Режим нейтрали сетей различных напряжений: Режимы нейтрали электрических сетей

Режимы нейтрали электрических сетей

Подробности

Категория: Подстанции

• подстанции
• нейтраль
• сети
• среднее напряжение
• режимы работы

Содержание материала

• Режимы нейтрали электрических сетей
• Напряжения и токи при однофазном замыкании на землю
• Установившееся однофазное замыкание на землю
• Переходные процессы при замыкании на землю
• Перемежающееся дуговое замыкание на землю
• Преимущества и недостатки работы некомпенсированной сети с изолированной нейтралью
• Сеть с заземлением нейтрали через высокоомное активное сопротивление
• Компенсированная сеть
• Нормальный режим работы компенсированной сети, преимущества
• Сети с эффективным заземлением нейтрали
• Сопротивления трех последовательностей элементов сети
• Феррорезонансные процессы в электрических сетях при замыкании фазы на землю
• Феррорезонансные процессы в сети, возникающие при ее исправном состоянии
• Нагруженный ФНПП при учете потерь в его обмотках и магнитопроводах
• Мероприятия по ограничению феррорезонансных процессов в сети
• Феррорезонансные процессы в сетях, нормально работающих с глухозаземленной нейтралью
• Способы выполнения заземления нейтрали некомпенсированных сетей
• Эффективное заземление нейтрали электрических сетей
• Автоматическое замыкание на землю поврежденной фазы
• Развитие принципов выполнения дугогасящих аппаратов
• Конструкции дугогасящих реакторов
• ДГР с переключением ответвлений обмотки под напряжением
• Преимущества и недостатки ДГР различных типов
• Принципы автоматической настройки компенсации емкостного тока основной частоты
• АНК по фазовым характеристикам сети
• Компенсация активной и гармонических составляющих тока замыкания на землю
• Преимущества и недостатки основных принципов и устройств компенсации тока замыкания на землю
• Ограничение напряжения нейтрали в компенсированной сети
• Влияние режимов нейтрали на технико-экономические показатели электрической сети
• Режим нейтрали и надежность электроснабжения потребителей
• Влияние режимов нейтрали на условия безопасности в электрических сетях
• Влияние режимов нейтрали на выполнение устройств селективной защиты от замыканий на землю
• Выбор режимов нейтрали в сетях
• Список литературы

Страница 1 из 34

Игорь Моисеевич СИРОТА,

Станислав Нестерович КИСЛЕНКО, Александр Михайлович МИХАЙЛОВ
РЕЖИМЫ НЕЙТРАЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ — Киев: Наук. думка, 1985.

В монографии показано влияние режимов нейтрали на важнейшие показатели работы электрических распределительных сетей различных напряжений. Изложены основные принципы работы сетей с изолированной, заземленной через активное сопротивление, эффективно заземленной нейтралью и с компенсацией емкостных токов замыкания на землю. Описаны принципы автоматического регулирования индуктивности реакторов. Представлены конструкции заземляющих устройств активных сопротивлений, дугогасящих реакторов с изменяющимся зазором, подмагничиванием, тиристорным переключением витков и др. Значительное внимание уделено теории, расчету и методам предотвращения феррорезонансных процессов, возникающих в сетях при неблагоприятном режиме нейтрали. Рассмотрены требования к селективной релейной защите и сигнализации замыканий на землю в электрических сетях в зависимости от режимов нейтрали.
Для научных и инженерно-технических работников, занятых в области электроэнергетики.

Многие важные технические и экономические показатели электрических сетей существенно зависят от того, работает ли сеть с изолированной нейтралью или с заземлением нейтрали через сопротивление того или иного вида. Режимы нейтрали непосредственно влияют на стоимость изоляции линий и оборудования, а также заземляющих устройств; на возможность развития повреждений и износ оборудования сети при однофазных замыканиях на землю; на надежность электроснабжения потребителей; на возможность возникновения в сети опасных феррорезонансных и резонансных процессов; на условия безопасности обслуживания электроустановок; на выполнение и функционирование устройств защиты от замыканий на землю. При современных высоких требованиях, предъявляемых к показателям работы электрических сетей различного назначения всех напряжений, правильный выбор режима нейтрали и его осуществление в различных условиях имеют большое принципиальное и практическое значение.

Вопросы режимов нейтрали обсуждались на общих и специальных научно-технических конференциях [40, 42, 81, 82] и совещаниях.
За время существования электрических сетей режимы нейтрали в разных странах несколько раз пересматривались. В трехфазных сетях напряжением до 1000 В применялось как глухое заземление нейтрали, так и работа сети с полностью изолированной нейтралью. Еще в начале 30-х годов в нашей стране сети 220/127 В работали с изолированной нейтралью. При этом для предотвращения возникающей опасности в случае пробоя обмотки высокого напряжения питающего понижающего трансформатора на сторону низкого напряжения предусматривалось включение пробивного предохранителя между нейтралью обмотки низкого напряжения и землей. Однако в связи с трудностью контроля исправности этих предохранителей на многочисленных трансформаторах в протяженных сетях, а также в связи с переходом на повышенное напряжение 380/220 В в них перешли на глухое заземление нейтрали. Режим изолированной нейтрали сохранялся только в сетях, питающих установки с повышенной опасностью.

На протяжении многих лет сети высокого напряжения до 110 кВ, И иногда и до 220 кВ включительно работали с нейтралью, заземленной через активное сопротивление или ненастроенную индуктивную катушку. Иногда катушка и резистор соединялись параллельно.

