Земляная защита в сетях с изолированной нейтралью. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью: принципы работы, виды и особенности

Как работает защита от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью. Какие виды защит применяются. Каковы особенности и преимущества различных типов защит. Как выбрать оптимальную защиту для конкретной сети.

Принцип работы защиты от однофазных замыканий на землю

Защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) в сетях с изолированной нейтралью основана на контроле токов и напряжений нулевой последовательности, возникающих при замыкании одной из фаз на землю. При этом в неповрежденной сети токи и напряжения нулевой последовательности близки к нулю.

При возникновении ОЗЗ в сети с изолированной нейтралью происходят следующие процессы:

• Напряжение поврежденной фазы относительно земли падает практически до нуля
• Напряжения неповрежденных фаз относительно земли возрастают в √3 раз
• Появляется напряжение смещения нейтрали 3U0
• В месте повреждения протекает емкостной ток замыкания на землю
• По неповрежденным линиям протекают емкостные токи подпитки места ОЗЗ

Защита должна селективно определять поврежденное присоединение по появлению в нем тока нулевой последовательности 3I0, совпадающего по фазе с напряжением 3U0.

Основные виды защит от ОЗЗ

В сетях с изолированной нейтралью применяются следующие основные виды защит от однофазных замыканий на землю:

• Токовые защиты нулевой последовательности
• Направленные защиты нулевой последовательности
• Защиты на основе высших гармоник
• Защиты на основе переходных процессов
• Централизованные защиты

Рассмотрим особенности и принципы работы каждого вида защит.

Токовые защиты нулевой последовательности

Токовые защиты нулевой последовательности реагируют на появление тока 3I0 в защищаемом присоединении. Основными недостатками таких защит являются:

• Низкая чувствительность в сетях с малыми токами ОЗЗ
• Отсутствие селективности при дуговых перемежающихся ОЗЗ
• Возможность ложных срабатываний при внешних ОЗЗ из-за броска емкостного тока

Для повышения чувствительности применяются специальные трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП). Для отстройки от бросков емкостного тока используются реле с торможением.

Направленные защиты нулевой последовательности

Направленные защиты определяют направление мощности нулевой последовательности при ОЗЗ. Они обеспечивают более высокую селективность по сравнению с токовыми защитами. Принцип работы основан на сравнении фаз тока 3I0 и напряжения 3U0.

Основные преимущества направленных защит:

• Высокая чувствительность
• Селективность действия
• Возможность работы в сетях с любым режимом нейтрали

К недостаткам можно отнести более сложную реализацию по сравнению с токовыми защитами.

Защиты на основе высших гармоник

Защиты на основе высших гармоник используют тот факт, что при дуговых ОЗЗ в токе повреждения появляются высшие гармонические составляющие. Принцип работы заключается в выделении и анализе высших гармоник тока нулевой последовательности.

Преимущества таких защит:

• Высокая чувствительность при дуговых ОЗЗ
• Возможность обнаружения перемежающихся ОЗЗ
• Селективность действия

Недостатком является сложность отстройки от высших гармоник в нормальном режиме работы сети.

Защиты на основе переходных процессов

Данные защиты анализируют переходные процессы, возникающие в момент пробоя изоляции при ОЗЗ. Они позволяют обнаруживать кратковременные самоустраняющиеся пробои изоляции на начальной стадии повреждения.

Основные преимущества:

• Высокое быстродействие
• Возможность обнаружения кратковременных пробоев
• Высокая чувствительность

К недостаткам относится сложность реализации и настройки защиты.

Централизованные защиты от ОЗЗ

Централизованные защиты устанавливаются на шинах питающей подстанции и контролируют все отходящие присоединения. Принцип работы основан на сравнении токов 3I0 всех присоединений.

Преимущества централизованных защит:

• Высокая чувствительность
• Селективность действия
• Возможность определения поврежденного присоединения при устойчивых и перемежающихся ОЗЗ

Недостатком является необходимость прокладки контрольных кабелей от всех присоединений к месту установки защиты.

