Эффективно заземленная нейтраль это: Чем называют эффективно заземленную нейтраль?

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:

1. Изолированная. Используется в схемах до 6-35 кВ. Призвана повысить надежность снабжения электричеством.
2. Компенсированная. Изолированная шина с дополнительным подключением компенсации. Призвана снизить емкостные ОЗЗ-токи. Заземление происходит посредством катушки Петерсона (реактора с вариативной индуктивностью).
3. Эффективно заземленная. Призвана увеличить ОЗЗ-токи, смягчив их фиксацию и приостановив релейное предохранение.
4. Низкоомный резистивный тип. Применяется с целью уменьшить резисторное сопротивление, обеспечив быстрое отключение от ОЗЗ релейной защитой.
5. 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:

1. Начальная говорит о пути заземления нейтрали: T — глухое, I — изолированное.
2. Вторая демонстрирует метод подсоединения ОПЧ: N — посредством нейтрали электропитания глухозаземленного типа (neutral), T — отдельно от источника электропитания.
3. 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.

Эффективно заземлённая нейтраль — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Эффективно заземлённая нейтраль — нейтраль трёхфазной электрической сети выше 1000В (1 кВ и выше), коэффициент замыкания на землю в которой не более Кзам = 1,4.

Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической сети — это отношение разности потенциалов между неповреждённой фазой и землёй в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землёй в этой точке до замыкания.

Иначе говоря, при замыкании фазы в сети с изолированной нейтралью напряжение между землёй и неповреждёнными фазами возрастает до линейного — примерно в 1,73 раза; в сети с эффективно заземлённой нейтралью напряжение на неповреждённых фазах относительно земли возрастёт не более чем в 1,4 раза. Это особенно важно для сетей высокого напряжения, что уменьшает количество изоляции при изготовлении сетей и аппаратов, удешевляя их производство. Согласно рекомендации МЭК к сетям с эффективно-заземлённой нейтралью относят сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землёй непосредственно или через небольшое активное сопротивление. В СССР и России сети с эффективно-заземлённой нейтралью — это сети напряжением 110 кВ и выше^[1].

Недостатки

• Возникновение больших токов короткого замыкания (к.з.) через заземлённые нейтрали трансформаторов при замыкании одной фазы на землю, что должно быть быстро устранено отключением от устройств релейной защиты. Большинство коротких замыканий на землю в сетях 110 кВ и выше относятся к самоустранимым и электроснабжение обычно восстанавливается АПВ.
• Удорожание сооружения контура заземления, способного отводить большие токи к.з.
• Значительный ток однофазного к.з., при большом количестве заземлённых нейтралей трансформаторов может превышать значение трёхфазного тока к.з. Для устранения этого вводят режим частично разземлённых нейтралей трансформаторов (часть трансформаторов 110-220 кВ работают с изолированной нейтралью: нулевые выводы трансформаторов присоединяются через разъединители, которые находятся в отключённом состоянии). Ещё одним из способов ограничения тока к.з. на землю-это заземление нейтралей трансформаторов через активные токоограничивающие сопротивления.

Особенности выполнения эффективно заземлённой нейтрали

Согласно ПТЭЭП^[2] максимально допустимая величина сопротивления заземляющего устройства для сетей с эффективно заземлённой нейтралью (для электроустановок выше 1000 В и с большим током замыкания на землю — свыше 500 А — каждого объекта) составляет 0,5 Ом с учётом естественного заземления (при сопротивлении искусственного заземляющего устройства — не более 1 Ом). Это вызвано необходимостью пропускания значительных токов при к.з. на землю, высоким и сверхвысоким напряжением сети, требованием ограничения напряжения между землёй и неповреждёнными фазами, а также возможностью появления при авариях высоких напряжений прикосновения, шаговых напряжений и опасных «выносов потенциалов» за территорию подстанции. Необходимость равномерности распределения потенциалов внутри подстанции и исключения появления шаговых напряжений на значительном удалении от подстанции исключается т.н. устройством выравнивания потенциалов, которое является составной частью заземляющего устройства для эффективно заземлённых нейтралей. Особые требования для заземляющих устройств с эффективно заземлёнными нейтралями создаёт значительные трудности для их расчёта и сооружения, делает их материалоёмкими, особенно для грунтов с высоким удельным сопротивлением (каменистые, скальные, песчаные грунты) и стеснёнными условиями сооружения.

Литература

• Правила устройства электроустановок М., Энергоатомиздат, 1987 г.

Примечания

описание типов и видов, способов подключения

Воздушные, кабельные линии на трансформаторных подстанциях работают с высоким напряжением. Его передача предполагает соблюдение мер безопасности. Высоковольтные линии аналогично энергосистемам с 380 В подсоединяются по специально установленным схемам — так обеспечивается надлежащая защита от случайного поражения током, проходящим через действующую цепь. При этом нейтральная трансформаторная точка — «нейтраль» — подлежит надежному заземлению.

Способы подсоединения

Особенность функционирования высоковольтных систем заключается в том, что при повреждении, обрыве линии происходит замыкание на землю отдельного провода. При этом токи утечки представлены внушительными величинами. Отличительными являются меры безопасности, которые применяются к подобным сетям. Они несравнимы с аналогичными действиями, проводимыми в цепях конечных потребителей. В сетях с 6 — 35 кВ стандартно задействуются следующие виды заземления нейтрали:

1. Прямая связь с заземляющим устройством (ЗУ), которое устанавливается вблизи высоковольтной опоры, подстанции с трансформатором. Такую схему принято называть глухозаземленной нейтралью.
2. Подключение выполняется с помощью специальных устройств — компенсаторов или реакторов дугогасящего типа.
3. В процессе задействуется заземляющая система, предполагающая подключение описываемой нейтральной точки посредством резистора.
4. Создание изолированной нейтрали в обход к подсоединению ЗУ в пределах обслуживаемого объекта, защищаемой высоковольтной линии.

Монтирование компенсационных деталей по сети проведения нейтрального проводника помогает снизить величины токов замыкания. Работа подобной цепи заключается в нейтрализации опасного электричества через планомерное изменение индуктивности на катушке. В последней напряжение обязательно имеет обратную фазу.

Когда достигаются определенные показатели индуктивности, ток в месте замыкания используемого заземлителя достигает нулевых значений. Более эффективное действие подобного заземления с параллельной индукцией обеспечивается за счет включения резистора. Такой прибор обеспечивает стекание активного тока, который необходим для работы высоковольтного защитного реле.

Важно! Каждая описанная система предполагает установку на принимающей стороне отдельного ЗУ. С его помощью создается эффективное заземление нейтрали, обеспечиваются надлежащие условия по использованию ВЛ.

Без подключения в цепь обозначенных устройств невозможно создание эффективных защитных функций. Если случится случайная поломка нейтрального проводника, на подстанциях силовые действующие установки будут незащищенными.

Стоит упомянуть еще вариант заземления нейтрали, включенной в сети от 6 до 35 кВ. Общая точка подводится к питающей цепи, что дает возможность эффективно использовать заземлитель. При этом создаются оптимальные условия для стекания активного тока. Существенным недостатком метода выступает его высокая стоимость, по этой причине он задействуется только на территориях питающих подстанций, у которых входные напряжения достигают 110 кВ и более.

Системы с изоляцией от земли

Работа высоковольтных сетей с эффективно заземленной нейтралью изоляционного типа является распространенной в различных регионах России. В этом случае нейтральная точка в трансформаторе или генераторе с трехфазной обмоткой не заземляется. Популярность подобного варианта включения нейтрали объясняется тем, что замыкание на землю фазы не является коротким, т. к. попросту отсутствует взаимосвязь с грунтом.

Особенность же заключается в том, что ВЛ в таком аварийном режиме работает без существенных поломок на протяжении нескольких часов. Среди достоинств такой схемы отмечено также наличие малых токов в точке замыкания ОЗЗ (одна фаза на землю). Объясняется такой принцип небольшой емкостью сети по отношению к грунту.

Важно! Подобный тип включения имеет токи ОЗЗ на порядок ниже в сравнении с межфазными замыканиями. Это очередное преимущество обозначенных сетей.

Отсутствует необходимость во включении защитных быстродействующих устройств от ОЗЗ, в результате чего снижаются затраты при эксплуатации систем. Не обойтись и без недостатков при подключении:

1. В некоторых случаях создаются перенапряжения, имеющие дуговой эффект даже при небольших токах в месте заземления одной фазы.
2. Существует вероятность выхода из строя высоковольтных, кабельных установок вследствие повреждения изоляционного слоя.
3. Ведется повышенный учет напряжений (380 В). При необходимости линейная электрическая техника подвергается тщательной изоляции.
4. Сложное нахождение и определение конкретной точки повреждения.