В некоторых случаях при однофазном замыкании на землю применялось автоматическое замыкание на землю (шунтирование) поврежденной фазы (АЗФ). Однако оно не получило широкого распространения, по-видимому, из-за несовершенства существовавшей коммутационной аппаратуры.
В сетях напряжением 110 кВ и более применялось и широко применяется до настоящего времени глухое заземление нейтрали. Для ограничения токов однофазного короткого замыкания (к. з.) на землю обычно глухо заземляют нейтрали не всех, а лишь части трансформаторов, работающих в таких сетях. Широко применяется также так называемое аффективное заземление нейтрали через активное или индуктивное сопротивление. При эффективном заземлении напряжения относительно земли неповрежденных фаз в случае однофазного металлического (глухого) замыкания на землю не должны превышать 0,81ном, т. е. увеличиваются не более чем в 0,8-1,73≈1,38 раза по сравнению с нормальным режимом при номинальных напряжениях.

С начала 20-х годов (в нашей стране с начала 30-х годов) до настоящего времени в сети напряжением до 35 кВ, а в некоторых случаях (за рубежом) и до 110 кВ включительно широкое распространение получили дугогасящие реакторы (катушки), компенсирующие емкостный ток однофазного замыкания на землю. Вместе с тем в ФРГ и некоторых других странах 50—60-е годы были периодом отказа от дугогасящих реакторов (ДГР) и компенсации.
В США и частично в Великобритании в течение ряда лет практиковалось глухое заземление нейтрали в сетях всех напряжений. Однако начиная с 40-х годов и в этих странах все чаще стали переходить к компенсации емкостных токов замыкания на землю, а также к заземлению нейтрали через резисторы. Следует заметить, что в зарубежных странах обычно не встречало возражений получающееся в результате заземления через резистор наложение как в компенсированных, так и в некомпенсированных сетях довольно больших активных токов замыкания на землю (порядка нескольких десятков, а иногда и сотен ампер).

В последние годы за рубежом снова возникла тенденция к отказу от компенсации емкостных токов в сетях средних напряжений и к заземлению нейтрали через высокоомное сопротивление, при котором активная составляющая тока замыкания на землю ограничивается до небольших значений — порядка нескольких ампер [127, 128].
В нашей стране, начиная с послевоенных лет, сети 6, 10, 35 кВ при небольших емкостных токах замыкания на землю работают с полностью изолированной нейтралью, а при превышении определенный значений этих токов — с заземлением нейтрали через ДГР. Имеется также опыт заземления нейтрали (в сетях 6—10 кВ открытых горных разработок с емкостным током порядка нескольких ампер) через трансформаторы напряжения е замкнутой накоротко обмоткой, соединенной в треугольник.

В сетях напряжением 110 кВ и более обычно применяется глухое заземление всех или части нейтральных точек трансформаторов и автотрансформаторов. Иногда выполняется также эффективное заземление нейтрали через резисторы или реакторы. В сетях напряжением до 1000 В при отсутствии установок с повышенной электроопасностью нейтраль заземляется наглухо, а при наличии таких установок оставляется полностью изолированной или в некоторых случаях заземляется через ДГР. В некоторых сетях с полностью изолированной нейтралью (пока главным образом на опытных установках) проводится автоматическое замыкание на землю поврежденной фазы с помощью вакуумных выключателей, тиристоров н других коммутационных аппаратов.
В действующих нормативных материалах, вышедших в последние годы, требования к режимам нейтрали электрических сетей напряжением выше 1000 В и некоторые формулировки подверглись уточнениям. Следует заметить, что в этих материалах отсутствует применявшееся ранее понятие о сетях с большим и малым током замыкания на землю.

Согласно новому стандарту [19] трехфазные электрические сета в зависимости от их режима нейтрали разделяются на сети с изолированной и заземленной нейтралью. Сетью с изолированной нейтралью считается такая, в которой ни одна из нейтралей генераторов и силовых трансформаторов не имеет соединения с землей, за исключением соединений через приборы измерения, защиты, сигнализации, ДГР и другие аппараты с большим сопротивлением. Очевидно, согласно этому определению, сеть с компенсацией емкостных токов замыкания на землю (компенсированная сеть) является частным случаем сети с изолированной нейтралью. Электрической сетью с заземленной нейтралью считается такая сеть, в которой хотя бы одна из нейтралей генераторов или силовых трансформаторов заземлена непосредственно или через устройство с малым сопротивлением по сравнению С сопротивлением нулевой последовательности сети.
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) [76] работа электрических сетей напряжением 3—35 кВ должна предусматриваться с изолированной или заземленной через ДГР нейтралью. Компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в сетях напряжением 3—20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ — более 10 А; в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях, при напряжении 3—6 кВ — более 30 А, при напряжении 10 кВ—более 20 А, при напряжении 15—20 кВ — более 15 А; в схемах напряжением 6—20 кВ блоков генератор—трансформатор (на генераторном напряжении)—более 5 А.

При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применение не менее двух заземляющих ДГР.
К сетям с заземленной нейтралью относится сеть с эффективно заземлённой нейтралью, в которой нормируется так называемый «коэффициент замыкания на землю», под которым понимается наибольшее отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания. Следует заметить, что в ряде работ [8, 52, 64] указанное отношение не вполне удачна именовалось «коэффициентом заземления».

