrálneho uzemnenia s vysokým odporom sa rezistor zvolí tak, aby jeho prúd generovaný v mieste SPG bol rovnaký alebo väčší ako kapacitný prúd siete. Spravidla je celkový prúd na mieste poškodenia, keď uzemnenie neutrálneho odporu s vysokým odporom nepresahuje 10 A. To znamená, že uzemnenie neutrálneho odporu s vysokým odporom je takéto uzemnenie, ktoré umožňuje bezprostredne odpojiť výslednú preventívnu ochrannú zónu. V dôsledku toho sa neutrálne uzemnenie s vysokou impedanciou môže používať len v sieťach s nízkymi vlastnými kapacitnými prúdmi až do 5 až 7. Pri sieťach s veľkými kapacitnými prúdmi je povolené len nízke impedančné uzemnenie neutrálneho prúdu.

Pri neutrálnom uzemnení s nízkym odporom sa používa odpor, ktorý generuje prúd v rozmedzí od 10 do 2000 A. Proud vytvorený odporom sa volí na základe niekoľkých špecifických podmienok: odporu nadzemných vedení, plášťov a štítov káblov k prúdeniu takéhoto OFD; prítomnosť vysokonapäťových elektrických motorov a generátorov v sieti; ochrana citlivosti relé.

Výhody odporového neutrálneho uzemnenia sú:

Neprítomnosť oblúkových prepätí vysokej násobnosti a viacnásobných škôd v sieti;

Nie je potrebné odpojiť prvý OZZ (len pre neutrálne uzemnenie s vysokým odporom);

Vylúčenie feronozónových procesov a poškodenie napäťových transformátorov;

Zníženie pravdepodobnosti poranenia personálu a neoprávnených osôb v jednomfázovom okruhu (iba pri uzemnení s nízkou odolnosťou a rýchle selektívne odpojenie poškodenia)

Takmer úplné vylúčenie možnosti prechodu RPG na viacfázové (len pre nízke odporové uzemnenie a rýchle selektívne odpojenie poškodenia);

Jednoduchá implementácia citlivej a selektívnej reléovej ochrany proti OZZ na základe súčasného princípu.

Nevýhody odporového režimu neutrálneho uzemnenia sú:

Zvýšenie prúdu v mieste poškodenia;

Potreba deaktivovať SPG (len pre uzemnenie s nízkym odporom);

Obmedzenie rozvoja siete (len pre vysoko odolné uzemnenie).

Neprítomnosť oblúkových prepätí počas SPG a možnosť organizovania selektívneho reléovej ochrany sú nepopierateľnými výhodami odporovo neutrálneho režimu. Tieto výhody prispeli k rozsiahlemu využívaniu takého neutrálneho uzemňovacieho režimu v rôznych krajinách.

2.1.4 Neutrálne uzemnenie

V domácich sieťach sa nepoužíva 6-35 kV. Tento neutrálny režim uzemnenia je rozšírený v Spojených štátoch, Kanade, Austrálii, Spojenom kráľovstve a príbuzných krajinách. Zisťuje aplikáciu v štyroch drôtových sieťach stredného napätia 4-25 kV. Napríklad na obr. Obrázok 2.4 znázorňuje časť siete 13.8 kV v Spojených štátoch.

Nadzemné vedenia po celej dĺžke a vetvy vybavené štvrtým neutrálnym drôtom. Koncepcia budovania siete je minimalizovať dĺžku nízkonapäťových sietí s napätím 120 V. Každý súkromný dom je napájaný vlastným transformátorom 13,8 / 0,12 kV, ktorý je pripojený k fázovému napätiu. Hlavné nadzemné vedenie je rozdelené na sekcie podľa sekcionalizátorov - rekonštruktorov. Transformátory každého jednotlivého spotrebiteľa a pobočky z vedenia sú chránené poistkami. Pri odbočkách z linky sa používajú oddeľovače na zabezpečenie odpojenia v čase mŕtveho času.

Táto metóda neutrálneho uzemnenia sa nepoužíva v sieťach obsahujúcich vysokonapäťové elektrické motory. Prúd jednofázového okruhu v tomto prípade dosiahne niekoľko kilometrov, čo je neprijateľné z hľadiska poškodenia statora elektromotora (výroba ocele s jednostranným okruhom).

Používanie hluchého neutrálneho uzemnenia v sieťach stredných napätí v Rusku je v blízkej budúcnosti sotva potrebné a pravdepodobné. Všetky domáce vedenia 6-35 kV sú trojvodičové a spotrebné transformátory sú trojfázové, to znamená, že prístup k budovaniu siete sa výrazne líši od prístupu k cudziemu.

2.1.5 Krátkodobé indukčné neutrálne uzemnenie s nízkym odporom

Krátkodobé indukčné neutrálne uzemnenie s nízkym odporom ako metóda navrhnutá v SRSTU (South-Russian State Technical University).