Выбирая описанный тип подсоединения нейтральной точки, следует учитывать все его преимущества и недостатки, тщательно продумать последствия от возможных аварийных ситуаций.

Подключение с помощью низкоомного сопротивления

Среди многих видов нейтралей часто используется заземление через резистор с незначительной номинальной величиной. Они нашли широкое применение на территории Беларуси, России. Логично в таких схемах задействовать высокоомный резистор (RB-режим), который задает низкие уровни перенапряжений при ОЗЗ.

В других случаях при заземлении нейтральной точки задействуются комбинированные способы ее подсоединения посредством применения индуктивности (RB-режим и LB).

Более подробное изучение обозначенных подходов показывает, что резисторы высокоомного типа характеризуются внушительными размерами. К тому же они отличаются значительными ценами и массой. Однако и обустройство дугогасящих реакторов отличается своими особенностями и недостатками. Поэтому при выборе режима, поддерживаемого низкоомным резистором, следует провести тщательные расчеты и исчисления с учетом обозначенных факторов.

Существует два типа проведения низкого заземления. В первом случае выполняется установка резонансного резисторного приспособления, с помощью которого срабатывает защита от токов при ОЗЗ. Что касается второго варианта, он предполагает использование заземленных схем посредством индуктивности. Они направлены на обеспечение защиты в случае фазных двойных замыканий.

При резистивном подключении стоит принимать во внимание дополнительные токи в нейтрали, которые могут стать причиной прерывания емкостных значений ОЗЗ до 3 раз и более. Индуктивные или реактивные схемы по уровню своего заземления не должны превышать общее значение электротоков, исходящих от двойных замыканий.

Исходя из ПУЭ, обозначенные выше рабочие режимы могут быть кратковременными или длительными. Последний вариант предполагает расположение заземляющих деталей в единую цепь, в которой нейтраль функционирует на постоянной основе.

Именно такой способ подключения, на что указывают правила устройства электрических установок, допустим только при выполнении качественного заземления с показателем RЗ ≤ 0,5 Ом. Подобный подход эффективен с точки зрения трудовых затрат и экономических соображений.

Режимы работы нейтрали в электроустановках и электрических сетях

Электрические сети, как известно, делятся в зависимости от класса напряжения – до и выше 1000В. Нейтраль – это общая точка обмоток у трансформаторов и генераторов, соединенных в звезду. Если же схема обмоток треугольник и необходим ноль, то можно вспомнить про схему «скользящий треугольник». Будем рассматривать только сети переменного тока.

Виды заземления нейтрали в сетях до 1кВ

В электрических сетях напряжением до 1000В принято использовать три системы заземления нейтрали – это TN, IT, TT. Каждая из букв несет определенный смысл, разберемся:

• 1-ая буква описывает способ заземления нейтрали источника питания
• T (terra) – нейтраль глухозаземленная
• I (isolate) – нейтраль изолирована (и – изолирована, легко запомнить)
• 2-ая буква показывает способ заземления открытых проводящих частей (ОПЧ) с землей
• N (neutral) – ОПЧ заземлены через глухозаземленную нейтраль источника питания
• T – ОПЧ заземлены независимо от источника питания

В свою очередь система TN делится на три подсистемы – TN-C, TN-S и TN-C-S. В рамках данной подсистемы третьи буквы (C — combine, S — separe) обозначают совмещение или разделение в одном проводе функций нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводника.

Рассмотрим теперь каждую систему более подробно.

Система заземления TN

В этой системе нейтраль глухозаземлена, а открытые проводящие части заземлены через эту глухозаземленную нейтраль. Глухозаземленная – это значит что нейтраль присоединена непосредственно к заземляющему устройству (болтом, сваркой) или через малое сопротивление (трансформатор тока).

В сетях до 1кВ глузозаземленная нейтраль используется для питания однофазных и трехфазных нагрузок.

Система заземления TT

Система TT предполагает, что нейтраль источника питания глухозаземлена, а ОПЧ оборудования заземлены заземляющим устройством электрически несвязанным с нейтралью источника. То есть защитный PE-проводник создается у самого потребителя, а не идет от источника питания.

Система заземления IT

В системе IT нейтраль генератора или трансформатора изолирована или заземлена через устройства, имеющие высокое сопротивление, а ОПЧ заземлены независимо. Эта система не рекомендуется для жилых зданий, используется там, где при первом замыкании на землю не требуется перерыв питания. Это могут быть электроустановки с повышенными требованиями надежности снабжения электроэнергией.

Виды заземления нейтрали в электросетях выше 1кВ

В сетях напряжением выше 1000В используется изолированная (незаземленная) нейтраль, эффективно заземленная нейтраль и резонансно-заземленная нейтраль. Глухозаземленная нейтраль используется только в сетях до 1кВ.

Сети с незаземленной (изолированной) нейтралью

Исторически первая система заземления. Нейтральная точка источника питания не присоединена к заземляющему устройству. Обмотки соединены в треугольник и выходит, что нулевая точка отсутствует. Применяется на напряжение 3-35кВ.

Сети с эффективно-заземленной нейтралью

Этот вид заземления используется в сетях напряжением выше 110кВ. Достоинство заключается в том, что при однофазных замыканиях на неповрежденных фазах напряжение относительно земли будет равно 0,8 междуфазного в нормальном режиме работы. В этой системе сам контур заземления выполняется с учетом протекания больших токов КЗ, что делает его сложным и дорогим.

Сети с нейтралью, заземленной через резистор или реактор

Применяется в сетях 3-35кВ. Используется для уменьшения величины токов КЗ. Исторически был вторым способом заземления нейтрали. Заземление через резистор используется во всем мире, через реактор – в странах бывшего союза.

Заземление через реактор – при отсутствии замыкания ток через реактор мал. Когда происходит замыкание фазы на землю, то через место повреждения течет емкостной ток КЗ и индуктивный ток реактора. Если их величина равна, то в месте замыкания отсутствует ток (явление резонанса).

Заземление через резистор бывает низкоомным и высокоомным. Разница в величине тока, создаваемым резистором при замыкании на землю. Высокоомное применяется в сетях с малыми емкостными токами, в этом случае замыкание можно не отключать немедленно. Низкоомное заземление наоборот используется при больших емкостных токах.

Выбор виды заземления нейтрали зависит от следующих факторов:

• величина емкостного тока сети
• допустимая величина однофазного замыкания
• возможности отключения однофазного замыкания
• вида и типа релейных защит
• безопасности персонала
• наличия резерва

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

---

---

Последние статьи

---

Самое популярное

Нейтральная система — одиночная или многоземленная?

Нейтральная система

В распределительной системе трехфазная нагрузка является несбалансированной и нелинейной, поэтому нейтраль играет очень важную роль в распределительной системе. Как правило, распределительные сети работают в несбалансированной конфигурации, а также обслуживают потребителей.

Это приводит к прохождению тока через нулевой провод и падению напряжения на нейтральном проводе.Несбалансированная нагрузка и избыточный ток в нейтральном проводе — это одна из проблем в трехфазных четырехпроводных распределительных системах, которая вызывает падение напряжения через нейтральный провод и создает трудности для потребителей.

Наличие напряжения нейтральной земли создает дисбаланс в трехфазных напряжениях для трехфазных потребителей и снижение напряжения между фазой и нейтралью для однофазных потребителей.

Многофазное трехфазное четырехпроводное обслуживание широко применяется в современных системах распределения электроэнергии благодаря более низким затратам на установку и более высокой чувствительности защиты от сбоев, чем трехфазное трехпроводное обслуживание.

Нейтрали играют важную роль в проблемах качества электроэнергии и безопасности. Многоосновная нейтральная система является преобладающей электрической распределительной системой, используемой в Соединенных Штатах.

Это позволяет бесконтрольному количеству электрического тока течь по земле безудержно, создавая потенциальный вред для населения и животных, вызывая поражение электрическим током, и считается ответственным за необнаруженные поражения электрическим током.

Защитное заземление, используемое в приложениях с низким напряжением, напряжением 600 В и ниже, будет описано и использовано для объяснения опасностей, связанных с современной многозадачной нейтральной распределительной системой, используемой в Соединенных Штатах.Это позволит читателю увидеть параллели между безопасной распределительной системой низкого напряжения и многозаземленной нейтральной распределительной системой среднего напряжения.