Выбор оптимального вида защиты от ОЗЗ

При выборе защиты от однофазных замыканий на землю для конкретной сети необходимо учитывать следующие факторы:

• Режим заземления нейтрали сети
• Величина емкостного тока замыкания на землю
• Наличие компенсации емкостных токов
• Тип электрооборудования
• Требования к чувствительности и селективности защиты
• Экономическая целесообразность

Для сетей с малыми токами ОЗЗ целесообразно применение направленных защит или защит на основе высших гармоник. В сетях с большими токами ОЗЗ эффективны токовые защиты. Для повышения чувствительности рекомендуется использовать централизованные защиты.

Современные тенденции в развитии защит от ОЗЗ

Основными направлениями совершенствования защит от однофазных замыканий на землю являются:

• Применение микропроцессорных устройств с адаптивными алгоритмами
• Комбинирование различных принципов выявления ОЗЗ
• Интеграция функций защиты, автоматики и измерений
• Повышение чувствительности и быстродействия
• Самодиагностика и непрерывный контроль исправности

Это позволяет существенно повысить эффективность и надежность защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Заключение

Защита от однофазных замыканий на землю является важным элементом обеспечения надежности работы сетей с изолированной нейтралью. Правильный выбор и настройка защиты позволяет своевременно выявлять и локализовать повреждения, предотвращая их развитие в более серьезные аварии. Современные микропроцессорные устройства предоставляют широкие возможности для реализации эффективной защиты от ОЗЗ.

Защита от замыкания на землю

Страница 59 из 62

Защита от однофазных замыканий на землю (земляная защита) предусматривает подачу предупреждающего сигнала или отключение участка сети при повреждении, приводящем к образованию непосредственной электрической связи между одной фазой установки и землей.
Защита в сетях напряжением 380/220 В
Четырехпроводные сети согласно ПУЭ должны выполняться с глухим заземлением нейтрали источника питания (трансформатора, генератора). Согласно тем же правилам части, подлежащие заземлению, должны иметь надежную металлическую связь с нейтралью источника питания, выполняемую нулевым проводом или посредством заземляющих проводников.

Прямая электрическая связь между одной фазой и заземленным корпусом двигателя, аппарата и пр. в такой системе приводит к возникновению однофазного тока к. э. (рис. 13-20).
Защита от замыкания на землю в четырехпроводной системе достигается посредством аппарата (автоматического выключателя, предохранителей), автоматически отключающего поврежденный участок сети под действием однофазного тока к. з.

Рис. 13-20. Схема защиты двигателя от замыкания на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью.
Номинальный ток плавких предохранителей (вставок) или расцепителя автоматов, защищающих токоприемник, выбирается в соответствии с нагрузкой последнего (см., например, § 13-5).
Гарантия срабатывания защиты обеспечивается выполнением одного из следующих условий: заземляющий и нулевой проводники должны быть выбраны так, чтобы при замыкании на корпус возникал ток к. з.:
1)  трехкратный по отношению к номинальному току плавкой вставки;

1. трехкратный по отношению к номинальному току теплового расцепителя магнитного пускателя или автомата;
2. в 1,25—1,4 раза превышающий номинальный ток электромагнитного расцепителя.

Трехпроводные сети с изолированной нейтралью в установках гидромеханизации должны быть обеспечены средствами защиты от снижения сопротивления изоляции и однофазных замыканий на землю.

Рис. 13-21. Схема защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью (а) и схема замещения участка сети (б).
В качестве примера рассмотрим одну из разновидностей аппаратов защиты от замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью (рис. 13-21,а).