V súlade s touto metódou sa navrhuje inštalovať špeciálny výkonový transformátor s pripojením hviezda-trojuholník (TZN) na mieste siete (najvhodnejšie v strede napájacieho zdroja). Neutrálna vinutia hviezdy je uzemnená. Určený transformátor je prepojený prepínačom na napájací zdroj v PPG, t.j. keď sa na napájacích zberniciach objaví napätie s nulovou sekvenciou. Pripojenie transformátora nasmeruje sieť do režimu neutrálneho uzemnenia s nízkou impedanciou. Hodnota aktuálneho OZZ je dostatočná na prevádzku reléových ochranných zariadení (500-1000 A).

výhody:

Prúdy RPG v takejto sieti sú automaticky odpojené pôsobením existujúcich zariadení RZ od dvojitých zemných porúch, ktoré reagujú na NP prúdy. Môže sa použiť aj maximálna ochrana prúdu (nadprúdová ochrana);

Poskytuje významné úspory v porovnaní s DGR so zariadeniami na automatické kompenzovanie kapacitných prúdov;

Eliminuje výskyt výrazných spínacích prepätí počas RPG.

Nevýhody: Doba existencie režimu by mala byť minimálna, t. J. NRT by sa po uplynutí prípustného času (nie viac ako 2 sekundy) automaticky odpojiť od zdroja energie.

2.1.6 Zníženie zemného prúdu pri SPG

Na zníženie prúdu zemného prúdu, ako je uvedené vyššie, sa používajú špeciálne kompenzačné zariadenia - cievky na potlačenie oblúka, ktoré sú spojené medzi nulovými bodmi transformátorov alebo generátorov a zemou. V závislosti od nastavenia cievky ochladzovania oblúkov sa prúd zemnej chyby zníži na nulu alebo na malú zostatkovú hodnotu.

Vzhľadom na to, že prúd zemného napätia je malý a všetky napätia medzi fázami zostávajú nezmenené, EPZ nepredstavuje bezprostredné nebezpečenstvo pre spotrebiteľov. Ochrana proti tomuto druhu škôd zvyčajne pôsobí na signál.

Dlhodobá prevádzka siete so uzemnenou fázou je však nežiaduca, pretože dlhší prechod prúdu v mieste zemného zlyhania, ako aj zvýšenie 1,73-násobku napätia neporušených fáz vzhľadom na zem môže viesť k porušeniu alebo poškodeniu ich izolácie a vzniku dvojfázového skratu. Preto v súlade s Pravidlami technického prevádzkovania môže byť sieť prevádzkovaná iba s jedným fázovým uzemňovaním počas 2 hodín. Počas tejto doby musia obsluhujúci pracovníci používať poplašné zariadenia na detekciu a odstránenie poškodeného úseku z obvodu.

V sieťach, ktoré dodávajú mobilné konštrukčné mechanizmy, sa na zabezpečenie bezpečnosti obslužného personálu zabezpečuje ochrana pred zemnými poruchami pomocou vypínania.

2.2 Metódy výpočtu parametrov režimu v prípade poškodenia v sieťach 6-35 kV

Výpočet režimu pre akýkoľvek skrat je určenie neznámych prúdov vo všetkých vetievach a napätia vo všetkých uzloch trojfázovej elektrickej siete.

Výpočet sa môže vykonávať vo fázových súradniciach (FC) av symetrických súradniciach (SC). Výpočet trojfázového skratovania sa zvyčajne uskutočňuje vo forme jednej línie, t.j. v symetrických súradniciach bez inverznej a nulovej sekvencie.

V závislosti od menovitého napätia môže byť neutrál izolovaný alebo uzemnený. Pri menovitom napätí 6 kV, 10 kV, 15 kV, 20 kV, 35 kV sa neutrál transformátora izoluje a pri napätí 110 kV sa použije uzemnený alebo účinne uzemnený neutrál elektrickej siete. V sieťach s rozlišovacou schopnosťou 220 kV a vyššou sa používa neutrál uzemnený glukózou.

Obr. 9.1. Vektorový diagram

Obr. 9.2. Fázové kapacity ( C) na zem

V sieťach s izolovanou neutrálnou jednotkou, aby bolo napätie na neutrále nulové, je potrebné dodržať podmienku, že uhly medzi vektormi fázového napätia musia byť rovné 120 ° (obrázok 9.1). Ale táto podmienka nie je vždy dodržaná, pretože kapacity rôznych fáz nemusia byť rovnaké. V závislosti od umiestnenia vodičov nad zemou, terénom a keď sú fázy uzemnené na zem, sa tiež zmení kapacita vzhľadom na zem (obr.9.2, 9.3).

S nárastom dĺžky elektrického vedenia sa kapacita zvyšuje a naopak.

  Prítomnosť fázovej nevyváženosti na elektrických vedeniach vedie k zmene napäťového vzoru, t.j. uhly medzi vektormi sa menia, v dôsledku čoho sa napätie v neutrále stáva nulovou.