В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) [76] электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная электрическая сеть напряжением более 1000 В, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4. Эффективное заземление нейтрали является обязательным в сетях напряжением 110 кВ и выше. Согласно Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей [79] в таких сетях разземление нейтрали обмоток трансформаторов напряжением 110—220 кВ, а также выбор действия релейной защиты и системной автоматики должны осуществляться таким образом, чтобы при различных оперативных и автоматических отключениях не выделялись участки сети без трансформаторов с заземленными нейтралями. Согласно ПУЭ [77] в сетях с изолированной нейтралью предусматривается селективная защита от однофазных замыканий на землю, действующая на сигнал или, когда это необходимо по требованиям безопасности, на отключение без выдержки времени. Обычно при действии защиты на сигнал допускается работа сети с замыканием фазы на землю в течение не более двух часов.
В новых нормативных материалах остались без изменений существовавшие ранее требования к режимам нейтрали в сетях напряжением до 1000 В.

Накопленный в нашей стране и за рубежом многолетний опыт эксплуатации электрических сетей, а также проведенные в различных организациях исследования указывают на необходимость критического подхода к некоторым вопросам выполнения режимов нейтрали.
В главах I—VII настоящей книги рассматриваются особенности работы сетей при основных режимах нейтрали, а в главах VIII— XI — вопросы практической реализации этих режимов. В главе XII подводятся итоги всего рассмотрения и сделана попытка определить целесообразные режимы нейтрали.

Предисловие и гл. I—VII и XII написаны И. М. Сиротой, а гл. VIII—XI — совместно С. Н. Кисленко и А. М. Михайловым.

• Вперёд

• Назад
• Вперёд

org/BreadcrumbList»>
• Вы здесь:  
• Главная
• Архив
• Подстанции
• Конденсаторные установки для повышения коэффициента мощности

Еще по теме:

• Коммунальные предприятия против «выскочек края сети»
• Решение режимных задач электрических сетей 6—35 кВ на ЭВМ
• Мероприятия по повышению пропускной способности городской сети
• Эксплуатация городской сети
• Защита сельских сетей от кз

В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы:

1)
сети с незаземленными (изолированными)
нейтралями;
2) сети с резонансно-заземленными
(компенсированными) нейтралями;
3)
сети с эффективно заземленными
нейтралями;
4) сети с глухозаземленными
нейтралями.

Согласно требованиям Правил устройства электроустановок (пуэ, гл. 1.2).

   Сети
с номинальным напряжением до 1 кВ,
питающиеся от понижающих трансформаторов,
присоединенных к сетям с Uном > 1 кВ,
выполняются с глухим заземлением
нейтрали.
   Сети с Uном до 1
кВ, питающиеся от автономного источника
или разделительного трансформатора
(по условию обеспечения максимальной
электробезопасности при замыканиях на
землю), выполняются с незаземленной
нейтралью.
   Сети с Uном = 110
кВ и выше выполняются с эффективным
заземлением нейтрали (нейтраль заземляется
непосредственно или через небольшое
сопротивление).
   Сети 3 —
35 кВ, выполненные кабелями, при любых
токах замыкания на землю выполняются
с заземлением нейтрали через резистор.
   Сети 3—35 кВ, имеющие
воздушные линии, при токе замыкания не
более 30 А выполняются с заземлением
нейтрали через резистор.

Компенсация емкостного тока на землю необходима при значениях этого тока в нормальных условиях:

• в сетях 3 — 20 кВ с железобетонными и
  металлическими опорами ВЛ и во всех
  сетях 35 кВ — более 10 А;

• в сетях, не имеющих железобетонных или
  металлических опор ВЛ:
  при напряжении
  3 — 6 кВ — более 30 А;
  при 10 кВ — более 20
  А;
  при 15 — 20 кВ — более 15 А;

• в схемах 6 — 20 кВ блоков генератор —
  трансформатор — более 5А

При токах замыкания на землю более 50 А
рекомендуется установка не менее двух
заземляющих дугогасящих реакторов.

