Эффективное заземление нейтрали: Чем называют эффективно заземленную нейтраль?

Содержание

что это такое, какие плюсы и минусы у этой схемы

Для передачи электроэнергии на большие расстояния применяют сети высокого напряжения. Безопасная эксплуатация обеспечивается средствами защиты, которая для каждого напряжения своя. В зависимости питающего напряжения применяют различные виды заземления нейтрали. Согласно правилу эксплуатации электроустановок, в сетях до 0,4 КВ применяется глухозаземленная нейтраль. В сетях 0,6-35 кВ для увеличения надежности используется схема с изолированной нейтралью. Для исключения перенапряжения неповрежденных фаз при коротком замыкании одной фазы на землю в линиях 110-1150 кВ применяется эффективно заземленная нейтраль (ЭЗН). Что это такое и в чем особенность данной схемы, мы расскажем читателям сайта Сам Электрик в пределах этой статьи.

Определение эффективно заземленной нейтрали
Требования ПУЭ к сетям
Достоинства и недостатки
Заключение

Определение эффективно заземленной нейтрали

ЭЗН применяется в высоковольтных сетях 110 кВ и более. В случае замыкания фазы на землю, представляет собой однофазное КЗ.

Оно сопровождается значительными токами в месте повреждения, в результате чего срабатывает система защиты с отключением напряжения. Дадим определение, что это такое.

Эффективно заземленная нейтраль — это заземленная нейтраль в сетях трехфазного напряжения выше 1000 В, коэффициент замыкания на землю которой ≤ 1,4.

На ниже приведенном рисунке представлена схема ЭЗН:

Это значит, что при однофазном замыкании на землю, напряжение других, не поврежденных фаз, увеличится на величину, не превышающую значения 1,4.

И рассчитывается по нижеприведенной формуле:

Это имеет большое значение для высоковольтных сетей. Т.к. при такой схеме напряжение неповрежденных фаз не значительно превышает номинальное. А это значит, что нет необходимости увеличивать изоляцию сетей и оборудования.

Эксплуатация сетей с ЭЗН будет обходиться значительно дешевле. При этом следует учитывать, что экономия увеличивается по мере возрастания напряжения в линии.

Требования ПУЭ к сетям

Для сетей с эффективно изолированной нейтралью ПУЭ регламентирует максимальное сопротивление заземления, не превышающего 0,5 Ом. При этом учитывается естественное заземление. А сопротивление искусственных заземлителей не должно быть более 1 Ом.

Это справедливо для установок свыше 1000 В, режим токов КЗ на землю у которых равен или превышает значения 500 А. При этом следует учитывать, что ЭИН и глухозаземленная нейтраль имеют аналогичные схемы без существенных отличий. Такая схема показана на рисунке снизу.

Эффективно заземления нейтраль и глухозаземленная схема заземления позволяют предупредить дуговые перенапряжения. Однако, они относятся к системам с большими токами короткого замыкания на землю (больше или равно 500А).

Для уменьшения токов КЗ используют искусственное увеличение нулевой последовательности. Для этого на подстанции заземляется только часть нейтралей трансформаторов, или нейтрали заземляются через резистор.

В результате увеличивается напряжение на неповрежденных проводниках. К наиболее тяжелым авариям относят межфазное короткое замыкание. При этом, напряжение и токи короткого замыкания будут меньше, чем при однофазном КЗ.

Поэтому расчеты выполняются на основании больших значений, т.е. однофазного короткого замыкания.

Как выглядит однофазное КЗ на рисунке снизу:

Эффективно заземленная нейтраль предназначена для высоковольтных сетей 110 кВ и более. Но допускается использовать такую схему и для напряжения менее 1 000 В. Ее применяют там, где отсутствуют и не предвидится монтаж электроустановок, в которых может возникнуть пожар или устройства, которые могут выйти из строя или взорваться.

Другими словами, ЭЗН применяется в сетях с напряжением менее 1000 В, при условии отсутствия взрыво- и пожароопасных приборов.

Эффективно используются в городских электрических сетях. Особенность работы таких линий заключается в том, что при коэффициенте замыкания на землю менее единицы, можно применить кабель, рассчитанный на напряжение 6 кВ в сетях с напряжением 10 кВ.

Это позволяет передавать большую мощность с коэффициентом 1,73. При этом замена кабеля и коммутационной аппаратуры не требуется.