Через трехфазный выпрямительный мост, образованный диодами Д1, Д2 и Д3, и катушку реле Р постоянно проходит выпрямленный ток ί0. Ток ί0 замыкается на сеть через землю, а также пути утечки rA, rв, rc и емкости, образованные между фазами сети и землей, С A, Св, Сc (рис. 13-21,б). Этот ток в неповрежденной сети обычно мал и недостаточен для срабатывания реле Р.
При снижении или пробое изоляции в фазах сети через обмотку реле будет протекать дополнительный ток, достаточный для срабатывания реле, которое при этом своими контактами Р замкнет цепь катушки дистанционного отключения соответствующего аппарата.
Прочие элементы аппарата защиты имеют следующее назначение. Сопротивления служат для ограничения тока в случае пробоя одного из диодов или междуфазного к. з., а также для ограничения обратного напряжения на диодах. Переменное сопротивление вводится для регулирования сквозного тока реле, т. е. чувствительности защиты. Диод, шунтирующий катушку реле, предотвращает его вибрацию. Вторые контакты реле Р шунтируют сопротивление, что необходимо для того, чтобы якорь реле оставался надежно притянутым при перемежающихся замыканиях на землю. Кнопка К и сопротивление  служат для проверки действия защиты.
Действие аппарата обеспечивается не только при непосредственном замыкании на землю, но также при понижении изоляции и при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением.
Рассмотренный принцип действия использован в аппарате высокой чувствительности типа УАКИ (новый тип АЗЛК) с двухобмоточным реле. Реле такого типа широко применяются для защиты установок гидромеханизации, на шахтах, рудниках, в карьерах и других отраслях производства, отличающихся повышенной опасностью.
Защита в электроустановках напряжением 6000 В
Сети напряжением 6000 В, как указано выше, выполняются с изолированной нейтралью. В сетях с изолированной нейтралью ток заземленной фазы замыкается через участки пути, утечки тока и емкости, образованные между двумя другими, неповрежденными фазами и землей (см. рис. 13-21,б)¹.
Ток однофазного замыкания на землю зависит от емкостного сопротивления линии Хс = 1/ωС. Чем больше емкость линии по отношению к земле, тем меньше сопротивление и тем больше, следовательно, ток замыкания на землю.
Емкость кабельных линий, как известно, значительно выше емкости воздушных. Поэтому в системах электроснабжения с развитой кабельной сетью токи однофазного замыкания на землю могут достигать достаточно высоких значений. Такие обстоятельства могут иметь место, в частности, при питании установок гидромеханизации от общих трансформаторных подстанций в крупных городах.

При однофазном замыкании на землю в сетях с изолированной нейтралью межфазное напряжение остается прежним, поэтому режим работы установок не меняется.

¹ Электрические сети с изолированной нейтралью носят наименование сетей с малыми значениями тока замыкания на землю.

Однако__фазное напряжение остальных, неповрежденных фаз возрастает в √3 раз, чем увеличивается опасность пробоя их изоляции. Кроме того, в месте прохождения тока на землю в поврежденной фазе вследствие контактного перегрева возможно дальнейшее повреждение изоляции с последующим развитием аварии. Ввиду этого длительное прохождение тока замыкания на землю недопустимо и однофазное замыкание сети должно быть устранено.
В устройствах гидромеханизации приняты две системы защиты от однофазных замыканий на землю в сетях 6000 В: посредством кабельных трансформаторов тока с тороидальными сердечниками — разъемными типа ТЗР и неразъемными — ТЗ и с использованием пятистержневых трансформаторов напряжения типа НТМИ (см. § 3-6).

Рис. 13-22. Схема защиты от однофазных замыканий на землю с использованием пятистержневого трансформатора напряжения.
Защита с применением кабельных трансформаторов тока действует следующим образом (см. рис. 3-18). Стальной магнитопровод охватывает кабель (например, на выходе из приключательного пункта ЯКНО-6). При этом три жилы кабеля действуют в качестве первичной обмотки трансформатора тока. Вторичной обмоткой является катушка на тороидальном магнитопроводе; к ней подключено чувствительное реле максимального тока.
При отсутствии замыкания на землю ввиду симметрии токов в трех фазах кабеля суммарный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора равен нулю и по вторичной обмотке трансформатора ток не проходит. Если произойдет замыкание одной фазы на землю, то ток замыкания будет проходить по поврежденной фазе в общем направлении, а по остальным — в обратном, нарушая симметрию токов, а следовательно, магнитного потока. Результирующим потоком (в данном случае не равным нулю) в обмотке трансформатора будет наведена э. д. с., вследствие чего по катушке реле будет проходить ток и реле сработает.
В случае необходимости действия защиты на отключение поврежденной линии, в оперативную цепь дополнительно вводят промежуточное реле с целью увеличения мощности контактов, замыкающих цепь катушки отключения выключателя. Иногда возникает необходимость обеспечения защиты на нескольких ступенях сети. Селективность действия такой защиты осуществляется за счет ступенчатой выдержки времени срабатывания реле. При этом в оперативные цепи защиты вводятся реле времени.
Разъемные трансформаторы обеспечивают меньшую чувствительность защиты по сравнению с неразъемными; их преимущество сводится к удобству монтажа. Современные устройства защиты от замыкания на землю обладают чувствительностью к току около 2—3 А.