Общие точки обмоток генераторов или
трансформаторов, соединенных в звезду,
называются нейтралями установок. От
вида связи нейтралей шин и трансформаторов
с землей в значительной степени зависит
уровень изоляции электроустановок и
выбор аппаратуры, перенапряжения и
способы их ограничения, требования к
защитам от коротких замыканий, безопасность
работ в электрических сетях,
капиталовложения, надежность работы и
т.п.
Заземление нейтралей, обусловленное
режимом работы электрической сети,
называется рабочим (защитное заземление
в отличие от рабочего обеспечивает
безопасность работы персонала, а
грозозащитное — необходимые условия
для функционирования систем защиты от
перенапряжений).
В зависимости от
режима нейтрали электрические сети
разделяют на четыре группы: с незаземленными,
резонансно-заземленными, эффективно
заземленными и глухозаземленными
нейтралями.
В нашей стране к первой
и второй группам относят сети напряжением
3-35 кВ, в которых нейтрали трансформаторов
или генераторов изолированы от земли
или заземлены через дугогасящие катушки,
к третьей группе — сети высокого и
сверхвысокого напряжений (110 кВ и выше),
нейтрали которых соединены с землей
непосредственно или через небольшое
активное сопротивление, к четвертой —
сети 220 и 380 кВ.
Режим работы нейтрали
определяет значение тока замыкания на
землю, который протекает через нейтраль
в результате аварийного режима (обрыв
провода, пробой изоляции), когда одна
или несколько фаз имеют электрический
контакт с землей.
Сети, в которых токи
однофазного замыкания на землю менее
500 А, называют сетями с малыми токами
замыкания на землю (сети с незаземленными
и резонансно-заземленными нейтралями),
а те сети, в которых более 500 А — сетями
с большими токами замыкания на землю
(сети с глухо- и эффективно заземленными
нейтралями).
В сетях с незаземленными
нейтралями возможны однофазные замыкания
на землю, которые опасны для людей и
животных и, кроме того, они могут
переходить в междуфазные короткие
замыкания. Поэтому в этих сетях
предусмотрены специальные сигнальные
устройства, извещающие персонал о
возникновении однофазных замыканий на
землю. Отыскание места повреждения
должно начинаться немедленно и устраняться
в кратчайший срок.
В сетях 3-35 кВ для
уменьшения тока замыкания на землю
заземляют нейтрали через дугогасящие
катушки (вторая группа электрических
сетей). Этот ток, компенсируемый
индуктивным током катушки, не будет
протекать через место замыкания на
землю, благодаря чему дуга в месте
повреждения не появляется и опасные
последствия, связанные с ней, устраняются.
При глухом и эффективном заземлениях
нейтрали в сетях 220 и 380 В, а также 110 кВ
и более во время однофазных замыканий
на землю напряжение на неповрежденных
фазах составляет 0,8 междуфазного
напряжения в нормальном режиме работы
в отличие от сетей с незаземленной
нейтралью, в которых при этом режиме
напряжение неповрежденных фаз возрастает
в л/зраз. В момент замыкания на землю
линия отключается.
Распределительные
сети напряжением 6-10 кВ, как правило,
работают с изолированной или заземленной
через дугогасительное устройство
нейтралью. Дугогасительные катушки с
автоматическим регулированием
предусматриваются, если ток замыкания
на землю подсоединенной сети больше 15
А при 20 кВ, 20 А — при 10 кВ и 30 А — при 6
кВ.
Сети низшего напряжения 0,4/0,23 кВ
выполняются четырехпроводными, с
глухозаземленной нейтралью.
Однако
в кабельных сетях 6-10 кВ крупных городов
(Москва, Санкт- Петербург и др.) с большими
емкостными токами, где снижен уровень
изоляции кабелей, прослуживших большой
срок, где при замыкании на землю повышена
вероятность замыкания через электрическую
дугу и ввиду повышения напряжения на
неповрежденных фазах, в последние годы
увеличилось число повреждений
кабелей.
Например, в МКС «Мосэнерго»
в 1996 г. произошло 21 повреждение на 100 км
кабелей или 7000 повреждений во всех
сетях.
В целях ограничения времени
воздействия на сети 6-35 кВ повышенных
уровней напряжения при возникновении
однофазных замыканий на землю в
европейских странах эти сети работают
с заземлением нейтрали через активное
сопротивление. А во Франции такие сети
работают даже с глухозаземленной
нейтралью. В этих условиях при замыкании
на землю линия отключается устройством
релейной защиты.
Сегодня ясно, что
при емкостных токах до 100 А для снижения
воздействия емкостных токов в сети
необходимо использовать заземление
нейтрали через активное сопротивление,
а при больших токах — глухое заземление
нейтрали. Величину сопротивления
выбирают из условия ia ± ic.
При переходе
от незаземленной нейтрали сети к
заземленной — сложная экономическая
и техническая задачи: необходимо выбрать
трансформаторы, на которых необходимо
заземлить нейтраль 6-10 кВ, на присоединениях
6-10 кВ установить третий трансформатор
тока, выбрать величину активного
сопротивления заземлителя и др.
Заземление
нейтрали через активное сопротивление
потребует для нормальной работы
оборудования ТП и РП снизить величину
сопротивления контуров стационарных
заземлений с 4 до 0,5 Ом.

36. Схемы эл. соединении
    на стороне 6-10 кВ. Схемы эл. соединении
    на стороне 35 кВ и выше.

37. Определение
    теплового импульса при оценке термической
    устойчивости.

38. Элегазовые
    выключатели.

Элегаз SF₆
обладает высокими дугогасящими
свойствами, которые используются в
различных аппаратах высокого напряжения.
Выключатели нагрузки элегазовые во
многом напоминают конструкцию отделителей.
Однако для успешного отключения тока
в них предусматриваются устройства для
вращения дуги в элегазе. В подвижный и
неподвижный контакты встроены постоянные
магниты из феррита, которые создают
магнитные поля, направленные встречно.
При размыкании контактов образуется
дуга, ток которой взаимодействует с
радиальным магнитным полем, в результате
чего создается сила F, перемещающая дугу
по кольцевым электродам. Вращение дуги
в элегазе способствует быстрому гашению.
Чем больше отключаемый ток, тем больше
скорость перемещения дуги, это защищает
контакты от обгорания. Контактная
система описанной конструкции помещается
внутри фарфорового корпуса, заполненного
элегазом и герметически закрытого.
Давление внутри камеры 0,3 МПа. Подпитка
при возможных утечках происходит из
баллона со сжатым элегазом.

Разработаны
конструкции выключателей нагрузки с
элегазом на 35, 110, 220 кВ. Выключатели 35 и
110 кВ имеют по одной камере на полюс, в
выключателе 220 кВ — две камеры на полюс.
Кроме того, разработаны конструкции
выключателей на два и три направления.
Такой аппарат заменяет два или три
выключателя, что дает значительную
экономию при установке их на подстанциях.

Элегазовые
выключатели могут отключать не только
ток нагрузки, но и ток КЗ. Такие
выключатели имеют дугогасительные
устройства с автопневматическим дутьем.
При отключении возникает дуга между
неподвижными и подвижным контактами.