Причины разработки трехфазных четырехпроводных многозаземленных систем связаны с соображениями безопасности и экономическими соображениями. Трехфазная четырехпроводная многозаземленная конструкция успешно используется в течение многих лет и хорошо документирована в стандартах, включая Национальный электротехнический кодекс (NEC).Крайне важно принять решение о том, чтобы внедрить многозадачную нейтральную систему «сэкономить деньги», приняв многоосновную нейтральную систему распределения электроэнергии в ущерб безопасности населения.

Многоземная нейтральная система (МУЖЧИНЫ)

На рисунке слева показаны многозадачные нейтральные системы, которые обычно используются электрическими сетями в Северной Америке. Реактор с нейтральным заземлением используется некоторыми коммунальными предприятиями для уменьшения имеющегося тока замыкания на землю, в то же время поддерживая эффективно заземленную систему.

Система заземления с несколькими заземленными нейтралями (MEN) — это система, в которой низковольтный нулевой проводник используется в качестве пути возврата низкого сопротивления для токов короткого замыкания и где его потенциал повышается на низком уровне благодаря подключению к земле в нескольких местах. вдоль его длины. Нейтральный проводник соединен с землей на распределительном трансформаторе, на установке каждого потребителя и на определенных полюсах или подземных столбах. Сопротивление между нейтральным проводником распределительной системы и землей не должно превышать 10 Ом в любом месте.

NEC Статья 250 Часть X Заземление систем и цепей 1 кВ и выше (высокое напряжение)

1. Многократное заземление: Нейтраль заземленной нейтральной системы должна быть заземлена более чем в одной точке.
2. Многозадачный нейтральный проводник: Заземлите каждый трансформатор, Заземлите с интервалами 400 м или менее, Заземленные экранированные кабели там, где они контактируют с персоналом

Один заземленный нейтраль

На рисунке слева показана одиночная заземленная нейтраль, которая отличается от многоземельной системы.На рисунке показана нейтраль, также подключенная к земле, но провод нейтрали вытянут вместе с фазовыми проводниками. Конфигурация, показанная на рисунке, позволяет размещать электрические нагрузки трансформаторов между любыми из трех фазных проводников, между фазами и / или между фазой и нейтралью.

Это соединение между фазой и нейтралью заставит электрический ток течь через нейтраль обратно к трансформатору. Пока что это электрическое соединение является приемлемым, если нейтраль изолирована или рассматривается как потенциально находящаяся под напряжением, но в будущем будут сделаны модификации, которые сведут на нет безопасность людей и животных.

Заземляющее соединение обычно располагается на распределительной подстанции. Это может показаться незначительным, но различия значимы

Преимущества нескольких заземленных нейтральных систем

(1) Оптимизация размера разрядника:

• Устройства защиты от перенапряжений применяются к энергосистеме на основе напряжения линии-земля при нормальных условиях и ненормальных условиях. В условиях замыкания на землю напряжение между цепями может возрасти до 1.73 за единицу на двух, неповрежденных.
• Применение разрядников для защиты от перенапряжений в энергосистеме зависит от эффективности заземления системы. Состояние перенапряжения, которое может возникнуть во время замыкания на землю, можно минимизировать, поддерживая низкий импеданс нулевой последовательности. Следовательно, оптимизация размеров разрядников для защиты от перенапряжений в системе зависит от заземления системы.
• Эффективно заземленная система питания позволяет использовать ограничитель перенапряжения с более низким номиналом. Ограничитель перенапряжения с более низким номиналом обеспечивает лучшую защиту от перенапряжения при более низкой стоимостиЭффективно заземленная система может быть реализована только с использованием нейтральной системы заземления правильного размера.
Для
• с одной заземленной нейтральной системой требуется использование разрядников полного линейного напряжения. Это увеличивает стоимость разрядников для защиты от перенапряжений и одновременно уменьшает защиту, обеспечиваемую разрядником для защиты от перенапряжений. Кроме того, если нейтраль четвертого провода не является заземленной, рекомендуется установить разрядники в соответствующих местах на этом проводнике.

(2) Полное сопротивление нулевой последовательности в многозаземленной системе ниже, чем в нейтральной системе с заземлением в одной точке.

(3) Замораживание и арктические условия оказывают неблагоприятное влияние на полное сопротивление нулевой последовательности. Нейтраль системы с несколькими заземлениями по-прежнему будет понижать полное сопротивление нулевой последовательности по одной точке заземления. Фактически, без многозаземленной системы более вероятно, что недостаточный ток короткого замыкания будет течь для правильной работы защиты от замыкания на землю.

(4) Стоимость оборудования для многозадачной системы ниже.

(5) Вопросы безопасности на кабельных экранах.

• Кабели среднего и высокого напряжения обычно имеют кабельные экраны (требование NEC выше 5 кВ), которые необходимо заземлить. Есть несколько причин для этого щита:
  • Ограничить электрические поля в кабеле
  • Для получения равномерного радиального распределения электрического поля
  • Для защиты от наведенных напряжений
  • Для снижения опасности шока

  Если экран не заземлен, опасность поражения электрическим током может быть увеличена.Когда экран заземлен в одной точке, на него может быть наложено напряжение, которое может привести к поражению электрическим током. Поэтому обычной практикой является применение нескольких заземлений на экране для ограничения напряжения до 25 вольт.

  Эта практика экранирования нескольких заземляющих кабелей включает в себя заземление концентрических нейтралей на силовых кабелях, тем самым, расширяя необходимость заземления нейтралей в энергосистеме.

Недостатки множественного нейтрального заземления

(1) Меньше электробезопасности в государственной и частной собственности.

• В системе заземления с несколькими заземлениями необходимо иметь электрическое соединение с землей, по крайней мере, 4 раза в милю, чтобы напряжение на заземленной нейтрали не превышало приблизительно 25 вольт, чтобы обеспечить безопасность линейных работников в случае их контакта с нейтральный и земля.
• В соответствии с правилом NESC 096 C в секции с заземленным нейтральным проводником, подключенным к земле, по крайней мере, 4 раза на милю, и на каждом трансформаторе и молниеотводе теперь есть несколько путей над и через землю, через которые может протекать опасный электрический ток постоянно, без контроля
• Путь, по которому этот поток тока проходит через землю, не может быть определен. Мы не можем поместить изотоп в каждый электрон и проследить его путь, поскольку он течет неуправляемо через Землю. Безответственно допускать случайный неуправляемый электрический ток в частную собственность и над ней.
• Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует, чтобы нейтраль в сервисном разъединителе и сверхпроводной панели также была подключена к земле. Теперь вторичная нейтраль подключена к земле во второй раз.Теперь существует параллельное соединение нейтрали с землей, позволяющее опасному электрическому току непрерывно бесконтрольно течь по земле.

(2) Установка реле защиты от замыканий на землю сложна.

Преимущества одной заземленной нейтральной системы

(1) Более надежная и безопасная система.

(2) Установка защитного реле более проста в однозаземленном нейтральном канале:

• Трансформатор тока в месте, где заземлена нейтраль, может использоваться для определения тока замыкания на землю (нулевой последовательности).
• CT нулевой последовательности, охватывающий трехфазный и нейтральный проводники.

  CT Остаточная цепь

• Четырехфазный остаток цепи (три остаточных цепи с нейтральным нейтралированием).

• Защита от замыканий на землю в многозаземленной нейтральной системе сложнее, чем в одноточечной заземленной системе, поскольку необходимо учитывать токи как нейтрали, так и замыкания на землю.
• Нейтральный ток, а также ток замыкания на землю могут протекать как в нейтрали, так и в земле.Итак, мы должны рассчитать как ток как величину тока нейтрали, которая может протекать в цепи, так и значение замыкания на землю должно быть выше этого тока нейтрали. Это понятно из рис.

(3) Датчик тока замыкания на землю:

• Хотя определение тока замыкания на землю в одноточечной заземленной системе менее сложно, чем в многозаземленной системе, величина тока замыкания на землю в одноточечной заземленной системе может быть значительно ограничена из-за того, что весь ток замыкания на землю должен вернуться через землю.Это особенно верно там, где удельное сопротивление земли высокое, почва замерзла или почва очень сухая.