Достоинства и недостатки

Эффективно заземленная нейтраль применяется в сетях 110 кВ и выше. Она обладает рядом преимуществ.

Главным назначением таких схем являются:

В схемах с ЭЗН происходит стабилизация потенциала нейтрали и исключение вероятности возникновения устойчивых заземляющих дуг и последствий возникающих вследствие КЗ.
При КЗ на землю и переходных процессах, на изоляцию не воздействуют большие напряжения. Что дает возможность применить изоляцию с меньшим запасом прочности. А это в свою очередь дает значительный экономический эффект от применения менее дорогостоящей изоляции, что снижает эксплуатационные затраты сетей.
Применение быстродействующей селективной автоматики. Мгновенная работа защиты не позволяет усугубить возникшую неисправность.

Кроме очевидных достоинств, сети имеют и недостатки.

К ним относятся:

При любом КЗ на землю происходит обесточивание неисправного участка. При этом релейные системы защиты оборудуются средствами автоматического повторного включения. При отключении напряжения средствами автоматики, происходит нарушение бесперебойной подачи напряжения, что негативно сказывается на потребителях. А в некоторых случаях, ответственные потребители, вынуждены устанавливать устройства подачи бесперебойного напряжения.
В момент короткого замыкания возникает повышенный электромагнитный импульс. Он отрицательно влияет на средства связи. Их приходится дополнительно экранировать.
Применение сложных быстродействующих средств защиты.
Выход генератора из синхронизма при значительных токах короткого замыкания. Т.е. в момент КЗ происходит «притормаживание» генератора.
Значительные токи короткого замыкания могу вызвать повреждение кабеля с повреждением изоляции, механическое разрушение изоляторов на ЛЭП, повреждение железа статора генератора в случае пробоя изоляции на землю и т. п.
Возникает опасность поражения людей электрическим током вследствие повышенного и шагового напряжения при коротком замыкании на землю.
Изготовление заземляющих устройств. Отсутствие дублирующего заземления может оставить оборудование без защиты, если произойдет обрыв нейтрального провода.

Заключение

Принцип работы сетей с эффективно заземленной нейтралью можно кратко описать так. Основная часть замыканий на землю сопровождающаяся большими токами КЗ, самоустраняется после отключения напряжения. После автоматического повторного включения напряжения в ЛЭП, режим работы линии восстанавливается.

Заземление только части трансформаторов позволяет уменьшить токи КЗ. Так, если на подстанции смонтированы два трансформатора, то к заземляющему устройству подключают только один.

Эффективно заземленная нейтраль — это трехфазная электролиния

Поделиться на Facebook

Поделиться в ВК

Поделиться в ОК

Поделиться в Twitter

Поделиться в Google Plus

Содержание:

1 Разновидности нейтралей в многовольтных электросетях
2 Пути заземления в электросетях до 1 кВ
3 Методы включения нейтрали

Эффективно заземленная нейтраль — электросеть трехфазного типа с отношением замыкания на землю, равноценный показателю менее или равному 1,4 в электросетях с напряжением более 110 кВ.

Разновидности нейтралей в многовольтных электросетях

Многовольтные линии электропередач применяют с целью транслировать электроэнергию на значительные расстояния. Чтобы деятельность системы была безопасной, подключают защитные средства. Одно из таких — различные виды заземления нейтрали (или шины).

В многовольтных схемах, где напряжение превышает 1 кВ, отличают следующие разновидности:

Изолированная. Используется в схемах до 6-35 кВ. Призвана повысить надежность снабжения электричеством.
Компенсированная. Изолированная шина с дополнительным подключением компенсации. Призвана снизить емкостные ОЗЗ-токи. Заземление происходит посредством катушки Петерсона (реактора с вариативной индуктивностью).
Эффективно заземленная. Призвана увеличить ОЗЗ-токи, смягчив их фиксацию и приостановив релейное предохранение.
Низкоомный резистивный тип. Применяется с целью уменьшить резисторное сопротивление, обеспечив быстрое отключение от ОЗЗ релейной защитой.
Высокоомный резистивный подвид. В подобном случае резисторное сопротивление подбирается с целью обеспечить возможность долгую активность электросети с ОЗЗ.