При отключении
привод перемещает подвижную систему
вниз, при этом элегаз сжимается в объеме
между неподвижным поршнем и соплом.
Как только контакты размыкаются,
создается дутье через трубчатые контакты,
а при дальнейшем ходе подвижной системы,
когда трубчатые контакты выходят из
сопла, создается сильный поток
элегаза, который гасит дугу. Образующееся
при гашении дуги небольшое количество
продуктов разложения элегаза поглощается
специальными фильтра ми (4 шт. на полюс).
Удары при включении и отключении
выключателя смягчаются буфером. Такой
выключатель рассчитан на номинальный
ток 1250 А, ток отключения 31,5 кА, собственное
время отключения 0,06 с.

Так же как и в
воздушных выключателях, возможен
модульный принцип создания элегазовых
выключателей на более высокие напряжения.
Выключатели и другая аппаратура с
элегазом имеют большие перспективы

Достоинства
элегазовых выключателей; пожаро- и
взрывобезопасность быстрота действия,
высокая отключающая способность, малый
износ. дугогасительных контактов,
возможность создания серий с
унифицированными узлами, пригодность
для наружной и внутренней установки.

Недостатки:
необходимость специальных устройств
для наполнения, перекачки и очистки
SF₆, относительно высокая стоимость
SF₆, экологические проблемы
эксплуатации.

39. Предупреждающая
    сигнализация. Блокировки.

40. Системы и группы
    соединения обмоток трансформатора.

Конструктивно
обмотки трехфазных трансформаторов
выполняются так же, как и однофазных.

Начала фаз обмоток
высшего напряжения обозначают прописными
латинскими буквами А, В и С; концы фаз
этих обмоток — X, У и Z. Если обмотка
высшего напряжения имеет выведенную
нулевую точку, то этот зажим обозначают
0. Начала фаз обмоток низшего напряжения
обозначают строчными латинскими буквами
а, Ь, с, концы фаз — х, у, z, вывод нулевой
точки — 0.

Обмотки трехфазных
трансформаторов могут быть соединены
в звезду и треугольник, как условно
показано на рис. 3, а и б.

П
ри
соединении обмоток в звезду (рис. 3, а)
концы всех трех фаз соединяют, образуя
общую нейтральную (нулевую) точку, а
свободные начала трех фаз подключают
к трем проводам сети источника или
приемника электрической энергии
переменного тока. При соединении обмоток
в треугольник (рис. 3, б) начало первой
фазы соединяют с концом второй, начало
второй- фазы — с концом третьей, начало
третьей фазы — с концом первой. Точки
соединения начала одной фазы с концом
другой подключают к проводам трехфазной
сети переменного тока.

Иногда применяют
схему соединения в зигзаг (рис. 3 в). При
такой схеме фаза состоит из двух катушек
с одинаковым числом витков, находящихся
на различных стержнях и соединенных
встречно. Э. д. с. фазы обмотки, соединенной
в зигзаг, равна геометрической разности
э. д. с. двух катушек. Эти э. д. с. сдвинуты
на 1/3 периода по фазе так же, как и
магнитные потоки двух различных стержней.

Следовательно,
при одинаковом расходе обмоточного
провода э. д. с. фазы при соединении
обмоток в зигзаг меньше, чем при соединении
в звезду и треугольник.

Таким образом,
схема соединения обмоток трехфазного
трансформатора в зигзаг неэкономична
и не имеет широкого практического
применения. Эту схему используют в
ртутных выпрямителях, так как при ее
применении отсутствует вынужденное
намагничивание сердечника. Кроме того,
ее используют в сложных мостовых схемах
выпрямления для преобразования
симметричной трехфазной системы в
шести-, девяти-, двенадцатифазную и т.
д.

загрузок документации и программного обеспечения | Schneider Electric USA

Категория документа

3d

CAD, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

80 844

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

153 127

action_test

Оценка соответствия

6 451

цитата

Спецификации

Технические данные и характеристики нашей продукции.

146 136

box2

Руководства по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

12 344

action_duplicate

Пресс-релиз

33

прошивка_обновление

Программное и микропрограммное обеспечение

Все выпуски программного обеспечения и обновления доступны для загрузки.

2 532

action_print_preview

Решения

1 244

Energy_efficiency

Устойчивое развитие

236 826

action_settings1

Техническая информация

Сертификаты продукции, технические характеристики и многое другое.

243 478

earth_arrow

Обучение, мероприятия и вебинары

179

media_video

Видео

338

open_book

Белая книга

808

3d

CAD, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

80 844

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

153 127

action_test

Оценка соответствия

6 451

цитата

Спецификации

Технические данные и характеристики нашей продукции.

146 136

коробка2

Руководства по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

12 344

Посмотреть еще

3d

CAD, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

80 844

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

153 127

action_test

Оценка соответствия

6 451

цитата

Спецификации

Технические данные и характеристики нашей продукции.

146 136

box2

Руководства по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

12 344

action_duplicate

Пресс-релиз

33

firmware_upgrade

Программное обеспечение и встроенное ПО

Все выпуски программного обеспечения и обновления доступны для загрузки.

2 532

action_print_preview

Решения

1 244

Energy_efficiency

Устойчивое развитие

236 826

action_settings1

Техническая информация

Сертификаты продукции, технические характеристики и многое другое.