• Джон П. Нельсон, сотрудник IEEE ANSI / IEEE Std 142-1991
• Westinghouse Electric Corporation, Справочник по передаче и распределению электроэнергии NFPA 70
• Джеффри Лейб, Автокатастрофа на подъеме, газета Denver Post, 7 ноября 2002 г.
• р.т. Бек и Люк Ю. Вопросы проектирования систем заземления

типов нейтрального заземления в распределении питания

Типы нейтрального заземления в распределении питания:

Введение:

• В начале системы питания были в основном нейтральными и незаземленными из-за того, что первое замыкание на землю не требовало отключения системы. Внеплановое отключение при первом замыкании на землю было особенно нежелательно для непрерывных процессов. Эти энергосистемы требовали наземных систем обнаружения, но обнаружение неисправности часто оказывалось трудным.Несмотря на достижение первоначальной цели, незаземленная система не обеспечивала контроль переходных перенапряжений.
• Емкостная связь существует между проводниками системы и землей в типичной распределительной системе. В результате, эта последовательная резонансная цепь L-C может создавать перенапряжения, значительно превышающие межфазное напряжение, когда подвергаются повторным повторным ударам одной фазы на землю. Это, в свою очередь, уменьшает срок службы изоляции, что может привести к поломке оборудования.
• Нейтральные системы заземления похожи на предохранители в том, что они ничего не делают, пока что-то в системе не выйдет из строя.Затем, как предохранители, они защищают персонал и оборудование от повреждений. Повреждение происходит от двух факторов: как долго длится повреждение и насколько велик ток повреждения. Реле заземления размыкают размыкатели и ограничивают длительность повреждения, а нейтральные резисторы заземления ограничивают величину тока повреждения.

Важность нейтрального заземления:

• Для систем низкого и среднего напряжения доступно множество вариантов заземления нейтрали. Нейтральные точки трансформаторов, генераторов и вращающихся механизмов к заземляющей сети обеспечивают точку отсчета ноль вольт.Эта защитная мера предлагает много преимуществ по сравнению с незаземленной системой, например,

1. Уменьшенная величина переходного напряжения по напряжению
2. Упрощенное определение места замыкания на землю
3. Улучшенная защита системы и оборудования от неисправностей
4. Сокращение времени и затрат на обслуживание
5. Большая безопасность для персонала
6. Улучшенная молниезащита
7. Снижение частоты неисправностей.

Метод нейтрального заземления:

• Существует пять методов заземления нейтрали.

1. отрытых нейтральных систем
2. Заземленная нейтральная система.
3. Сопротивление нейтрального заземления. Резонансное нейтральное заземление.
   1. Заземление с низким сопротивлением.
   2. Заземление с высоким сопротивлением.
Резонансная система заземления
4. .
5. Заземление трансформатора Заземление.

(1) Незаземленные нейтральные системы:

• В незаземленной системе отсутствует внутренняя связь между проводниками и землей.Однако в качестве системы существует емкостная связь между проводниками системы и смежными заземленными поверхностями. Следовательно, «незаземленная система» в действительности представляет собой «емкостную заземленную систему» ​​в силу распределенной емкости.
• При нормальных условиях работы эта распределенная емкость не вызывает проблем. Фактически, это выгодно, потому что оно устанавливает, по сути, нейтральную точку для системы; В результате фазные проводники нагружены только при напряжении линии к нейтрали над землей.
• Но проблемы могут возникнуть в условиях замыкания на землю. Замыкание на землю в одной линии приводит к появлению полного межфазного напряжения во всей системе. Таким образом, напряжение в 1,73 раза больше нормального напряжения присутствует на всей изоляции в системе. Эта ситуация может часто вызывать сбои в старых двигателях и трансформаторах из-за повреждения изоляции.

1. После первого замыкания на землю, если предположить, что оно остается единичным, цепь может продолжать работать, что позволяет продолжать производство до тех пор, пока не будет запланировано удобное отключение для технического обслуживания.

1. Взаимодействие между неисправной системой и ее распределенной емкостью может привести к появлению переходных перенапряжений (в несколько раз превышающих нормальные) от линии к земле во время нормального переключения цепи, имеющей замыкание линии на землю (короткое замыкание). Эти перенапряжения могут вызвать нарушения изоляции в точках, отличных от первоначальной неисправности.
2. Второй сбой в другой фазе может произойти до того, как будет устранен первый сбой. Это может привести к очень высоким токам линейного повреждения, повреждению оборудования и нарушению работы обеих цепей.
3. Стоимость повреждения оборудования.
4. Сложно для выявления неисправностей, связанных с утомительным процессом проб и ошибок: сначала изолируйте правильный фидер, затем ответвление и, наконец, неисправное оборудование. Результатом являются неоправданно длительные и дорогостоящие простои.

(2) Системы с полностью нейтральным заземлением:

• Системы с твердым заземлением обычно используются в приложениях с низким напряжением при напряжении 600 В или менее.
• В надежно заземленной системе нейтральная точка соединена с землей.
• Твердо нейтральное заземление немного уменьшает проблему переходных перенапряжений, обнаруженных в незаземленной системе, и обеспеченный путь для тока короткого замыкания на землю находится в диапазоне от 25 до 100% от тока трехфазного короткого замыкания системы. Однако, если реактивное сопротивление генератора или трансформатора слишком велико, проблема переходного перенапряжения не будет решена.
• Хотя системы с твердым заземлением являются улучшением по сравнению с незаземленными системами и ускоряют обнаружение неисправностей, им не хватает ограничивающей ток способности сопротивления заземления и дополнительной защиты, которую это обеспечивает.
• Для поддержания работоспособности и безопасности систем нейтраль трансформатора заземлена, а провод заземления должен быть проложен от источника к самой дальней точке системы в пределах той же дорожки качения или кабелепровода. Его целью является поддержание очень низкого импеданса при замыканиях на землю, чтобы протекал относительно высокий ток короткого замыкания, обеспечивая таким образом, чтобы автоматические выключатели или предохранители быстро устраняли неисправность и, следовательно, сводили к минимуму повреждения. Это также значительно снижает риск поражения персонала

• Если система не имеет надежного заземления, нейтральная точка системы будет «плавать» относительно земли как функция нагрузки, которая подвергает нагрузки от линии до нейтрали дисбалансам напряжения и нестабильности.
• Ток однофазного замыкания на землю в полностью заземленной системе может превышать ток трехфазного замыкания. Величина тока зависит от места повреждения и сопротивления повреждения. Один из способов уменьшить ток короткого замыкания на землю — оставить некоторые нейтрали трансформатора незаземленными.
• Преимущество:

1. Основным преимуществом надежно заземленных систем является низкое напряжение, что делает конструкцию заземления распространенной при высоких уровнях напряжения (ВН).

1. Эта система включает в себя все недостатки и опасности высокого тока замыкания на землю: максимальное повреждение и помехи.
2. Отсутствует непрерывность обслуживания неисправного устройства подачи.
3. Опасность для персонала высока во время сбоя, поскольку создаваемые напряжения прикосновения высоки.

1. Распределенный нейтральный проводник.
2. 3-фазное + нейтральное распределение.
3. Использование нейтрального провода в качестве защитного провода с систематическим заземлением на каждом полюсе передачи.
4. Используется, когда мощность короткого замыкания источника мала.

(3) Сопротивление заземленных систем:

• Сопротивление заземления использовалось в трехфазных промышленных применениях в течение многих лет, и оно решает многие проблемы, связанные с надежно заземленными и незаземленными системами.
• Системы заземления сопротивления ограничивают токи короткого замыкания между фазой и землей. Причины ограничения тока замыкания фазы на землю сопротивлением заземления:

1. Для уменьшения эффектов горения и таяния в поврежденном электрическом оборудовании, таком как распределительные устройства, трансформаторы, кабели и вращающиеся машины.
2. Для снижения механических напряжений в цепях / оборудовании, несущих токи повреждения.
3. Для снижения риска поражения электрическим током персонала, вызванного случайным замыканием на землю.
4. Для уменьшения дугового дутья или опасности вспышки.
5. Для уменьшения мгновенного падения напряжения в сети.
6. Для обеспечения контроля переходных перенапряжений в то же время.
7. Улучшить обнаружение замыкания на землю в энергосистеме.

• Заземляющие резисторы обычно подключаются между землей и нейтралью трансформаторов, генераторов и заземляющих трансформаторов , чтобы ограничить максимальный ток короткого замыкания в соответствии с законом омов величиной, которая не повредит оборудование в энергосистеме и обеспечит достаточную протекание тока короткого замыкания. обнаруживать и использовать защитные реле заземления для устранения неисправности.Хотя возможно ограничить токи короткого замыкания с помощью резисторов заземления с высоким сопротивлением, токов короткого замыкания на землю можно значительно снизить. В результате этого защитные устройства могут не распознавать неисправность.
• Таким образом, это наиболее распространенное применение для ограничения однофазных токов короткого замыкания с нейтральными резисторами заземления низкого сопротивления приблизительно до номинального тока трансформатора и / или генератора.
• Кроме того, ограничение токов повреждения заранее определенными максимальными значениями позволяет разработчику выборочно координировать работу защитных устройств, что сводит к минимуму нарушение работы системы и позволяет быстро определить место повреждения.
• Существует две категории сопротивления заземления:

(1) Заземление с низким сопротивлением.