Obrázok 9.3. Nevyváženie fáz v sieti

Veľkosť kapacitného prúdu jednofázovej zemnej chyby (OZZ) závisí priamo od dĺžky elektrických vedení a môže sa meniť od 2 do 30A.

Výhody izolovanej neutrálnej siete spočívajú v tom, že:

1) v prípade jednofázovej zemnej chyby sa spotrebiteľ automaticky nevypne a pokračuje v získavaní elektrickej energie v dvoch zdravých fázach;

2) môžete ušetriť relé ochranu a automatizáciu, rovnako ako v prípade jednofázového skratu na zemi s malým jednofázovým skratovým prúdom, môžete dúfať, že samovyšetrenie oblúka a plné obnovenie elektrickej pevnosti izolácie nadzemných prenosových vedení.

Linky s napätím do 35 kV vrátane nie sú chránené káblom po celej dĺžke vedenia. Kábel je zavesený iba na ceste do rozvodne. Dĺžka tohto ochranného prístupu môže byť 1 - 2 km. Počas obdobia búrky sú jednofázové skraty na linkách často spôsobené údermi bleskom na nadzemných prenosových vedeniach, v dôsledku ktorých sa môžu izolátory prekrývať.

Obrázok 9.4. Jednofázová izolácia sa prekrýva pri údere blesku

Pravdepodobnosť samovznietenia oblúka je priamo závislá od veľkosti kapacity línie. Ak je kapacita mimoriadne dôležitá, zvyšuje sa aj jednofázový zemný poruchový prúd a nedochádza k deionizácii izolačnej medzery. V tomto prípade vzniká takzvaný prerušovaný oblúk, ktorý vedie k oblúkovému prepätiu to zhasne a potom sa znova zapne. Oblúk v tomto prípade slúži ako druh stykača. Tento prípad je najťažší pre zariadenie rozvodní alebo staníc.

Keď je jedna fáza pripojená k zemi, napätie v zostávajúcich zdravých fázach bude rovnaké. Úroveň vnútorných prepätí v takýchto sieťach je relatívne vysoká, pretože napätie na zdravých fázach určuje prepätie v ustálenom stave, na ktorom sú prekrývajúce voľné kmity (obrázok 9.5).

Ris.9.5. Vektorový diagram

napätia v režime DPS.

Keď blesky zasiahnu drevenú podperu, podpera sa rozdelí a v niektorých prípadoch sa môže roztrhnúť a drôt môže spadnúť na zem. V tomto prípade nastane režim "dva drôty - uzemnenie" (DPS), čo je výhodné v tom, že dodávka spotrebičov nie je prerušená.

Tento režim pre krátke línie bol takisto dobrý, pretože nevyžadoval vypnutie havarijného ochranného kábla ihneď po poškodení izolácie jednej z fáz káblov, pretože Keď je fáza odpojená, je ťažké nájsť miesto SPD v kábli. V režime DPS sa najprv určilo umiestnenie obvodu pomocou špeciálnych zariadení a až potom sa káblová linka odpojila a opravila.

Ale po tom, čo sa dĺžky čiar začali časom zvyšovať, a tak sa kapacita liniek zvýšila, situácia sa začala meniť. Tie režimy, ktoré boli dobré pre krátke linky, sa stali nevhodnými pre dlhé trate. Bolo potrebné nájsť nové spôsoby, ako zlepšiť spoľahlivosť dodávok energie spotrebiteľom. Reaktory s hasiacou oblúkovou brzdou (DGR), ktoré prispeli k zníženiu jednosmerných zemných porúch, boli široko používané.

Obr. 9.6. Rozdelenie fáz s poruchou zeme v sieti s DGR

Pri pomerne krátkych čiarach je pomer   ja  Ozz @ ja  a.

Zvážte možnosti rôznych stupňov ladenia tejto rezonancie (obrázok 9.7).

jemné ladenie K = 1

Obr. 9.7. Vektorové diagramy sieťových prúdov s DGR

Keď nastane pomer, režim jemného ladenia NDR, ktorý existuje, keď je kapacitný prúd jednéhofázového skratu na zemi a indukčný prúd pretekajúci cez NDR, je rovnaký. Tento režim je pre reziduálny prúd najvýhodnejší (prúd je malý a pri prekročení nulovej hodnoty ľahko zhasne).

  Doporučený režim jemného ladenia alebo nadmernej kompenzácie nie je väčší ako 5%. Nedostatočná kompenzácia ( I L < ja  C) neutrálne napätie je veľmi veľké (viac ako 1,5 Uf) kvôli rezonančnému procesu v obvode (obrázok 9.8a). Nadmerná kompenzácia ( I L > ja  C) neutrálne napätie je menšie.