243 478

earth_arrow

Обучение, мероприятия и вебинары

179

media_video

Видео

338

открытая_книга

Белая книга

808

Показать меньше

Трехфазная электроэнергия | Передача электроэнергии

Похоже, JavaScript отключен или заблокирован в вашем текущем браузере. Отключенный JavaScript значительно снижает функциональность нашего сайта, поэтому, чтобы вы могли наслаждаться наилучшей работой в Интернете, мы рекомендуем вам снова включить JavaScript или отключить любые надстройки, блокирующие JavaScript, которые вы могли установить ранее. Вы можете узнать, как включить JavaScript в своем браузере, перейдя на http://activatejavascript.org. А пока, если у вас есть какие-либо вопросы или вы просто предпочитаете оформить заказ по телефону, позвоните нам по бесплатному номеру 1-833-3CABLEORG (1-833-322-2536) — мы будем рады помочь.

ОТ: CableOrganizer.com

Трехфазная электроэнергия является распространенным способом передачи электроэнергии. Это тип многофазной системы, в основном используемый для питания двигателей и многих других устройств. Трехфазная система использует меньше материала проводника для передачи электроэнергии, чем эквивалентные однофазные, двухфазные системы или системы постоянного тока при том же напряжении.

• 
  Комбинированный набор IDEAL 35-926 Twist-A-Nut
• 
  Идеальный тестер вращения трехфазного двигателя
• 
  Klein Tools® Тестер напряжения и целостности цепи

В трехфазной системе по трем проводникам цепи текут три переменных тока (одной и той же частоты), которые достигают своих мгновенных пиковых значений в разное время. Принимая один проводник за эталон, два других тока задерживаются во времени на одну треть и две трети одного цикла электрического тока. Эта задержка между «фазами» обеспечивает постоянную передачу мощности в каждом цикле тока, а также позволяет создавать вращающееся магнитное поле в электродвигателе.

Трехфазные системы могут иметь или не иметь нейтральный провод. Нейтральный провод позволяет трехфазной системе использовать более высокое напряжение, в то же время поддерживая однофазные приборы с более низким напряжением. В ситуациях распределения высокого напряжения обычно не используется нейтральный провод, поскольку нагрузки могут быть просто подключены между фазами (соединение фаза-фаза).

Три фазы обладают свойствами, которые делают их очень востребованными в системах электроснабжения. Во-первых, фазные токи имеют тенденцию компенсировать друг друга и в сумме равняться нулю в случае линейной сбалансированной нагрузки. Это позволяет исключить нулевой провод на некоторых линиях; все фазные проводники пропускают один и тот же ток и поэтому могут быть одинакового размера для сбалансированной нагрузки. Во-вторых, передача мощности на линейную сбалансированную нагрузку является постоянной, что помогает уменьшить вибрации генератора и двигателя. Наконец, трехфазные системы могут создавать магнитное поле, вращающееся в заданном направлении, что упрощает конструкцию электродвигателей. Третий — это самый низкий фазовый порядок, демонстрирующий все эти свойства.

Большинство бытовых нагрузок однофазные. Как правило, трехфазное питание либо вообще не входит в жилые дома, либо там, где оно есть, оно распределяется на главном распределительном щите.

На электростанции электрический генератор преобразует механическую энергию в набор переменных электрических токов, по одному от каждой электромагнитной катушки или обмотки генератора. Токи представляют собой синусоидальные функции времени, все с одной и той же частотой, но со смещением во времени, что дает разные фазы. В трехфазной системе фазы расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, что дает разделение фаз на одну треть цикла. Частота сети обычно составляет 50 Гц в Азии, Европе, Южной Америке и Австралии и 60 Гц в США и Канаде (но более подробную информацию см. в разделе «Системы сетевого питания»).

Генераторы выдают напряжение в диапазоне от сотен вольт до 30 000 вольт. На электростанции трансформаторы «повышают» это напряжение до более пригодного для передачи.

После многочисленных преобразований в сети передачи и распределения мощность окончательно преобразуется в стандартное сетевое напряжение ( т.е. «бытовое» напряжение). Возможно, в этот момент мощность уже была разделена на одну фазу или она все еще может быть трехфазной. Там, где понижающее напряжение трехфазное, выход этого трансформатора обычно соединен звездой со стандартным сетевым напряжением (120 В в Северной Америке и 230 В в Европе и Австралии), являющимся фазно-нейтральным напряжением. Другая система, обычно встречающаяся в Северной Америке, состоит в том, чтобы иметь вторичную обмотку, соединенную треугольником, с центральным отводом на одной из обмоток, питающих землю и нейтраль. Это позволяет использовать трехфазное напряжение 240 В, а также три различных однофазных напряжения (120 В между двумя фазами и нейтралью, 208 В между третьей фазой (известной как верхняя ветвь) и нейтралью и 240 В между любыми двумя фазами). быть доступным из того же источника.

• 
  Коробки для неметаллических корпусов
• 
  Коробка FSR404 4×4
• 
  Набор инструментов техника черного ящика

В большом оборудовании для кондиционирования воздуха и т. д. используются трехфазные двигатели из соображений эффективности, экономичности и долговечности.

Нагреватели сопротивления, такие как электрические котлы или отопление помещений, могут быть подключены к трехфазным системам. Аналогичным образом может быть подключено электрическое освещение. Эти типы нагрузок не требуют характеристики вращающегося магнитного поля трехфазных двигателей, но используют преимущества более высокого уровня напряжения и мощности, обычно связанные с трехфазным распределением. Системы люминесцентного освещения также выигрывают от уменьшения мерцания, если соседние светильники питаются от разных фаз.