(2) Заземление с высоким сопротивлением.

• Ток замыкания на землю, протекающий через резистор любого типа, когда однофазное замыкание на землю приводит к увеличению напряжения между фазой и землей оставшихся двух фаз. В результате, номиналов изоляции проводника и разрядника должны основываться на линейном напряжении . Это временное увеличение напряжения между фазой и землей также следует учитывать при выборе двух- и трехполюсных выключателей, установленных в низковольтных системах с заземлением сопротивления.
• Повышение напряжения между фазой и землей, связанное с токами замыкания на землю, также препятствует подключению нагрузок от линии к нейтрали непосредственно к системе. Если присутствуют линейные и нейтральные нагрузки (например, освещение 277 В), они должны обслуживаться надежно заземленной системой. Это может быть достигнуто с помощью изолирующего трансформатора, который имеет трехфазный треугольник первичной обмотки и трехфазный четырехпроводной вторичной обмотки

• Ни одна из этих систем заземления (с низким или высоким сопротивлением) не снижает опасности дуговых вспышек, связанных с межфазными отказами, но обе системы значительно уменьшают или существенно устраняют опасности дуговых вспышек, связанных с межфазными отказами.Оба типа систем заземления ограничивают механические напряжения и уменьшают термическое повреждение электрооборудования, цепей и устройств, пропускающих ток утечки.
• Разница между заземлением с низким сопротивлением и заземлением с высоким сопротивлением является вопросом восприятия и, следовательно, не является четко определенной. Вообще говоря, заземление с высоким сопротивлением относится к системе, в которой сквозной ток NGR составляет менее 50-100 А. Заземление с низким сопротивлением указывает на то, что ток NGR будет выше 100 А.
• Лучшим различием между двумя уровнями может быть только тревога и отключение. Система только для сигнализации продолжает работать с одним замыканием на землю в течение неопределенного периода времени. В системе отключения замыкание на землю автоматически устраняется с помощью защитных реле и устройств с прерыванием цепи. Системы только с сигнализацией обычно ограничивают ток NGR до 10 А или меньше.
• Рейтинг нейтрального заземляющего резистора:

1. 1. Напряжение: напряжение между линией и нейтралью системы, к которой оно подключено.
2. 2. Начальный ток: начальный ток, который будет протекать через резистор с приложенным номинальным напряжением.
3. 3. Время: время включения, в течение которого резистор может работать без превышения допустимого повышения температуры.

(A). Низкое сопротивление заземлено:

• Заземление с низким сопротивлением используется для крупных электрических систем, где большие капиталовложения в капитальное оборудование или длительная потеря обслуживания оборудования оказывают значительное экономическое влияние, и его обычно не используют в системах низкого напряжения, поскольку ограниченный ток короткого замыкания на землю слишком мал надежно работать с расцепителями или предохранителями.Это затрудняет достижение избирательности системы. Более того, заземленные системы с низким сопротивлением не подходят для 4-проводных нагрузок и, следовательно, не используются в коммерческих приложениях
• Резистор подключен от нейтральной точки системы к земле и, как правило, имеет размер, позволяющий протекать току замыкания на землю только от 200А до 1200 А и тока замыкания на землю. Ток должен протекать так, чтобы защитные устройства могли обнаружить неисправную цепь и отключить ее в автономном режиме, но не так сильно, чтобы вызвать серьезное повреждение в точке повреждения.

• Поскольку импеданс заземления имеет форму сопротивления, любое переходное перенапряжение быстро демпфируется, и явление полного переходного перенапряжения больше не применимо. Хотя теоретически возможно применение в системах низкого напряжения (например, 480 В), значительная величина системного напряжения падает на заземляющем резисторе, но на дуге недостаточно тока для протекания тока, чтобы надежно обнаруживать неисправность. По этой причине , низкоомное заземление не используется для низковольтных систем (между линиями ниже 1000 вольт).
• Преимущества:

1. Ограничивает токи между фазой и землей до 200-400А.
2. Снижает ток дуги и, в некоторой степени, ограничивает риск дуговой вспышки, связанный только с условиями тока дуги между фазой и землей.
3. Может ограничивать механические и термические повреждения короткозамкнутых трансформаторов и обмоток вращающихся механизмов.

1. Не препятствует работе устройств с перегрузки по току.
2. Не требует системы обнаружения замыкания на землю.
3. Может использоваться в системах среднего или высокого напряжения.
4. Изоляция проводника и разрядники должны быть рассчитаны на основе линейного напряжения. Междуфазные нагрузки должны подаваться через изолирующий трансформатор.

• Используется: В системах среднего напряжения обычно встречается до 400 ампер в течение 10 секунд.

(B). Высокое сопротивление заземлено:

• Заземление с высоким сопротивлением практически идентично заземлению с низким сопротивлением, за исключением того, что величина тока замыкания на землю обычно ограничена 10 ампер или меньше .Высокое сопротивление заземления выполняет две вещи.
• Во-первых, величина тока замыкания на землю достаточно мала, так что не вызывает заметного повреждения в точке замыкания. Это означает, что неисправная цепь не должна быть отключена, когда неисправность впервые возникает. Означает, что после возникновения неисправности мы не знаем, где находится неисправность. В этом отношении он работает как незаземленная система.
• Вторым моментом является то, что может управлять явлением переходного перенапряжения , присутствующим в незаземленных системах, если оно спроектировано надлежащим образом.
• В условиях замыкания на землю сопротивление должно преобладать над зарядной емкостью системы, но не до такой степени, чтобы пропускать избыточный ток и тем самым исключать непрерывную работу

Системы заземления с высоким сопротивлением
• ограничивают ток короткого замыкания, когда одна фаза системы замыкается на землю или замыкает дуги на землю, но на более низких уровнях, чем системы с низким сопротивлением.
• В случае наличия условия замыкания на землю, HRG обычно ограничивает ток до 5-10А.
• HRG рассчитаны на постоянный ток, поэтому описание конкретного устройства не включает оценку времени. В отличие от NGR, ток замыкания на землю, протекающий через HRG, обычно не имеет значительного значения, чтобы привести к срабатыванию устройства с большим током. Поскольку ток замыкания на землю не прерывается, необходимо установить систему обнаружения замыкания на землю.
• Эти системы включают в себя шунтирующий контактор, подключенный через участок резистора, который пульсирует (периодически размыкается и замыкается).Когда контактор разомкнут, ток короткого замыкания на землю протекает через весь резистор. Когда контактор замкнут, часть резистора шунтируется, что приводит к немного меньшему сопротивлению и немного большему току замыкания на землю.
• Чтобы избежать переходных перенапряжений, резистор HRG должен быть рассчитан таким образом, чтобы величина тока замыкания на землю , которую устройство будет пропускать, превышает ток зарядки электрической системы. Как правило, зарядный ток оценивается в 1А на 2000 кВА от емкости системы для низковольтных систем и 2А на 2000 кВА от мощности системы на уровне 4.16kV.
• Эти расчетные зарядные токи увеличиваются при наличии ограничителей перенапряжения. Каждый набор ограничителей, установленных в системе низкого напряжения, дает приблизительно 0,5 А дополнительного зарядного тока, а каждый набор подавителей, установленных в системе 4,16 кВ, добавляет 1,5 А дополнительного зарядного тока.
• Система с мощностью 3000 кВА при 480 В будет иметь расчетный зарядный ток 1,5 А. Добавьте один набор ограничителей перенапряжений, и общий зарядный ток увеличится на 0.5А до 2,0А. В этой системе можно использовать стандартный резистор 5А. Большинство производителей резисторов публикуют подробные оценочные таблицы, которые можно использовать для более точной оценки зарядного тока электрической системы.
• Преимущества:

1. Обеспечивает обнаружение неисправностей с высоким импедансом в системах со слабым емкостным соединением с землей.
2. Некоторые межфазные замыкания устраняются самостоятельно.
3. Сопротивление нейтральной точки можно выбрать, чтобы ограничить возможные переходные процессы перенапряжения до 2.5 раз максимальная частота основной частоты.
4. Ограничивает токи между фазой и землей до 5-10А.
5. Снижает ток дуги и, по существу, устраняет опасность дуговой вспышки, связанную только с условиями тока дуги между фазой и землей.
6. Устранит механические повреждения и может ограничить термическое повреждение короткозамкнутых трансформаторов и вращающихся обмоток машин.
7. Предотвращает срабатывание устройств с перегрузки по току до тех пор, пока не будет обнаружена неисправность (когда только одна фаза замыкается на землю).
8. Может использоваться в системах низкого или среднего напряжения до 5 кВ. Стандарт IEEE 141-1993 гласит, что «заземление с высоким сопротивлением должно быть ограничено системами класса 5 кВ или ниже с зарядными токами около 5,5 А или менее, и его не следует пытаться применять в системах 15 кВ, если не используется надлежащее заземляющее реле».
9. Изоляция проводника и разрядники должны быть рассчитаны на основе линейного напряжения. Междуфазные нагрузки должны подаваться через изолирующий трансформатор.