U  dgr = U  n

Obr. 9.8. Prepätie na DHA: a - rezonančná krivka v obvode s DHA;

b - vektorový stresový diagram

V súčasnosti sa v praxi používajú nasledujúce metódy uzemnenia neutrálnych sietí stredného napätia (6-35 kV):

• izolované (bez zeme);
• hluchovo-uzemnené (priamo pripojené k uzemňovacej slučke);
• uzemnené cez oblúkovitý reaktor;
• uzemnené odporom (nízka impedancia alebo vysoká impedancia).

Spôsob uzemnenia neutrálnej siete je veľmi dôležitou vlastnosťou. Definuje:

• prúd v mieste poškodenia a prepätia na neporušených fázach s jednofázovým okruhom;
• obvod na vytvorenie reléovej ochrany proti zemným chybám;
• úroveň izolácie elektrických zariadení;
• výber zariadení na ochranu proti blesku a spínacie prepätia (supresory proti prepätiu);
• neprerušované napájanie;
• prípustný odpor pozemnej slučky rozvodne;
• bezpečnosť personálu a elektrických zariadení s jednofázovým uzáverom.

Izolovaný neutrálny režim  Má jednoznačnú výhodu - malý prúd jednofázových zemných porúch (OZZ), ktorý umožňuje:

• zvýšiť životnosť spínačov (pretože jednofázové skraty dosahujú 90% celkového počtu skratov);
• znižujú požiadavky na uzemňovacie zariadenia, ktoré sú určené elektrickými bezpečnostnými podmienkami pre jednofázové skraty na zem.

Tento režim má však aj celý rad nedostatkov (v porovnaní s účinne uzemneným neutrálnym režimom), ktoré zahŕňajú:

• fenomén ferrorezonancie spôsobený krátkodobým OZZ;
• oblúkové prepätie spojené s výskytom prerušovaného oblúka v SPG a vedúce k prechodu jednofázového obvodu na dvojfázové a trojfázové;
• zložitosť vybudovania selektívnej ochrany proti SPG s izolovanou neutrálnou a ich nedostatočný výkon v sieťach s rôznymi režimami a konfiguráciou.

Výhody siete s izolovanou neutrálnou funkciou často zahŕňajú možnosť pokračovať v práci s jednostranným obvodom, ktorý údajne zvyšuje spoľahlivosť napájania spotrebiteľom. Takéto vyhlásenie je prinajmenšom archaické. Skúsenosti ukazujú, že vo väčšine prípadov, kvôli vlastným nedostatkom siete, jednofázové uzávery rýchlo (ak nie okamžite) prejdú do dvoj- a trojfázových uzáverov (pozri napríklad) a poškodená linka je stále odpojená.

Pri udržiavaní zemskej poruchy na podložkách nadzemných vedení alebo v mieste pádu vodiča dochádza k nebezpečným kontaktným napätím. Je známe, že približne polovica ťažkých a smrteľných elektrických škôd predstavuje prípady súvisiace so zemnými poruchami, a medzi všeobecnými poraneniami elektrického prúdu, elektrickým poškodením v sieťach stredných napätí bolo už dlho na prvom mieste.

V súčasnosti je neprerušovaný zdroj napájania predovšetkým vďaka obojsmernému napájaciemu a AVR zariadeniu. Zachovajte neprerušený zdroj napájania a súčasne udržiavajte núdzový stav siete (EPZ) - oveľa menej rozumnú, ako dlho zastaraný systém DPS.

Uzemnenie cez oblúkovitý reaktor  umožňuje v určitých prípadoch znížiť prúd obvodu na zem predtým, ako zhasne, to znamená odstrániť oblúkové prepätie. To zase znižuje počet prechodov RPG na dvoj- a trojfázové skraty. Zníženie súčasného SPD zlepšuje podmienky elektrickej bezpečnosti na mieste obvodu, aj keď úplne neodstraňuje možnosť elektrického poškodenia v sieťach s nadzemnými vedeniami.

Nevýhody uzemnenia pomocou oblúkového potlačovacieho reaktora (DGR):

• potreba vyrovnávania siete do stupňa 0,75% fázového napätia (v sieťach s nadzemnými vedeniami, stupeň asymetrie je vždy nie menší ako 1-2% a pri dvojitých nadzemných vedeních môže normálne dosiahnuť 5-7%, technické pravidlá prevádzky v niektorých prípadoch umožňujú neutrálne predpätie 30% fázového napätia);
• zložitosť a vysoké náklady na systémy automatického nastavenia DGR (mechanicky ladené reaktory prakticky nie sú v prevádzke); nemožnosť širokého rozsahu nastavení potrebných pre rozsiahle mestské siete s často meniacou sa konfiguráciou vo vzťahu k napájacej stanici;
• takmer úplný nedostatok selektívnej ochrany proti OZZ pre sieť s neutrálnym uzemením cez DGR.