Большие системы выпрямителей могут иметь трехфазные входы; результирующий постоянный ток легче фильтровать (сглаживать), чем выходной сигнал однофазного выпрямителя. Такие выпрямители можно использовать для зарядки аккумуляторов, процессов электролиза, таких как производство алюминия, или для работы двигателей постоянного тока.

Интересным примером трехфазной нагрузки является электродуговая печь, используемая в сталеплавильном производстве и при рафинировании руд.

В большинстве стран Европы печи рассчитаны на трехфазное питание. Обычно отдельные нагревательные элементы подключаются между фазой и нейтралью, чтобы можно было подключиться к однофазному источнику питания. Во многих регионах Европы однофазное питание является единственным доступным источником.

• 
  Комплекты биметаллических коронок
• 
  Интеллектуальный гибочный станок Greenlee 855GX™
• 
  IDEAL Twister® 341® Соединитель желтовато-коричневого провода

Иногда преимущества трехфазных двигателей делают целесообразным преобразование однофазного питания в трехфазное. Мелкие потребители, такие как жилые дома или фермы, могут не иметь доступа к трехфазному питанию или могут не захотеть платить за дополнительную стоимость трехфазного обслуживания, но все же могут захотеть использовать трехфазное оборудование. Такие преобразователи могут также позволять изменять частоту, позволяя регулировать скорость. Некоторые локомотивы переходят на многофазные двигатели, приводимые в действие такими системами, даже несмотря на то, что входное питание локомотива почти всегда является либо постоянным, либо однофазным переменным током.

Поскольку однофазная мощность падает до нуля в каждый момент, когда напряжение пересекает ноль, а трехфазная подает мощность непрерывно, любой такой преобразователь должен иметь способ хранения энергии в течение необходимой доли секунды.

Одним из методов использования трехфазного оборудования с однофазным питанием является использование вращающегося преобразователя фаз, представляющего собой трехфазный двигатель со специальными пусковыми устройствами и коррекцией коэффициента мощности, который обеспечивает сбалансированное трехфазное напряжение. При правильной конструкции эти вращающиеся преобразователи могут обеспечить удовлетворительную работу трехфазного оборудования, такого как станки, от однофазной сети. В таком устройстве накопление энергии осуществляется за счет механической инерции (эффект маховика) вращающихся компонентов. Внешний маховик иногда находится на одном или обоих концах вала.

Вторым методом, который был популярен в 1940-х и 50-х годах, был метод, который назывался «метод трансформатора». В то время конденсаторы были дороже трансформаторов. Таким образом, автотрансформатор использовался для подачи большей мощности через меньшее количество конденсаторов. Этот метод хорошо работает и имеет сторонников даже сегодня. Использование метода имени трансформатора отделило его от другого распространенного метода, статического преобразователя, поскольку оба метода не имеют движущихся частей, что отличает их от вращающихся преобразователей.

Другой метод, который часто пытаются использовать, — это устройство, называемое статическим преобразователем фазы. Этот метод запуска трехфазного оборудования обычно используется с двигателями, хотя он обеспечивает только 2/3 мощности и может привести к перегреву двигателей, а в некоторых случаях и к перегреву. Этот метод не работает, когда задействованы чувствительные схемы, такие как устройства с ЧПУ, а также нагрузки индукционного и выпрямительного типа.

Изготавливаются устройства, создающие имитацию трехфазного тока из трехпроводного однофазного питания. Это делается путем создания третьей «субфазы» между двумя проводниками под напряжением, в результате чего фазовое разделение составляет 180 ° — 90° = 90°. Многие трехфазные устройства будут работать в этой конфигурации, но с меньшей эффективностью.

Преобразователи частоты (также известные как полупроводниковые инверторы) используются для обеспечения точного управления скоростью и крутящим моментом трехфазных двигателей. Некоторые модели могут питаться от однофазного источника питания. ЧРП работают, преобразовывая напряжение питания в постоянный ток, а затем преобразуя постоянный ток в подходящий трехфазный источник для двигателя.

Цифровые фазовые преобразователи — это новейшая разработка в технологии фазовых преобразователей, в которой используется программное обеспечение в мощном микропроцессоре для управления полупроводниковыми силовыми коммутационными компонентами. Этот микропроцессор, называемый цифровым сигнальным процессором (DSP), контролирует процесс фазового преобразования, постоянно регулируя входные и выходные модули преобразователя для поддержания сбалансированной трехфазной мощности при любых условиях нагрузки.

• 
  Анализатор качества электроэнергии PowerSight PS4500
• 
  Катушки для хранения шнура и кабеля для тяжелых условий эксплуатации — 200–425 футов