1. Генерирует большие токи замыкания на землю в сочетании с сильным или умеренным емкостным соединением с землей.
2. Требуется система обнаружения замыкания на землю, чтобы уведомить инженера объекта о возникновении состояния замыкания на землю.

(4) Резонансная заземленная система:

• Добавление индуктивного реактивного сопротивления от нейтральной точки системы к земле — это простой метод ограничения доступного замыкания на землю от чего-то, близкого к максимальной 3-фазной емкости короткого замыкания (тысячи ампер), до относительно низкого значения (от 200 до 800 ампер).
• Для ограничения реактивной части тока замыкания на землю в энергосистеме реактор нейтрали может быть подключен между нейтралью трансформатора и системой заземления станции.
• Система, в которой по крайней мере один из нейтральных элементов подключен к земле через

1. Индуктивное сопротивление.
2. катушка Петерсена / Катушка подавления дуги / Нейтрализатор замыкания на землю.

• Ток, генерируемый реактивным сопротивлением во время замыкания на землю, приблизительно компенсирует емкостную составляющую тока однофазного замыкания на землю, называется резонансной системой заземления.
• Система едва ли когда-либо точно настроена, т. Е. Реактивный ток не совсем равен емкостному току замыкания на землю системы.
• Система, в которой индуктивный ток немного больше, чем ток емкостного замыкания на землю, чрезмерно скомпенсирован. Система, в которой индуцированный ток короткого замыкания на землю немного меньше, чем емкостный ток короткого замыкания на землю, имеет недостаточную компенсацию

• Однако опыт показал, что это индуктивное реактивное сопротивление к земле резонирует с шунтирующей емкостью системы к земле в условиях дугового замыкания на землю и создает очень высокие переходные перенапряжения в системе.
• Чтобы контролировать переходные перенапряжения, конструкция должна позволять, по крайней мере, 60% трехфазного тока короткого замыкания течь в условиях подземного повреждения.
• Пример. Имеется заземляющий реактор на 6000 ампер для системы с трехфазной мощностью короткого замыкания 10000 ампер. Из-за большой величины тока замыкания на землю, необходимого для контроля переходных перенапряжений, индуктивное заземление редко используется в промышленности.

• Петерсен Катушки:

• Катушка Петерсена подключена между нейтральной точкой системы и землей и рассчитана таким образом, что емкостный ток в замыкании на землю компенсируется индуктивным током, передаваемым катушкой Петерсена .Небольшой остаточный ток останется, но он настолько мал, что любая дуга между поврежденной фазой и землей не будет поддерживаться, и неисправность погаснет. Незначительные замыкания на землю, такие как сломанный контактный изолятор, могут удерживаться в системе без прерывания питания. Временные сбои не приводят к перебоям в подаче.
• Хотя стандартная «катушка Петерсона» не компенсирует весь ток короткого замыкания на землю в сети из-за наличия резистивных потерь в линиях и катушке, теперь можно применять «компенсацию остаточного тока», вводя дополнительные 180 ° из фазного тока в нейтраль через катушку Петерсона.Таким образом, ток повреждения уменьшается практически до нуля. Такие системы известны как «Резонансное заземление с остаточной компенсацией» и могут рассматриваться как особый случай реактивного заземления.
Резонансное заземление
• может снизить ЭПР до безопасного уровня. Это связано с тем, что катушка Петерсена часто может эффективно выступать в качестве NER с высоким импедансом, что существенно снижает любые токи замыкания на землю, а, следовательно, и любые соответствующие опасности EPR (например, напряжения прикосновения, ступенчатые напряжения и передаваемые напряжения, включая любые опасности EPR, наложенные на соседнее устройство). телекоммуникационные сети).
• Преимущества:

1. Малый реактивный ток короткого замыкания на землю, независимый от межфазной емкости системы.
2. Включает обнаружение неисправностей с высоким сопротивлением.

1. Риск обширных потерь активного замыкания на землю.
2. Высокие затраты.

(5) Трансформаторы заземления:

• Для случаев, когда для нейтрального заземления нет нейтральной точки (например,грамм. для треугольной обмотки), заземляющий трансформатор может использоваться для обеспечения пути возврата для однофазных токов повреждения

• В таких случаях полное сопротивление заземляющего трансформатора может быть достаточным, чтобы действовать как эффективное сопротивление заземления. Дополнительный импеданс может быть добавлен последовательно при необходимости. Специальный трансформатор «зигзаг» иногда используется для заземления дельта-обмоток, чтобы обеспечить низкий импеданс нулевой последовательности и высокий импеданс положительной и отрицательной последовательностей для токов короткого замыкания.

Вывод:

Системы заземления сопротивления
• имеют много преимуществ по сравнению с системами с заземлением, включая снижение опасности дугового разряда, ограничение механического и термического повреждения, связанного с отказами, и контроль переходного напряжения.
• Системы заземления с высоким сопротивлением также могут использоваться для обеспечения непрерывности обслуживания и помощи в определении источника неисправности.
• При проектировании системы с резисторами инженер-проектировщик / консультант должен учитывать особые требования к номинальным характеристикам изоляции проводника, номинальным разрядникам, номинальным нагрузкам однополюсного выключателя и способу обслуживания нагрузок между фазами и нейтралью.

Сравнение нейтральной системы заземления:

Состояние	Не заземлено	Массив Заземленный	Низкое сопротивление заземление	Высокое сопротивление заземлено	Реактивное заземление
Устойчивость к переходным перенапряжениям	Хуже	Хорошо	Хорошо	Бест	Бест
Повышение напряжения на 73% при неисправности линии-земля	Плохо	Бест	Хорошо	Плохо
Защищенное оборудование	Хуже	Плохо	лучше	Бест	Бест
Безопасность персонала	Хуже	лучше	Хорошо	Бест	Бест
Надежность обслуживания	Хуже	Хорошо	лучше	Бест	Бест
Стоимость обслуживания	Хуже	Хорошо	лучше	Бест	Бест
Простота обнаружения первого замыкания на землю	Хуже	Хорошо	лучше	Бест	Бест
разрешает проектировщику координировать защитные устройства	невозможно	Хорошо	лучше	Бест	Бест
Сокращение частоты отказов	Хуже	лучше	Хорошо	Бест	Бест
Освещение Arrestor	незаземленный нейтральный тип	заземленный нейтральный тип	незаземленный нейтральный тип	незаземленный нейтральный тип	незаземленный нейтральный тип
Ток для замыкания между фазами на землю в процентах от тока трехфазного замыкания	Менее 1%	Варьируется, может быть 100% или больше	от 5 до 20%	Менее 1%	от 5 до 25%

Ссылка:

• Майкл Д.Сил, П.Е., старший инженер по спецификациям GE.
• Стандарт IEEE 141-1993, «Рекомендуемая практика распределения электроэнергии для промышленных предприятий»
• Don Selkirk, P.Eng, Saskatoon, Saskatchewan Canada

Лайк:

Лайк Загрузка …

Похожие

О Jignesh.Parmar (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Jignesh Parmar завершил M.Tech (Управление энергосистемой), B.Е (электрический). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членство №: M-1473586.Он имеет более чем 16-летний опыт работы в области передачи, распределения, обнаружения краж электрической энергии, электрических работ по техническому обслуживанию, электрических проектов (планирование-проектирование-технический анализ-координация-исполнение). В настоящее время он работает в одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Промышленная Электрикс» (Австралийские энергетические публикации).Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блогер и знаком с английским, хинди, гуджарати, французским языками. Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновить себя по различным инженерным темам.

