Режим работы нейтрали в сетях напряжением 110 кВ и выше

Лекция 17

Как известно, в технике сильных токов для выработки, передачи и распределения эл. энергии применяется исключительно 3-ёхфазная система. Поэтому при выборе схем соединения обмоток генераторов, трансформаторов, эл. двигателей возникает вопрос как их соединять: в треугольник или звезду, а если в звезду – то с изолированной нейтралью или с глухозаземленной.

Далее мы покажем, что этот вопрос связан и с капитальными вложениями в электропередачу и с безопасностью обслуживания эл. установок.

Рассмотрим систему, работающую с изолированной нейтралью (рис. 1). Такая система применяется в эл. сетях 6, 10 и 35 кВ.

Рис. 1

В нормальном режиме имеют место следующие соотношения между токами:

,

,

,

также .

Векторная диаграмма токов и напряжений представлена на рис. 2.

Рис. 2

Емкостные токи , , определяются суммарной емкостью всех присоединенных к источнику линий.

При замыкании на землю одной фазы, например С, векторная диаграмма приобретет вид, показанный на рис. 3. Напряжение становится равным нулю, а в других возрастают в раз.

Рис. 3

Как следует из диаграммы емкостной ток в поврежденной фазе увеличивается и может представлять опасность для эл. установки. Возникающая при этом дуга при больших токах замыкания может вызвать пожар железа в/в эл. двигателей, произвести другие разрушения, поэтому с токами замыкания надо бороться. Другим последствием такого режима является увеличение напряжения в 2-ух других фазах. Но, как показывает практика, в системах 6, 10 и 35 кВ всегда есть запас электрической прочности и увеличение напряжения в раз для них не опасно.

А в целом, возникающий режим замыкания на землю одной фазы, не требует быстрого отключения и с этой т. зр. обеспечивает достаточно высокий уровень надежности питания потребителей по сравнению с системами с глухозаземленной нейтралью, где такой режим есть режим однофазного К.З., требующий отключения.

Для определения величины емкостного тока – тока замыкания на землю используют следующие эмпирические формулы:

- для воздушных ЛЭП и

- для кабельных,

где - длина всех электрических связанных ЛЭП, отходящих от источника питания, в км;

- ном. напряжение эл. сети.

Есть и обобщенная формула:

.

В разветвленных кабельных сетях значение тока может достигать нескольких десятков ампер, что, как уже упоминалось, может приводить к повреждениям эл. установок. Поэтому встает вопрос: нельзя ли ограничить его величину?

Для этой цели в нейтраль источника включают дроссель для компенсации емкости как показано на рис. 4 а и на векторной диаграмме 4 b.

Рис. 4

Если же обмотки источника питания включены не в звезду, а в треугольник, то для компенсации устанавливается специальный трансформатор.

В сетях с изолированной нейтралью для повышения надежности используется контроль изоляции с использованием трансформатора напряжения типа НТМИ, одна из обмоток которого соединена в разомкнутый треугольник.

В нормальном режиме напряжение на этой обмотке равно нулю, а при замыкании любой из фаз на землю оно появляется и используется для подачи сигнала.

В кабельных сетях для целей защиты от режимов замыкания на землю широко используются специальные трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТНП, надеваемые на кабель. На его вторичной обмотке ток появляется только при нарушении симметрии, т.е. при возникновении однофазного замыкания на землю.

Сети напряжением 110 кВ и выше работают с глухозаземленной нейтралью. В таких системах замыкание одной фазы на землю приводят к однофазному К.З., что вызывает отключение участка сети, что несомненно снижает уровень надежности таких систем по сравнению с рассмотренными выше. Однако с учетом того, что сети 110 кВ и выше, как правило, выполняются двухцепными, т.е. резервируемыми, отключение одной цепи не приводит к перерыву эл. снабжения.

Главное же преимущество таких систем заключается в том, что не требуется усиливать изоляцию ЛЭП на случай замыкания на землю, т.к. повышение напряжения в раз на двух оставшихся неповрежденными фазами в них исключено. Это позволяет получить большую экономию капиталовложений. Причем, чем выше напряжение – тем больше.

В заключение отметим, что в эл. установках низкого напряжения (до 1000 В) вопрос выбора режима работы нейтрали связывается исключительно с задачами обеспечения лучшей электробезопасности.

Рекомендуемая литература:

1. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. Мастерство, 2001 г.

2. Лыков Ю.Ф. Режим нейтрали. СамГТУ, 2002 г.

Дата добавления: 2014-01-07