Преимущество изолированной нейтрали — обеспечение малых ОЗЗ-токов (однофазного замыкания на землю), с которыми сеть взаимодействует в течение периода, нужного для поиска и ликвидации нарушений. Однако если электросеть довольно разветвленная, увеличивается объем подключенного к сети оборудования, что приводит к возрастанию емкостных токов. В конце концов наступает момент, когда сила электротока вызывает перерастание ОЗЗ в межфазное. По этой причине изолированную шину рационально применять слаборазветвленных электросетях небольшой протяженности.

Эффективно заземленная нейтраль это дополнительные расходы на контуры подсоединения. Особенно если сравнивать со схемой изолированной нейтрали. Кроме того, повреждения питаются от нескольких источников сразу, показатели ОЗЗ и КЗ-тока начинают превосходить их объемы в случае междуфазных КЗ. Чтобы избежать данного недочета, трансформаторные нейтрали не соединяют с землей единовременно — подсоединение происходит лишь на одной из сторон. За это ответственны работники сетевой эксплуатации.

Систему эффективного подключения изредка используют в схемах менее 1000 В, но только если в них нет пожароопасных приборов.

Использование высокоомного резистивного соединения увеличивает время на поиск неполадок. Показатели перенапряжения за счет шунтирования емкостей сетевых фаз при этом понижаются. Это способствует уменьшению вероятности проблем с изоляцией оборудования и снижает риск феррорезонансных явлений.

Пути заземления в электросетях до 1 кВ

В электросетях с токонапряжением менее 1000 В подключают данные виды заземления нейтрали:

TN. Глухое подсоединение, посредством которого подключены проводящие элементы открытого типа (ОПЧ). Заземление называют глухим, когда нейтраль подсоединяется напрямую к прибору заземления (например, сваркой) либо через приборы с небольшой сопротивляемостью (например, токовый трансформатор). В системах с токонапряжением менее 1 кВ к нейтрали глухого подсоединения прибегают с целью питания трех- и однофазных нагрузок.
IT. Генераторная шина (или трансформаторов) подсоединена посредством систем с высокими показателями сопротивляемости. Открытые проводные элементы заземлены отдельно. Подобная схема не подходит для жилых построек. К ней прибегают при обстоятельствах, когда при первоначальном замыкании на землю прерывание питания не нужен. Как пример — электроаппаратура с повышенными требованиями к надежности электроснабжения.
TT. Нейтраль электропитания глухозаземлена. ОПЧ подсоединены устройством, которое не контактирует с шиной электроисточника. Другими словами, PE-проводник формируется непосредственно у потребителя, а не берет начало в источнике питания.

Как расшифровывать буквы:

Начальная говорит о пути заземления нейтрали: T — глухое, I — изолированное.
Вторая демонстрирует метод подсоединения ОПЧ: N — посредством нейтрали электропитания глухозаземленного типа (neutral), T — отдельно от источника электропитания.
Кроме того TN-тип включает три подвида: TN-S, -C и -C-S. Где «С» и «S» означают «combine» и «separe» соответственно. Буквы указывают на наличие централизации или разъединения в электропроводе нулевого предохранительного и действующего проводника (PE и N соответственно).

Методы включения нейтрали

Для электросетей от 6 до 35 кВ прибегают к нижеприведенным способам заземления нейтрали:

Подсоединение к ЗУ напрямую. Последнее установлено прямо у многовольтной опоры или вблизи проводки (подключение глухого типа).
Подключение посредством компенсатора либо же дугогасящего реактора (компенсированный тип).
Монтаж резистора в трансформаторную шину (первый путь подключения при высокоомном заземлении).
Подключение общей точки напрямую к земле (в случае сетей с эффективно заземленной нейтралью). Создает оптимальную обстановку для токового потока в землю. Относят к слишком бюджетозатратным.

Применение обмотки с подсоединением к разомкнутому треугольнику (второй путь подключения при подсоединении высокоомного вида).
Отсутствие подсоединения к ЗУ в пределах предохраняемой линий (изолированный вариант).

Каждое из приведенных подключений должно быть обеспечено повторным заземлением на стороне ЗУ. Это обеспечит безопасность эксплуатации электричества. В противном случае при непредусмотренном обрыве нейтрального проводника аппаратура останется без защиты.

Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓

Поделиться на Facebook

Поделиться в ВК

Поделиться в ОК

Поделиться в Twitter

Поделиться в Google Plus

Твердое заземление или Эффективное заземление | Преимущества

Когда нейтральная точка 3-фазной системы (например, 3-фазного генератора, 3-фазного трансформатора и т. д.) напрямую соединена с землей (т. Заземление или эффективное заземление.

На рис. 26.11 показано жесткое заземление нейтральной точки. Поскольку нейтральная точка напрямую соединена с землей через провод, нейтральная точка удерживается под потенциалом земли при любых условиях. Следовательно, в условиях неисправности напряжение любого проводника относительно земли не будет превышать нормальное фазное напряжение системы.

Надежное заземление нейтрали имеет следующие преимущества:

1. Нейтраль эффективно удерживается при потенциале земли.

2.. Когда замыкание на землю происходит на любой фазе, результирующий емкостный ток I _C находится в противофазе с током замыкания I _F . Два потока полностью компенсируют друг друга. Таким образом, не может возникнуть замыкание на землю или перенапряжение. Рассмотрим замыкание на землю в линии B, как показано на рис. 26.12. Емкостные токи, протекающие по здоровым фазам R и Y, равны I _R и I _и соответственно. Результирующий емкостной ток I _C представляет собой векторную сумму I _R и I _y . В дополнение к этим емкостным токам источник питания также обеспечивает ток короткого замыкания I _F . Этот ток короткого замыкания пойдет от точки повреждения к земле, затем к нейтральной точке N и обратно к точке повреждения через неисправную фазу. Путь I _C емкостной, а I _F индуктивный. Два тока находятся в противофазе и полностью компенсируют друг друга. Следовательно, не может возникнуть явление замыкания на землю или условия перенапряжения.

3. При замыкании на землю на любой фазе системы напряжение фаза-земля неисправной фазы становится равным нулю. Однако напряжения между фазой и землей оставшихся двух здоровых фаз остаются при нормальном фазном напряжении, поскольку потенциал нейтрали фиксируется на уровне потенциала земли. Это позволяет изолировать оборудование по фазному напряжению. Поэтому происходит экономия на стоимости оборудования.

4. Становится проще защищать систему от замыканий на землю, которые часто возникают на линии. Это позволяет легко управлять реле замыкания на землю.

Ниже перечислены недостатки сплошного заземления:

1. Поскольку большинство неисправностей в воздушной системе связаны с замыканием фазы на землю, система должна выдерживать большое количество сильных ударов. Это приводит к тому, что система становится нестабильной.

2. Жесткое заземление приводит к большим токам замыкания на землю. Поскольку неисправность должна быть устранена автоматическими выключателями, большие токи замыкания на землю могут вызвать подгорание контактов автоматического выключателя.

3. Повышенный ток замыкания на землю приводит к большим помехам в соседних линиях связи.

Применение:

Твердое заземление обычно используется там, где импеданс цепи достаточно высок, чтобы удерживать ток замыкания на землю в безопасных пределах. Данная система заземления применяется на напряжение до 33 кВ с суммарной мощностью не более 5000 кВА.

Что такое заземление нейтрали? — Определение, типы и преимущества

23 ноября 2021 г.

Заземление нейтрали представляет собой не что иное, как соединение нейтрали системы питания, вращающейся машины или трансформатора с землей напрямую или через некоторые элементы цепи. Трехфазная система может работать двумя способами: это система с незаземленной или изолированной нейтралью и система с заземленной или заземленной нейтралью (т. Е. Заземление нейтрали).

Незаземленная или изолированная нейтральная система:

В этой системе нет соединения между нейтралью системы и землей, т. е. нейтраль изолирована от земли, как показано ниже. В действительности существует емкостная связь между проводниками и между каждым проводником и землей.

Однако с этой системой связаны технические и эксплуатационные проблемы.

Ниже приведены недостатки системы с незаземленной нейтралью,

При замыкании на землю одной линии напряжение относительно земли здоровых фаз становится равным полному значению линии. Это может привести к пробою изоляции и даже к серьезным межфазным замыканиям.
Присутствует неисправность из-за замыкания на землю.
Всплеск напряжения из-за удара молнии не может найти путь к земле для разряда, что приводит к повреждению оборудования в энергосистеме.
Трудно обнаружить замыкание на землю в системах с незаземленной нейтралью. Таким образом, релейная защита от замыканий на землю усложняется.