Схема защиты с трансформатором напряжения, обмотки которого соединены в открытый треугольник (рис. 13-22)
В открытый треугольник трех фаз вторичных обмоток трансформатора включена катушка реле напряжения. При симметрии фазных напряжений линии напряжение между точками а и z приблизительно
равно нулю. Однофазное замыкание на землю в сети нарушает симметрию межфазных напряжений, в магнитопроводе образуется поток, обусловленный током замыкания на землю, равнонаправленный по отношению к вторичным обмоткам всех трех фаз трансформатора. При этом напряжение, возникающее между обмотками в точках а и z, достаточно для срабатывания реле.
Недостатком схемы с трансформаторами напряжения является чувствительность защиты к току однофазного замыкания на соседних линиях.
Пример 13-1. Рассчитать и согласовать уставки максимальной токовой защиты трансформатора 35/6 кВ и линий Л1 и Л2 в трехфазной сети электроснабжения, представленной на схеме рис. 13-16.
Значение напряжений, токов нагрузки, коэффициентов трансформации трансформаторов тока и токов к. э., действующих на всех ступенях системы электропередачи, указаны на схеме.
Коэффициент схемы на всех участках rех= 1.
Для защиты линии Л1 используются встроенные максимальные токовые реле типа РТВ. Зашита трансформатора 35/6 кВ и линии Л2 выполнена с помощью реле типа РТ-80. Защита линии Л3 имеет независимую характеристику времени с уставкой тока срабатывания Iс.з=200 А и времени Iс.з=4 с.
Ступень селективности принимается А/=0,8 с.
Время срабатывания защиты при к. з. на линии Л1 принимается Iс.а3—0,8 с.
Решение. Для наглядности решения производится построение диаграммы селективности защит в первичных токах, проходящих по участкам сети.
Построение характеристик времени в общей системе координат при различных значениях напряжения на отдельных участках сети возможно лишь при условии приведения значений тока к одному общему напряжению. В рассматриваемом примере значения тока пересчитываются на напряжение 6 кВ.

Предложен новый метод защиты от замыканий на землю в распредсетях 6–35 кВ

Этот метод защиты особенно ярко проявляет свои преимущества в распределительных сетях с компенсированной нейтралью в начальных режимах неустойчивого замыкания на землю с малым активным сопротивлением; названные режимы наиболее сложны для селективной работы земляных защит из-за возникновения переходных процессов неустойчивого замыкания и наложения значительных гармонических составляющих на токи и напряжения нулевой последовательности промышленной частоты. Данный метод эффективен также и при других видах замыканий на землю в сетях и с компенсированной, и с изолированной нейтралью.

Обычно применяемые в наше время защиты от замыканий на землю по принципу работы можно разделить на три группы:

• защиты на базе измерений токов и напряжений основной промышленной частоты сети,
• защиты на основе измерений гармонических составляющих,
• защиты на основе анализа переходных процессов.

Новый метод во многом совмещает в себе перечисленные традиционные методы, представляя универсальное решение с высокой степенью надежности селективной работы и легкой настройкой уставок.

Суть нового метода ЗЗ заключается в применении двух новых подходов для селективного определения замыканий на землю:

• Контроль комплексной проводимости земляного контура с учетом гармонических составляющих, позволяющий существенно повысить чувствительность защиты при различных режимах замыканий на землю. Применение направленной характеристики срабатывания позволяет реализовать селективность работы защиты, что в свою очередь решает задачу точного определения поврежденного сегмента сети и допускает работу защиты от замыканий на землю не только на сигнал, но и на отключение. Ниже приведена диаграмма направленности вычисляемого вектора комплексной проводимости сети с обозначением зон срабатывания (forward) и несрабатывания (reverse). При этом зона срабатывания разделена на два сегмента, условно разделяющих характер замыканий на землю в защищаемой зоне на близкие и удаленные по соотношению активной и реактивной составляющей проводимости контура земляного замыкания.

Рис. 1

• Использование в расчете проводимости земляного контура метода кумулятивного вычисления, позволяющего качественно более эффективно проводить измерения при неустойчивом характере замыканий с существенными гармоническими составляющими.