• Трехпроводное однофазное распределение полезно, когда трехфазное питание недоступно, и позволяет удвоить нормальное рабочее напряжение для мощной нагрузки.
• Двухфазное питание, как и трехфазное, обеспечивает постоянную передачу мощности на линейную нагрузку. Для нагрузок, которые соединяют каждую фазу с нейтралью, при условии, что нагрузка имеет одинаковую потребляемую мощность, двухпроводная система имеет ток нейтрали, который больше, чем ток нейтрали в трехфазной системе. Кроме того, двигатели не являются полностью линейными, а это означает, что, несмотря на теорию, двигатели, работающие от трех фаз, имеют тенденцию работать более плавно, чем двигатели, работающие от двух фаз. Генераторы на Ниагарском водопаде установлены в 189 г.5 были самыми большими генераторами в мире в то время и представляли собой двухфазные машины. Настоящее двухфазное распределение электроэнергии по существу устарело. Системы специального назначения могут использовать для управления двухфазную систему. Двухфазная мощность может быть получена из трехфазной системы с использованием трансформаторов, называемых трансформатором Скотта-Т.
• Моноциклическая мощность — название асимметричной модифицированной двухфазной энергосистемы, использовавшейся General Electric около 189 г.7 (поддерживаемый Чарльзом Протеусом Стейнмецем и Элиу Томсоном; как сообщается, это использование было предпринято, чтобы избежать нарушения патентных прав). В этой системе генератор был намотан с однофазной обмоткой полного напряжения, предназначенной для осветительной нагрузки, и с малой (обычно ¼ линейного напряжения) обмоткой, вырабатывающей напряжение в квадратуре с основными обмотками. Намерение состояло в том, чтобы использовать дополнительную обмотку этого «провода питания» для обеспечения пускового момента для асинхронных двигателей, а основная обмотка обеспечивает питание для осветительных нагрузок. После истечения срока действия патентов Вестингауза на симметричные двухфазные и трехфазные системы распределения электроэнергии моноциклическая система вышла из употребления; его было трудно анализировать, и он длился недостаточно долго, чтобы можно было разработать удовлетворительный учет энергии.
• Построены и испытаны системы высокого порядка фаз для передачи электроэнергии. Такие линии электропередачи используют 6 или 12 фаз и методы проектирования, характерные для линий электропередачи сверхвысокого напряжения. Линии передачи с высоким порядком фаз могут обеспечивать передачу большей мощности по данной линии передачи в полосе отчуждения без затрат на преобразователь постоянного тока высокого напряжения на каждом конце линии.

Многофазная система – это средство распределения электроэнергии переменного тока. Многофазные системы имеют три или более электрических проводника под напряжением, по которым текут переменные токи с определенным временным сдвигом между волнами напряжения в каждом проводнике. Многофазные системы особенно полезны для передачи мощности на электродвигатели. Наиболее распространенным примером является трехфазная система питания, используемая в большинстве промышленных приложений.

Один цикл напряжения трехфазной системы

На заре коммерческой электроэнергетики в некоторых установках для двигателей использовались двухфазные четырехпроводные системы. Главное их преимущество заключалось в том, что конфигурация обмотки была такой же, как и у однофазного двигателя с конденсаторным пуском, а при использовании четырехпроводной системы концептуально фазы были независимыми и легко анализировались с помощью математических инструментов, доступных в то время. . Двухфазные системы были заменены трехфазными системами. Двухфазное питание с 90 градусов между фазами может быть получено из трехфазной системы с использованием трансформатора, подключенного Скоттом.

Многофазная система должна обеспечивать определенное направление чередования фаз, чтобы напряжения зеркального отображения не учитывались при определении порядка фаз. Трехпроводная система с двумя фазными проводами, расположенными на 180 градусов друг от друга, по-прежнему является однофазной. Такие системы иногда называют расщепленными фазами.

Многофазная мощность особенно полезна в двигателях переменного тока, таких как асинхронные двигатели, где она генерирует вращающееся магнитное поле. Когда трехфазное питание завершает один полный цикл, магнитное поле двухполюсного двигателя поворачивается на 360 ° в физическом пространстве; двигателям с большим количеством пар полюсов требуется больше циклов подачи питания, чтобы совершить один физический оборот магнитного поля, и поэтому эти двигатели работают медленнее. Никола Тесла и Михаил Доливо-Добровольский изобрели первые практические асинхронные двигатели, использующие вращающееся магнитное поле — ранее все коммерческие двигатели были постоянного тока, с дорогими коммутаторами, требующими обслуживания щетками и характеристиками, непригодными для работы в сети переменного тока. Многофазные двигатели просты в конструкции, самозапускающиеся и маловибрирующие.

Количество фаз больше трех. Обычная практика для выпрямительных установок и преобразователей HVDC состоит в том, чтобы обеспечить шесть фаз с шагом 60 градусов, чтобы уменьшить генерацию гармоник в системе питания переменного тока и обеспечить более плавный постоянный ток. Были построены экспериментальные линии передачи высокого фазового порядка с числом фаз до 12. Это позволяет применять правила проектирования сверхвысокого напряжения (СВН) при более низких напряжениях и позволит увеличить передачу мощности при той же ширине коридора линии электропередачи.

Жилые дома и предприятия малого бизнеса обычно снабжаются одной фазой, взятой из одной из трех фаз коммунального хозяйства. Индивидуальные клиенты распределяются между тремя фазами для балансировки нагрузки. Однофазные нагрузки, такие как освещение, могут быть подключены от фазы под напряжением к нейтрали цепи, что позволяет сбалансировать нагрузку в большом здании по трем фазам питания. Смещение фаз фазных напряжений к нейтрали составляет 120 градусов; напряжение между любыми двумя проводами под напряжением всегда в 3 раза больше, чем между проводом под напряжением и нейтралью. См. Статью Системы электроснабжения для получения списка однофазных распределительных напряжений по всему миру; трехфазное линейное напряжение будет в 3 раза больше этих значений.

В Северной Америке жилые многоквартирные дома могут иметь распределение 120 вольт (фаза-нейтраль) и 208 вольт (фаза-линия). Крупные однофазные приборы, такие как духовки или варочные панели, предназначенные для двухфазной системы на 240 В, обычно используемые в односемейных домах, могут плохо работать при подключении к напряжению 208 В; отопительные приборы будут развивать только 3/4 своей номинальной мощности, а электродвигатели будут работать некорректно при на 13% меньшем приложенном напряжении.