,

заземленных нейтральных и много заземленных нейтральных.

с одним заземленным нейтральным и с несколькими заземленными нейтральными:

• В распределительной системе Трехфазная нагрузка является несбалансированной и нелинейной, поэтому нейтраль играет важную роль в распределительной системе.
• Как правило, распределительные сети работают в несбалансированной конфигурации, а также обслуживают потребителей. Это вызывает ток, протекающий через нейтральный проводник, и падение напряжения на нейтральном проводе.Несбалансированная нагрузка и избыточный ток в нейтральном проводе — это одна из проблем в трехфазных четырехпроводных распределительных системах, которая вызывает падение напряжения через нейтральный провод и создает трудности для потребителей. Наличие нейтрального напряжения заземления создает дисбаланс в трехфазных напряжениях для трехфазных потребителей и снижение напряжения между фазой и нейтралью для однофазных потребителей.
• Многофункциональное трехфазное четырехпроводное обслуживание широко применяется в современных системах распределения электроэнергии благодаря более низким затратам на установку и более высокой чувствительности защиты от сбоев, чем трехфазное трехпроводное обслуживание.Нейтрали играют важную роль в проблемах качества электроэнергии и безопасности.
• Многозвенная нейтральная система является преобладающей системой распределения электроэнергии, используемой в Соединенных Штатах.
• Это позволяет бесконтрольному количеству электрического тока течь по земле безудержно, создавая потенциальный вред для населения и животных, вызывая поражение электрическим током, и считается ответственным за необнаруженные поражения электрическим током.
• Защитное заземление, используемое в приложениях низкого напряжения, 600 В и ниже, будет описано и использовано для объяснения опасностей, связанных с современной многозадачной нейтральной распределительной системой, используемой в Соединенных Штатах.Это позволит читателю увидеть параллели между безопасной распределительной системой низкого напряжения и многозаземленной нейтральной распределительной системой среднего напряжения.
• Причины разработки трехфазных четырехпроводных многозаземленных систем связаны с соображениями безопасности и экономическими соображениями. Трехфазная четырехпроводная многозаземленная конструкция успешно используется в течение многих лет и хорошо документирована в стандартах, включая Национальный электротехнический кодекс (NEC).
• Крайне важно принять решение о том, чтобы внедрить многозадачную нейтральную систему «сэкономить деньги», приняв многоосновную нейтральную электрическую распределительную систему в ущерб безопасности населения.

Много заземленная нейтральная система (MEN):

• На рис. Показаны многозадачные нейтральные системы, которые обычно используются электроэнергетическими компаниями Северной Америки. Реактор с нейтральным заземлением используется некоторыми коммунальными предприятиями для уменьшения имеющегося тока замыкания на землю, в то же время поддерживая эффективно заземленную систему.
• Система заземления с несколькими заземленными нейтралями (MEN) — это система, в которой низковольтный нулевой проводник используется в качестве пути возврата низкого сопротивления для токов короткого замыкания и где его потенциал повышается на низком уровне благодаря подключению к земле в нескольких местах. вдоль его длины. Нейтральный проводник соединен с землей на распределительном трансформаторе, на установке каждого потребителя и на определенных полюсах или подземных столбах. Сопротивление между нейтральным проводником распределительной системы и землей не должно превышать 10 Ом в любом месте.
• NEC Статья 250 Часть X Заземление систем и цепей 1 кВ и выше (высокое напряжение)
• (A) Многократное заземление: Нейтраль заземленной нейтральной системы должна быть заземлена более чем в одной точке.
• (B) Много заземленный нейтральный проводник: Заземлите каждый трансформатор, Заземлите с интервалами не более 400 м, Заземлите экранированные кабели там, где они находятся в контакте с персоналом.

Один заземленный нейтральный:

• Рис. Показать один заземленный нейтраль, который отличается от многоземельной системы.На рисунке показана нейтраль, также подключенная к земле, но провод нейтрали вытянут вместе с фазовыми проводниками. Конфигурация, показанная на рисунке, позволяет размещать электрические нагрузки трансформаторов между любыми из трех фазных проводников, между фазами и / или между фазой и нейтралью.
• Это соединение между фазой и нейтралью заставит электрический ток течь через нейтраль обратно к трансформатору. Пока что это электрическое соединение является приемлемым, если нейтраль изолирована или рассматривается как потенциально находящаяся под напряжением, но в будущем будут сделаны модификации, которые сведут на нет безопасность людей и животных.
• Заземляющее соединение обычно располагается на распределительной подстанции. Это может показаться незначительным, но различия значимы

Преимущества нескольких заземленных нейтральных систем:

(1) Оптимизация размера разрядника:

• Разрядники для защиты от перенапряжений применяются к энергосистеме на основе напряжения линии-земля при нормальных условиях и ненормальных условиях. В условиях замыкания на землю напряжение между цепями может возрасти до 1.73 за единицу на двоих, без ошибок.
• Применение разрядников для защиты от перенапряжений в энергосистеме зависит от эффективности заземления системы. Состояние перенапряжения, которое может возникнуть во время замыкания на землю, можно минимизировать, поддерживая низкий импеданс нулевой последовательности. Следовательно, оптимизация размеров разрядников для защиты от перенапряжений в системе зависит от заземления системы.
• Эффективно заземленная система питания позволяет использовать ограничитель перенапряжения с более низким номиналом. Ограничитель перенапряжения с более низким номиналом обеспечивает лучшую защиту от перенапряжения при более низкой стоимостиЭффективно заземленная система может быть реализована только с использованием нейтральной системы заземления правильного размера.
• При использовании одной заземленной нейтральной системы требуется использование разрядников полного линейного напряжения. Это увеличивает стоимость разрядников для защиты от перенапряжений и одновременно уменьшает защиту, обеспечиваемую разрядником для защиты от перенапряжений. Кроме того, если нейтраль четвертого провода не является заземленной, рекомендуется установить разрядники в соответствующих местах на этом проводнике.

(2) Полное сопротивление нулевой последовательности в многозаземленной системе ниже, чем в нейтральной системе с заземлением в одной точке.

(3) Замораживание и арктические условия оказывают неблагоприятное влияние на полное сопротивление нулевой последовательности. Нейтраль системы с несколькими заземлениями по-прежнему будет понижать полное сопротивление нулевой последовательности по одной точке заземления. Фактически, без многозаземленной системы более вероятно, что недостаточный ток короткого замыкания будет течь для правильной работы защиты от замыкания на землю.

(4) Стоимость оборудования для многозадачной системы ниже.

(5) Проблемы безопасности на кабельных экранах.

• Кабели среднего и высокого напряжения обычно имеют кабельные экраны (требование NEC выше 5 кВ), которые необходимо заземлить. Есть несколько причин для этого щита:
  • Ограничить электрические поля в кабеле
  • Для получения равномерного радиального распределения электрического поля
  • Для защиты от наведенных напряжений
  • Чтобы снизить риск удара током. Если экран не заземлен, опасность удара током может быть увеличена.Когда экран заземлен в одной точке, на него может быть наложено напряжение, которое может привести к поражению электрическим током. Поэтому обычной практикой является применение нескольких заземлений на экране для ограничения напряжения до 25 вольт.
  • Эта практика экранирования нескольких заземляющих кабелей включает в себя заземление концентрических нейтралей на силовых кабелях, тем самым расширяя необходимость заземления нейтралей в энергосистеме.

Недостатки многократного нейтрального заземления:

(1) Меньше электробезопасности в государственной и частной собственности.

• В системе заземления с несколькими заземлениями необходимо иметь электрическое соединение с землей, по крайней мере, 4 раза в милю, чтобы напряжение на заземленной нейтрали не превышало приблизительно 25 вольт, чтобы обеспечить безопасность линейных работников в случае их контакта с нейтральный и земля.
• В соответствии с Правилом NESC 096 C в секции с заземленным нейтральным проводником, подключенным к земле, по крайней мере, 4 раза на милю, и на каждом трансформаторе и молниеотводе теперь есть несколько путей через и через землю, через которые может протекать опасный электрический ток постоянно, без контроля
• Путь, по которому этот поток тока проходит через землю, не может быть определен. Мы не можем поместить изотоп в каждый электрон и проследить его путь, поскольку он течет неуправляемо через Землю. Безответственно допускать случайный неуправляемый электрический ток в частную собственность и над ней.
• Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует, чтобы нейтраль в сервисном разъединении и сверхпроводной панели также была подключена к земле. Теперь вторичная нейтраль подключена к земле во второй раз.Теперь существует параллельное соединение нейтрали с землей, позволяющее опасному электрическому току непрерывно бесконтрольно течь по земле.

