Трехфазные сети с изолированной нейтралью. Преимущества и недостатки

Заземленная нейтраль

Режимы работы нейтрали в системах электроснабжения

Изолированная нейтраль – режим работы, при котором нейтраль трансформатора непосредственно не соединяется с землей.

Рис.19. Графическое изображение изолированной нейтрали на схеме

Рис.20. Графическое изображение заземленной нейтрали на схеме

Кроме названных, существует разделение режимов работы нейтрали на: изолированную нейтраль с компенсацией емкостного тока; глухо заземленную нейтраль (непосредственное соединение нейтрали с землей без промежуточных элементов) и эффективно заземленную (соединение с землей через реактор или резистор). Выбор режима работы нейтрали определяется, в основном, поведением системы при наиболее часто встречающихся повреждениях однофазных замыканиях.

Рассмотрим схему трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью, изображенную на рис.21. В качестве примера рассмотрим замыкание фазы С на землю.

Рис.21. Замыкание фазы С на землю в сети с изолированной нейтралью

Векторная диаграмма токов и напряжений изображена на рис.22.

Рис.22. Векторная диаграмма

При замыкании фазы на землю, называемом простым замыканием, ток определяется только емкостным сопротивлением сети. Емкостные сопротивления элементов сети значительно превышают их индуктивные и активные сопротивления, что позволяет при определении тока пренебречь последними.

Из векторной диаграммы следует:

- емкостный ток фазы с до замыкания:

; (37)

- напряжение в фазе а после замыкания:

;(38)

- модуль напряжении фазы а после замыкания:

; (39)

- модуль емкостного тока фаз а и b после замыкания:

; (40)

- ток через место повреждение и ток фазы с:

. (41)

Необходимо отметить то, что емкостные токи обычно малы и не соизмеримы с токами КЗ. Величина емкостного тока определяется емкостью всей электрически связанной сети

Из выражений (37) – (41) можно сделать вывод, что происходит повышение напряжения здоровых фаз при замыкании на землю в раз, где k_з - коэффициент замыкания на землю. В месте замыкания часто возникает перемещающаяся дуга, а та, в свою очередь, вспыхивающие и погасающие перенапряжения.

Рис.23. Перенапряжение в сети.

Из рис.23. видно, что в сети с изолированной нейтралью возможны коммутационные перенапряжения до 4,5U_Ф.

Рассмотрим основные достоинства и недостатки сети с изолированной нейтралью.

Достоинства:

1. Высокая надежность работы электрической сети – до 95% замыканий на землю простые и не требуют отключения.

2. Простота выполнения, а также экономия на устройствах релейной защиты.

Например, допускается не устанавливать трансформатор тока на одну из фаз (обычно фазу b).

4. Невысокие требования к заземляющим устройствам.

Недостатки:

1. Повышение напряжения до линейного.

2. Дуговые коммутационные перенапряжения, что требует повышение уровня изоляции.

3. Наброс реактивной мощности, что изменяет качество потребляемой энергии.

Так для сетей с изолированной нейтралью напряжением 6 – 35 кВ сопротивление заземляющего устройства рассчитывается как

; (42)

При общем заземляющем устройстве сетей 6-10/0,4-0,66 кВ

. (43)

Кроме того, для таких сетей характерно длительное появление напряжения прикосновения и шагового напряжения.

Рис.24 Напряжение растекания

Однако большие величины емкостного тока вызывают расплавление изоляции и переход простого замыкания в КЗ.

Табл.2 Допустимые значения емкостного тока

№ п/п	Класс напряжения, кВ	Допустимое занчение емкостного ток, А
	3 – 6
	15 – 20
	генераторные цепи
	ЛЭП на ж/б опорах

При больших величинах емкостного тока необходима компенсация.

Емкостный ток для кабельных и воздушных линий приближенно будет определен:

; (44)

, (45)

где l_∑ – суммарная длина электрически связанных линий, км;

U – напряжение сети, кВ;

I_с – емкостный ток, А.

Дата добавления: 2014-01-05