Pokiaľ ide o druhú nevýhodu, možno tvrdiť, že s dobrou kompenzáciou kapacitného prúdu nie je potrebné odpojenie poškodeného spojenia. Prijatím tejto námietky zostáva konštatovať, že použitie reaktora potlačujúceho oblúk je spôsob zachovania núdzového režimu jednofázového obvodu a tento spôsob nie je lacný.

Neutrálna zem cez odpor  Má nepochybné výhody potvrdené medzinárodnou praxou a skúsenosťami nahromadenými v Rusku:

• úplné odstránenie feronorezonančných javov;
• zníženie oblúkového prepätia a odstránenie prechodu RPG do dvojfázového a trojfázového obvodu;
• schopnosť vybudovať jednoduchú selektívnu ochranu proti OZZ.

Nevýhody odporového neutrálneho uzemnenia zahŕňajú:

• zvýšenie prúdu zemného prúdu (maximálne 40%);
• vzhľad vykurovacieho zariadenia v rozvodni (odpor 30-400 kW).

Tieto nevýhody sú nepodstatné z týchto dôvodov:

• V sieťach so uzemnenými neutrálnymi skratovými prúdmi sú tisíce a desiatky tisíc ampérov; dvojité zemné poruchy v sieťach 6-35 kV vedú k prúdom stoviek alebo tisíc ampérov. V takýchto podmienkach sú uvedené siete úspešne prevádzkované a na tomto pozadí zvýšenie prúdu AGF z 10 na 14 A alebo dokonca z 200 na 280 A nemení situáciu.
• Rezistor, ktorý je zahrievaný pomocou SPG, je významnejšou nevýhodou. Avšak prípustné teploty pre iné zariadenia určené OES, ktoré dosahujú 200-3000С v núdzových podmienkach, umožňujú navrhnúť odpor, ktorý ohrieva iba na nižšiu hranicu. Inštalácia takého odporu na rozvádzači takmer eliminuje problém nebezpečenstva požiaru.

Budeme sa snažiť určiť oblasti efektívneho použitia rôznych druhov uzemnenia neutrálnych v stredných sieťach na základe vyššie uvedených ustanovení. V závislosti od typu siete a požadovaných parametrov sú tieto oblasti uvedené v tabuľke. Vo svojom prvom stĺpci - klasifikácia sietí podľa konfigurácie a vlastností ich práce, týkajúcich sa metódy neutrálneho uzemnenia.

Siete generátorového napätia  - Ide najmä o autobusové mostíky so stabilnými kapacitnými prúdmi. Ak obvod zeme nie je možné vykonať selektívne odstavenie akejkoľvek oblasti, je potrebné generátor sám vypnúť na jasnom znamení vzhľadu nulového napätia sekvencie. Krátkodobá prevádzka generátora pred vypnutím pri nízkych prúdoch je možná s izolovaným neutrálom. S kapacitným prúdom vyšším ako 5 A môže dôjsť k vážnemu poškodeniu izolácie, takže sa zdá vhodné použiť oblúkovú supresorovú reakciu. Zároveň by mal byť výkon autobusového mostíka na začiatku taký, aby nedošlo k neutrálnemu posunu a aby sa zabezpečilo presné ladenie DGR.

Sieť vlastných potrieb elektrární  na rozdiel od sietí má generátorové napätie rozvetvenú konfiguráciu, ktorá umožňuje selektívne odpojenie poškodenia z SPG. Pretože tieto siete sú vyrábané pomocou káblových vedení, stupeň ich symetrie postačuje na použitie reaktora na potlačenie oblúka.

Pri nízkych kapacitných prúdoch je možné použiť izolovaný neutrál, avšak sieť potrebuje výpočtovú kontrolu možnosti javov feronorezonancie. V prípade nebezpečenstva sa odporúča neutrálne uzemnenie odporu. Dlhodobá prevádzka siete s EGF sa zdá byť nevhodná, pretože takéto siete majú dostatočnú nadbytočnosť.
   Selektívne odpojenie poškodeného spojenia s ochranou relé môže byť spoľahlivo vykonané s odporovým neutrálnym uzemňovaním.

Pri vysokých kapacitných prúdoch, ak sa považuje za racionálne pokračovať v prevádzke siete v stave núdzovej ochrany, je najlepšou voľbou používanie DGR, čo prispieva (jemným ladením) k sebestačnosti jednofázového okruhu. Selektívne odpojenie reléovou ochranou OZZ veľkým prúdom je dobre realizované s odporovým neutrálnym uzemňovaním.

Distribučné siete s nadzemnými vedeniamispravidla asymetrické. Pri nízkych prúdoch, ako v predchádzajúcom prípade, je možné použiť izolovanú neutrálnu kvapalinu v prípade absencie predpokladov pre fenomény feronorezonancie. Prevádzkové zmeny v konfigurácii a veľkosti siete môžu viesť k týmto predpokladom. V tomto prípade je tiež možné prekročiť limit kapacitného prúdu. Preto najlepším a univerzálnym riešením pre takéto siete je odolné neutrálne uzemnenie. Použitie NDR je problematické vzhľadom na existujúcu asymetriu a veľký rozsah zmien kapacitného prúdu. Skúsenosti ukazujú, že GDR nainštalované v takýchto sieťach prakticky nefungujú nikde.