(2) Установка реле защиты от замыканий на землю сложна.

Преимущества одной заземленной нейтральной системы:

(1) Более надежная и безопасная система.

(2) Установка реле защиты более проста в однозамкнутом нейтрали:

• Защитные реле должны определять ненормальные условия, особенно те, которые связаны с замыканием на землю.В одноточечной заземленной системе с нулевым проводником или без него ток, протекающий в землю, следует считать ненормальным (исключая нормальный зарядный ток). Для определения замыканий на землю:

• Трансформатор тока в месте, где заземлена нейтраль, может использоваться для определения тока замыкания на землю (нулевой последовательности).
• ТТ нулевой последовательности, охватывающий трехфазный и нейтральный проводники.

• Четыре контура остатка ТТ (три остатка ТТ с нейтральным нейтральным ТТ).

• Защита от замыканий на землю в многозаземленной нейтральной системе сложнее, чем в одноточечной заземленной системе, так как необходимо учитывать токи как нейтрали, так и замыкания на землю.
• Ток нейтрали и ток замыкания на землю могут протекать как в нейтрали, так и в земле. Итак, мы должны рассчитать как ток как величину тока нейтрали, которая может протекать в цепи, так и значение замыкания на землю должно быть выше этого тока нейтрали. Это понятно из рис.

(3) Определение тока замыкания на землю:

• Хотя определение тока замыкания на землю в одноточечной заземленной системе является менее сложным, чем в многозаземленной системе, величина тока замыкания на землю в одноточечной заземленной системе может быть значительно ограничена из-за того, что весь ток замыкания на землю должен вернуться через землю. Это особенно верно там, где удельное сопротивление земли высокое, почва замерзла или почва очень сухая.

Ссылка:

Джон П.Нельсон Феллоу, IEEE ANSI / IEEE Std 142-1991

Westinghouse Electric Corporation, Справочник по передаче и распределению электроэнергии NFPA 70.

Джеффри Лейб, Автокатастрофы на подъеме, газета Denver Post, 7 ноября 2002 г.

р.т. Бек и Люк Ю. Вопросы проектирования систем заземления.

====================================================== ===================================

Нравится:

Нравится Загрузка …

Похожие

,

Обзор системы заземления (незаземленной)

Система заземления

Обзор системы заземления (незаземленной) (На фото: установлен зажим заземления. Медная полоса 2 ″ x 0,022 ″ обработана антиокислительной смазкой на основе меди, а затем закреплена на чистом покрытом медью 8 ‘стержне заземления — с помощью beevo .com)

Подземная Нейтральная или Подземная Система

До 1950 года энергосистемы часто были без нейтрального заземления. Такая система имела многократных дуговых заземлений , с повреждением изоляции и с защитой от замыканий на землю .

Каждая фаза имеет собственную распределенную емкость относительно земли. Если замыкание на землю происходит на фазе B, распределенная емкость разряжается через замыкание. Емкость снова заряжается и разряжается. Из-за этого колебания напряжения достигаются в здоровых фазах.

Эти колебания напряжения вызывают напряжение на изоляции подключенного оборудования.

Рисунок 1 — Незаземленная нейтральная или незаземленная система

Ic2 = jCwv2
Ic3 = jCwv3
Ic = jCwv2 + jCwv3
Ic = jCw (v2 + v3) // Уравнение-01

Теперь, рисуя диаграмму фазера, как показано ниже, мы можем написать:

VN + V2 = v2 // Уравнение-02
VN + V3 = v3 // Уравнение-03

Подставляя уравнение -02 и уравнение-03 в уравнение-01:

Ic = jCw (VN + V2 + VN + V3)
Ic = jCw (2VN + V2 + V3) // Уравнение-04

Рисунок 2 — Незаземленная нейтральная или незаземленная система

Фазаторы напряжения V3 могут быть разрешены в направлении В _N и в направлении, перпендикулярном V _N , как V3Cosθ и V3Sinθ .

Аналогично, фазер напряжения V2 можно определить как V2Cosθand — V2Sinθ

Следовательно:
V2 + V3 = V3Cosθ + V3Sinθ + V2Cosθ — V2Sinθ // Уравнение-05
V3 = V2
V3Cosθ + V2Cosθ = V _N

Подставляя в уравнение-05 получим:

V2 + V3 = VN = V1 (поскольку V1 замкнут на землю, так что VN = V1) // Уравнение-06

Подставляя уравнение-06 в уравнение-04, получаем:

Ic = jCw (2VN + VN)

Суммарный емкостный ток зарядки и разрядки здоровой фазы:

Ic = j3CwV1

Для незаземленной системы:

Если = IC2 + IC3 = IC = j3CwV1 // Уравнение-07

Как видно из уравнения -07 , в незаземленной системе ток короткого замыкания на землю полностью зависит от емкостного тока , возвращаемого через сеть фаза-земля.Это является причиной от напряжения напряжения в исправных фазах незаземленной системы.

Начиная с , нет пути возврата для тока повреждения в незаземленной системе, поэтому обнаружение тока замыкания на землю затруднено. Это еще один недостаток незаземленной системы.

Вернуться к темам ↑

Преимущества незаземленной системы

Существуют некоторые преимущества незаземленной системы:

1. Незаземленная система имеет незначительный ток замыкания на землю
2. Некоторые непрерывные процессы или системы и основные вспомогательные устройства, в которых однофазное замыкание на землю не должно отключать систему.

Вернуться к темам ↑

Недостатки незаземленной системы

Однако ниже перечисленные недостатки незаземленной системы более неблагоприятны, чем преимущества:

1. Наземная система испытывает многократные искрения основания.
2. Нарушение изоляции происходит при однофазных замыканиях на землю.
3. Защита от замыканий на землю для незаземленной системы затруднена.
4. Напряжение из-за скачков молнии не находит пути к земле.

Для преодоления вышеупомянутых технических и эксплуатационных проблем была введена концепция заземления системы. Заземление системы соединяет нейтраль системы с землей.

На каждом уровне напряжения нейтраль трансформатора рассматривается как нейтрали системы .

Система заземления бывает двух типов:

1. Эффективное заземление: Эффективное заземление также называется твердым заземлением без сопротивления или реактивного сопротивления.В этом случае коэффициент заземления составляет более 80%
2. Неэффективное заземление: Если соединение нейтрали с землей осуществляется через сопротивление или реактивное сопротивление, то система считается неэффективно заземленной. В этом случае коэффициент заземления превышает 80%.

Вернуться к темам ↑

Коэффициент заземления и коэффициент замыкания на землю

Коэффициент заземления — это отношение, которое измеряется во время однофазного замыкания на землю:

Ce = самое высокое напряжение между фазой и землей здоровой фазы / междуфазное напряжение

В системе без нейтрального заземления ( см. Рисунок 1 ), напряжение между фазой и землей фаза-1 и фаза-2 повышается до 3-кратного межфазного напряжения Vrms во время однофазного замыкания на землю на фазе 3.В системе с заземлением нейтрали напряжение здоровой фазы возрастает до Ce времен Vrms.

Поэтому значение Ce:

• Для неэффективно заземленной системы Ce = 1
• Для эффективно заземленной системы Се <0,8 . Следовательно, номинальное напряжение разрядника для защиты от перенапряжений составляет> 0,8 В, действующее значение

Импульсное напряжение кВ мгновенно принимается как 2,5 от критического напряжения пробоя (CFOV) изоляции линии.Таким образом, ток разряда дается как:

I = (2,5 (CFOV) — Остаточное напряжение разрядника) / Импеданс линии

Коэффициент замыкания на землю — это коэффициент, рассчитанный в выбранной точке энергосистемы для данной системы. Коэффициент замыкания на землю = V1 / V2

• V1 = Наибольшее среднеквадратическое напряжение между фазами здоровых фаз (фазы 2 и 3 см. Рисунок 1 ) во время замыкания на землю pahse-1
• V2 = среднеквадратичное значение напряжения между фазой и землей в том же месте с устранением неисправности на неисправных фазах

Вернуться к темам ↑

Рекомендации:

1. Руководство по проектированию промышленных электрических сетей By Schneider electric
2. Защита распределительных устройств и система электропитания By Sunil S Rao, Khanna публикации
3. ЗЕМЛЯ: Ответы на ваши вопросы Джефф Кроншоу
4. Рекомендуемая практика IEEE для распределения электроэнергии для промышленных предприятий

,