Суть работы нового метода вычисления отражает приведенная ниже формула:

При этом вычисления производятся кумулятивным способом, то есть вычисленные значения за отдельные моменты времени геометрически суммируются в единый результат в соответствии с выражением:

Ниже приведена диаграмма, графически отображающая работу описываемого метода вычислений (цветами выделены вычисленные отдельные вектора проводимости в разные моменты времени, а черным цветом показан результирующий кумулятивный вектор):

Рис. 2

Такой метод дает возможность существенно увеличить точность измерений при режимах неустойчивых близких замыканий на землю с возникновением значительных всплесков гармонических составляющих в широком диапазоне частот и влиянии возникающих переходных процессов.

Ниже приведены сравнительные диаграммы результатов работы трех методов вычисления (слева направо): стандартные вычисления направленной земляной защиты на промышленной частоте; кумулятивное вычисление проводимости на промышленной частоте, кумулятивное вычисления проводимости с учетом гармонических составляющих.

Рис. 3. Близкое неустойчивое замыкание на землю. Зеленым цветом показаны измерения по исправному присоединению, красным — по поврежденному.Рис. 4. Удаленное замыкание на землю или замыкание с большим переходным сопротивлением. Зеленым цветом показаны измерения по исправному присоединению, красным — по поврежденному.

Как можно видеть из приведенных диаграмм, метод кумулятивного вычисления комплексной проводимости с учетом гармонических составляющих является универсальным решением для различных режимов замыканий на землю и успешно определяет как неустойчивые замыкания на землю со значительными переходными процессами, характерные для городских кабельных распределительных сетей с компенсированной нейтралью, так и удаленные замыкания на землю/замыкания с большим переходным сопротивлением, характерные для воздушных линий сельских распределительных сетей.

Несмотря на кажущуюся сложность такого метода, расчет и задание уставок для этой защиты относительно просты.

Защита имеет критерии пуска по превышению тока Io и превышению напряжения 3Uo, логически объединенные по схеме «И». При этом значение пуска по 3Uо определяется отстройкой от максимального значения в нормальном режиме работы сети с учетом влияния компенсации (для сетей с компенсацией), а значение пуска по Io задается равным 50–70% от суммарной активной составляющей тока замыкания на землю, определяемой применяемым в сети компенсатором и уровнем тока естественной изоляционной утечки в сети.

Рис. 5

Также в уставках защиты при необходимости может быть скорректирован угол наклона линии зоны срабатывания на диаграмме комплексной проводимости в диапазоне от 2° до 20° для точной настройки селективной работы данной защиты с учетом погрешности измерений применяемых измерительных трансформаторов.

Описываемый метод защиты от замыканий на землю применяется в распределительных сетях среднего напряжения Финляндии с 2015 года и показал хорошие эксплуатационные результаты. Применение нового метода защиты не накладывает специальных требований на первичное оборудование распределительных устройств среднего напряжения и может быть реализовано как для вновь возводимых, так и для существующих распредустройств 6–35 кВ. Данный метод запатентован компанией ABB и реализован в устройствах защиты ABB серий RE_615, RE_620, RE_630 и в устройствах RIO600.

Разработчики данного метода — специалисты финского отделения ABB Ари Вахлрус и Янне Алтонен — были награждены премией «Сетевая инициатива 2017 года» (Тампере, Финляндия).

Поставка реле защиты от однофазных замыканий на землю ЗЕРО ЗЗМ-У2 в город Петрозаводск.

Осуществлена продажа реле ЗЕРО ЗЗМ У2 в город Петрозаводск.

Реле защиты ЗЕРО ЗЗМ У2 предназначено для включение сигнализации и отключения линий электроснабжения при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) в сетях 3-35 кВ с изолированной или заземленной через высокоомный резистор нейтралью.

Реле типа ЗЕРО разработано взамен существующих морально устаревших типов направленных защит (ЗЗП, РЗН, ЗЗН и других) склонных к ложным, а также групповым ложным срабатываниям.

Позволяет увеличить надежность электроснабжения в сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью на открытых горных работах и повысить безопасность при обслуживании сетей. Объединяет три функции в одном аппарате: «земляную» защиту, МТЗ при замыкании на землю в разных фазах двух фидеров и перестраиваемые выдержки времени.