V rozvodných sieťach, ktoré napájajú ropné a plynové polia, vzniká problém krátkodobých výpadkov nadzemných vedení spojených s nedostatočne vyvinutou technológiou samočinných čerpadlových motorov. Takéto siete sú preto nútené pracovať pri zachovaní zemnej chyby. Použitie NDR sa odporúča v takýchto prípadoch iba z hľadiska zlepšenia podmienok elektrickej bezpečnosti pre SPE, čo si vyžaduje presnú kompenzáciu kapacitného prúdu. Spravidla neexistujú oblúkové procesy s uzávermi na VL.

Mestské, dedinské káblové siete (bez nadzemných vedení)  pomerne symetrické pre používanie NDR, ale na rozdiel od sietí vlastných potrieb, elektrárne majú neustále a významne sa meniacu konfiguráciu, čo si vyžaduje veľký rozsah úprav. Situáciu komplikuje skutočnosť, že elektrické rozvodne, v ktorých je inštalovaný DGR, a distribučné mestské siete majú často odlišnú podriadenosť, vrátane operačného vysielania. To si vyžaduje povinnú automatickú úpravu NDR na veľké vzdialenosti. Preto je univerzálnym spôsobom pre takéto siete odporovo neutrálne uzemnenie, o čom svedčí rozsiahla medzinárodná prax.

Pri prítomnosti nadzemných vedení v obci a mestských sieťach je problém elektrickej bezpečnosti v prípade núdzovej ochrannej zóny prudko zhoršený a v súlade s novými požiadavkami PUŽ (1.7.64 **) musia byť jednofázové obvody odpojené reléovou ochranou. To je ďalší dôvod pre odporové neutrálne uzemnenie.

Siete, napájanie mobilných rozvádzačov a mechanizmov, rozvoj rašeliny, bane atď., jednoznačne, v súlade s 1.7.64 ПУУ, vyžadujú odpojenie reléovej ochrany OZZ. Vzhľadom na výhody odporového uzemnenia (zhášanie oscilačných procesov v sieti a vytvorenie selektívneho signálu vo forme aktívneho prúdu v poškodenom spojení) sa zdá byť uzemňovací režim neutrálneho rezistora jediným rozumným riešením, najmä v rozsiahlej sieti.

Na záver treba poznamenať, že kľúčovým bodom pri určovaní režimu uzemnenia neutrálnej siete je rozhodnutie selektívne vypnúť alebo udržiavať dlhodobo režim jednofázovej zemnej chyby. Ak uložíte OOP, môžete si vybrať zo všetkých neutrálnych režimov uvedených v EAS, berúc do úvahy úvahy vyjadrené v tomto dokumente. Ak by malo byť RPZ selektívne odpojené reléovou ochranou, preferovaným riešením je neutrálne uzemnenie cez odpor.

zistenie

• Voľba jedného alebo iného režimu neutrálneho uzemnenia sa odporúča len vtedy, ak je potrebná dlhodobá sieť s jednosmernou skratkou k zemi. Takáto potreba dlhodobého zachovania takéhoto núdzového stavu siete vzniká iba v prípade, že neexistuje nadbytočnosť. Súčasne je efektívne využitie reaktora potlačujúceho oblúk možné iba v symetrických sieťach s meniacou sa konfiguráciou. V iných prípadoch je výhodnejšia izolovaná neutrálna a niekedy neutrálna uzemnená odporom.
• Pri odpájaní spojenia s ochranou relé jednofázového uzáveru je vo všetkých prípadoch výhodné odporové uzemnenie neutrálu. Takéto komplexné riešenie odstraňuje všetky nedostatky vlastné v sieťach s izolovanou a kompenzovanou neutrálnou energiou a odstraňuje siete strednej napätia na vyššiu úroveň spoľahlivosti a elektrickej bezpečnosti typické pre siete s napätím 110 kV a vyšším.