Из-за вышеуказанных недостатков незаземленные системы обычно не используются, и эти проблемы можно решить с помощью системы с заземленной нейтралью.

Заземление нейтрали или система с заземленной нейтралью:

Необходимость заземления нейтрали:

В настоящее время наблюдается тенденция к эффективному заземлению систем, поскольку в случае крупных городов и промышленных районов непрерывность питания настолько важна, что линии или двунаправленные подачи являются обязательными. Мгновенное отключение линии в таких системах не повлияет на непрерывность питания, поскольку доступны дополнительные цепи.

Для этого к этим линиям может быть привязано крупногабаритное оборудование. Следовательно, затраты на грозозащитные разрядники и затраты на изоляцию трансформаторов и другого оборудования должны быть минимальными.

Это можно сделать только с помощью эффективного заземления, поскольку по сравнению с другими типами систем с заземлением системы с эффективным заземлением менее затратны для всех рабочих напряжений, так как напряжение здоровых фаз при замыкании на землю не превышает 80% линейное напряжение, тогда как в случае других заземлений напряжение здоровых фаз возрастает примерно до 100% линейного напряжения.

Таким образом, для обеспечения надежности и эффективной защиты современные электрические цепи эффективно заземляются. В системе с заземленной нейтралью или заземлением нейтрали нейтраль системы подключается к земле или земле, как показано на рисунке ниже.

Преимущества заземления нейтрали :

Ниже перечислены преимущества заземления нейтрали,

Нейтральная точка эффективно удерживается в нейтральном положении, т. е. нейтральная точка стабильна при любых условиях.
Поскольку нейтральная точка не смещена, напряжение здоровых фаз относительно земли остается на нормальном уровне, в отличие от незаземленной системы, где напряжения здоровых фаз при замыкании на землю увеличиваются в √3 раза от нормального значения.
В системе с заземлением нейтрали исключены скачки напряжения, вызванные дуговым разрядом заземления, благодаря чему срок службы изоляции в этой системе продлевается. Следовательно, техническое обслуживание, ремонт и поломки сокращаются. Кроме того, улучшается непрерывность поставок.
Перенапряжения из-за статических зарядов и грозовых перенапряжений немедленно отводятся на землю, не вызывая помех.
Ток замыкания на землю, протекающий через цепь заземления нейтрали, делается почти равным и противоположным емкостным токам линии на землю здоровых фаз. Таким образом, замыкания на землю гасятся, а выбросы перенапряжения из-за замыканий на землю предотвращаются.
При заземлении нейтрали доступный ток замыкания на землю достаточен для срабатывания реле замыкания на землю. Это упрощает работу реле замыкания на землю в системе с заземлением нейтрали.
Защитное устройство селективного типа может быть установлено в системе с заземлением нейтрали.
Ток замыкания на землю можно контролировать, используя сопротивление или реактивное сопротивление в цепи заземления нейтрали.
Благодаря ограничению дуговых замыканий повышается надежность работы, а также предотвращается ненужное срабатывание автоматических выключателей.
В системах с заземлением нейтрали безопасность персонала и оборудования повышается благодаря срабатыванию предохранителей или реле при замыканиях на землю и ограничению напряжений.
Увеличение срока службы оборудования, машин и установок достигается за счет ограничения напряжения. Отсюда и общая экономия.

Типы заземления нейтрали:

Различные методы заземления нейтрали системы:

Твердое заземление. В этом методе нейтраль напрямую соединена с землей через провод с пренебрежимо малым сопротивлением и реактивным сопротивлением.
Заземление по сопротивлению — в этом методе между цепью, соединяющей нейтраль и землю, вставляется резистор, чтобы ограничить ток замыкания на землю до более безопасного значения.
Дугогасящая катушка (катушка Петерсона) Заземление. В этом методе используется реактор с железным сердечником, подключенный между нейтральной точкой и землей.
Реактивное заземление. В этом методе нейтральный провод подключается к земле через реактивное сопротивление.
Заземление трансформатора напряжения. Здесь первичная обмотка трансформатора напряжения подключается между нейтралью и землей, а вторичная обмотка подключается к реле через низкоомный резистор.
Заземляющие трансформаторы (зигзагообразный трансформатор) — В этом типе используется трехфазный сухой автотрансформатор с воздушным охлаждением без вторичной обмотки.
Эффективное заземление нейтрали: Чем называют эффективно заземленную нейтраль?