literatúra

1. Tselebrovsky Yu.V. Regulačné zabezpečenie neutrálneho režimu v elektrických sieťach // Režimy uzemnenia neutrálnych sietí 3-6-10-35 kV: Správy vedeckej a technickej konferencie. - Novosibirsk, 2000. - P. 3-6.
2. Shalin, A.I., Tselebrovsky, Yu.V., Shcheglov, A.M. Vlastnosti odporového uzemnenia v mestských sieťach 10 kV // Obmedzenie prepätia a režimy neutrálnej uzemnenia sietí 6-35 kV: Zborník z 2. ruskej vedecko-technickej konferencie. - Novosibirsk, 2002. - str. 63-68.
3. Pravidlá elektroinštalácie. Oddiel 1. Všeobecné pravidlá. Kapitoly 1.1, 1.2, 1.7, 1.9. § 7. Elektrické zariadenia špeciálnych zariadení. Kapitoly 7.5, 7.6, 7.10. - 7. vyd. - M .: Vydavateľstvo NTS ENAS, 2002. - 184 s.
4. Chernenko N.A. Havarijné a zemné poruchy v elektrických sieťach 35 a 110 kV // Režimy neutrálneho uzemnenia pre siete 3-6-10-35 kV: správy vedeckej a technickej konferencie. - Novosibirsk, 2000. - str. 83-88.
5. Gordon G.Yu., Weinstein L.I. Poranenie elektrickým prúdom a jeho varovanie. - M .: Energoatomizdat, 1986. - 256 p.
6. Pravidlá pre technickú prevádzku elektrární a sietí Ruskej federácie / Ministerstvo palív a energetiky Ruskej federácie, RAO UES Ruska: RD 34.20.501-95. - 15. vydanie, Pererab. a pridajte. - M .: SPO ORGRES, 1996. - 160 p.
7. Pravidlá pre technickú prevádzku elektroinštalácie spotrebiteľov / Štátny energetický dozor Ministerstvo energetiky Ruska. - M .: CJSC Energoservice, 2003. - 392 s.
8. Obabkov V.K. Viackriteriálna efektívnosť výkonnosti sietí 6-35 kV a problém optimalizácie neutrálnych režimov uzemnenia // Režimy neutrálneho uzemnenia sietí 3-6-10-35 kV: Správy vedecko-technickej konferencie. - Novosibirsk, 2000. - str. 33-41.

Vo vysokonapäťových sieťach sú možné tieto typy neutrálneho uzemnenia:

izolované;
- kompenzované;
- odporové uzemnenie s vysokým odporom;
- odporové uzemnenie s nízkym odporom;
- účinné neutrálne uzemnenie.

Je tiež možné kombinovať niekoľko spôsobov pripojenia k zemi, implementované striedavo v komplexe.

Zvážte zase všetky tieto metódy, ich výhody a nevýhody a indikácie na použitie.

Izolovaná neutrálna.

Toto je stále najbežnejšia metóda neutrálneho uzemnenia používaná v sieťach 6-35 kV. Teraz sa postupne nahrádza inými spôsobmi.

Výhodou izolovanej neutrálnej sústavy je prítomnosť malých jednofázových zemných poruchových prúdov (OZZ), s ktorými môže sieť pracovať po určitý čas potrebná na vyhľadávanie a odstránenie škôd. Obvodový prúd má kapacitný charakter. Je to spôsobené prítomnosťou kapacitnej spojky medzi elektrickými zariadeniami, káblovými a nadzemnými vedeniami a zemou. Aktívna zložka prúdu je takmer neprítomná, pretože medzi neutrálom a zemou neexistuje žiadne odporové spojenie.

Nevýhody takýchto sietí prevažujú nad jeho dôstojnosťou. Ak je sieť dostatočne rozvetvená, kapacitné prúdy sa zvyšujú s tým, ako narastá počet elektrických zariadení súčasne pripojených k nej. Nastal okamžik, keď sa prúd stáva tak nápadným, že to všetko a takmer bezprostredne vedie k eskalácii RPF do fázovej fázy.

Režimy neutrálnej úrovne napätia

Okrem toho, keď SEZ prudko zvyšuje napätie na neporušených fázach. Toto sa prejavuje najmä v uzáveroch s prerušovaným oblúkom, ktoré zhasli, keď sínusové napätie prechádza cez nulu. Po opätovnom stúpaní napätia sa oblúk znova rozsvieti.

Pri ostrom zániku oblúka sú kapacity fáz, v ktorých nie je žiadny OZZ, nabité na napätie vyššie ako menovité pracovné napätie. Nasledujúce zapálenie oblúka dáva impulz na ich dodatočný náboj a tak ďalej. Výsledkom je poškodenie izolácie na iných miestach v sieti, ktoré majú oslabovanú izoláciu.

Okrem toho existuje riziko výskytu rezonančných javov v jadrách napäťových transformátorov. Tento jav, nazývaný ferrorezonancia, zaručuje, že zakáže ich primárne vinutie.

Prevádzka transformátorov, v ktorých je izolátor neutrálny, sa odporúča použiť v nerozvetvených sieťach s malou dĺžkou.

Kompenzované neutrálne.

Veľké kapacitné prúdy Ozzy musia byť znížené. Za týmto účelom je sieť s izolovaným neutrálom doplnená nastavením kompenzácie. Jeho štruktúra zahŕňa výkonový transformátor s primárnym vinutím spojeným s hviezdou a s neutrálnym výstupom. Sekundárne vinutie sa niekedy nepoužíva a môže podávať akékoľvek zaťaženie.

Neutrál vyrovnávacieho transformátora je uzemnený cez cievku potlačujúcu oblúk (Petersonova cievka), ktorý je variabilným indukčným reaktorom. Jeho vinutie je umiestnené na magnetickom jadre a je umiestnené v nádrži s olejom, ako bežný transformátor. Nastavenie indukčnosti sa vykonáva buď prepínaním batérií alebo zmenou medzery v magnetickom obvode.

V sieťach 35kV existuje bežný spôsob pripojenia cievky priamo k neutrálnemu napájaciemu transformátoru.

Nastavenie cievky je možné v súlade s kapacitou siete, ale prúd RPG úplne zmizne. Nie je možné ho pripevniť pomocou štandardných ochranných prvkov pozostávajúcich z TTPD a prúdového relé, ktoré reagujú na prúd s nulovou sekvenciou. Na ochranu pred prácou používajte reláciu cievky s nadmernou kompenzáciou.

Použitie kompenzovanej pôdy však nezbavuje sieť nebezpečných prepätí, neodstraňuje problém feromagnetickej rezonancie. Znižuje iba prúdy OZZ. To však môže byť aj škodlivé: nedôsledné poškodenie káblových vedení je v budúcnosti ťažšie nájsť.

Napriek tomu sú kompenzačné zariadenia zabudované do všetkých rozvetvených a rozšírených sietí 6-35 kV RF.

Odporové uzemnenie s vysokým odporom.

Paradoxom je, že mnohé z hlavných vodiacich dokumentov v Ruskej federácii, vrátane PUE, ПТЭЛС a ПТЭЭП, nie sú veľmi podrobné o odporovom uzemení neutrálneho. Hoci jej prínosy sú veľmi hmatateľné.

Existujú dva prípady vysoko odolného uzemnenia. Prvým je inštalácia odporu v neutrálnom transformátore, ktorý je podobný reaktoru na potlačenie oblúkov. Druhým je použitie vinutia spojeného v otvorenom trojuholníku.

Z dôvodu možnosti dlhodobej prevádzky siete s EPZ sa volí uzemnenie s vysokým odporom, pretože odpor odporu je zvolený. Súčasne sa však zachovajú výhody siete s izolovanou neutrálnou cestou: je čas nájsť škodu.

To však znižuje veľkosť prepätia posunom kapacitných fáz sieťového rezistora. To vedie k zrýchleniu ich výboja pri zániku oblúka, čo znižuje hodnotu stropu, na ktorú sa dokážu naplniť.

V dôsledku toho je minimalizované riziko zlyhania izolácie elektrického zariadenia pred prepätím a pravdepodobnosť výskytu ferorezonančných javov je znížená na minimum.

Nízke odporové uzemnenie .

Zníženie odporu odporu je nevyhnutné, ak je potrebné zabezpečiť rýchle odpojenie spojenia s ochranným relé ochranného relé.

To ďalej znižuje množstvo prepätia, čo vedie k zvýšeniu stupňa bezporuchovej prevádzky elektrického zariadenia.

Zvyšovanie prúdu cez rezistor s nízkou impedanciou vedie k potrebe zvýšiť jeho schopnosť odstrániť teplo. Ak to nie je možné, potom sa predpokladá obmedzenie trvania toku prúdu pomocou zariadení na ochranu relé. Pri spustení sa odpor vypne a neutrál sa prepne do izolovaného režimu prevádzky.

Existuje druhá možnosť: prenos neutrálu po vopred určenom čase potrebnom na opravu poškodenia v ochranných zariadeniach relé od nízkej odolnosti až po vysoko odolné uzemnenie.

Režim uzemnenia s nízkym odporom sa niekedy používa v kombinácii s nastaveniami kapacitnej kompenzácie prúdu. V prípade upevnenia núdzového ochranného zariadenia je na sieť krátko pripojený odpor, ktorý pomáha spustiť ochranné zariadenia.

Účinne uzemnené neutrálne .

Priame uzemňovacie obvody transformátorových neutrálov sa používajú v sieťach 110 kV a vyšších. Hlavnou úlohou v tomto režime prevádzky je získať relatívne veľké prúdy OZZ, aby sa uľahčilo ich upevnenie a odpojenie reléovou ochranou.

To však zvyšuje investíciu do usporiadania pozemných slučiek v porovnaní s elektrickými inštaláciami, ktoré majú izolovanú neutrálnu sústavu. A pri podávaní poškodenia z viacerých zdrojov naraz, veľkosť skratového prúdu v umiestnení SPG výrazne prevyšuje ich veľkosť so skratovými fázami medzi fázami.

Aby sa eliminovala táto nevýhoda, neutrálne transformátory pripojené k linke z niekoľkých strán nie sú súčasne pripojené k zemi: spojenie sa uskutočňuje na jednom z nich. Nasledujú operatívni pracovníci zapojení do prevádzky sietí.