Реле типа ЗЕРО предназначено для работы в условиях с номинальными значениями климатических факторов по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70. При этом:

— температура окружающей среды, °С от -40 до +40;

— высота над уровнем моря не более 2000м;

— окружающая среда – невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях разрушающих металлы и изоляцию. Атмосфера II по ГОСТ 19190-69;

— относительная влажность воздуха до 80% при температуре +20°С;

— реле должно монтироваться на неподвижных металлических или изоляционных основаниях;

—  место установки должно быть защищено от попадания жидкостей, масла, эмульсий и т. д.;

— реле не должно подвергаться воздействию солнца, магнитных и электрических полей, а также радиаций;

— рабочее положение реле – вертикально;

— допустимые вибрационные нагрузки 0,25g.

 

Реле защиты ЗЕРО ЗЗМ-У2 имеет следующие преимущества:

• не дает ложных срабатываний;
• не снижает свою чувствительность при работе в сетях с нейтралью, заземленной через высокоомные резисторы;
• имеет максимальную токовую защиту по току нулевой последовательности около 500…600 А для отключения двойных замыканий на землю на разных фазах различных линий;
• имеет уставки времени срабатывания 0; 0,5; 1 и 1,5 с;
• имеет световые сигналы «Готовность» (с самодиагностикой), «Авария», сигнализирующий о срабатывании реле, и «Сигнал» — блинкер, самопогасающий в течение 10 мин;
• не требует изменения монтажных проводов при его установке вместо реле ЗЗП.

Доставка реле ЗЕРО ЗЗМ У2 в город Петрозаводск осуществлялась транспортной компанией Автотрейдинг.

автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Разработка защиты от однофазных замыканий, селективной в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью

Библиография Олейник, Сергей Иванович, диссертация по теме Электростанции и электроэнергетические системы

1. Серов В.И., Шучкий В.И., Ягудаев Б.М. Методы и средства борьбы с замыканиями на землю в высоковольтных системах горных предприятий. М.: Наука, 1985. -136 с.

2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. -М.: Высшая школа, 1991. -324 с.

3. Лихачев Ф.А. Повышение надежности распределительных сетей 6-10 кВ. // Электрические станции, 1990. №6. -С. 64 68.

4. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. М.: Энергия, 1971.-152 с.

5. Сирота И.М. Защита от замыканий на землю в электрических системах. Изд во АН УССР, 1955. -208 с.

6. Кискачи В.М. Защита от однофазных замыканий на землю ЗЗП-1. -М.: Энергия, 1972. -122 с.

7. Сирота И.М., Кисленко С.И., Михайлов A.M. Режимы нейтрали электрических сетей. Киев: Наукова Думка, 1985. -264 с.

8. Маврицин A.M., Петров О.В. Электроснабжение угольных разрезов. -М.: Энергоатомиздат, 1986. -192 с.

9. Цапенко Е.Ф. К вопросу о защите при замыканиях на землю в распределительных сетях 6 10 кВ // Промышленная энергетика, 1998. №2. -С. 33 -36.

10. Головко С.И., Ванштейн Р.А., Албул В.Н. Условия селективной работы защиты с наложением контрольного тока при перемежающихся дуговых замыканиях. // Известия ВУЗов. Энергетика. 1988. № 7 С. 22.

11. Правила устройства электроустановок. Шестое издание, с изменениями, исправлениями и дополнениями, рпинятыми Главэнергонадзором РФ в период с 01.01.92 по 01.12.99. СПб., ООО «Издательство ДЕАН», 1999. -925 с.

12. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. М.: Энергия, 1977. -288 с.

13. Беляков Н.Н. Оптимизация режимов работы нейтрали в сетях 6 -35 кВ // Отчет о научно-исследовательской работе. Москва, 1992.-65 с.

14. Ягудаев Б.М. Назаров В.В., Сиденко НИ. Семенченко А.И., Подольский И.Ф. Режим нейтрали и релейная защита от замыканий на землю в карьерных сетях 6 кВ // Промышленная энергетика, 1986. №11. -С. 36-38.

15. Самойлович И.С. Режимы нейтрали электрических сетей карьеров. -М.: Недра. 1976. -126 с.

16. Вильгейм Р., Уотерс М. Заземление нейтрали в высоковольтных системах. М. — Д.: Госэнергоиздат, 1959. — 265 с.

17. Щуцкий В.И., Ягудаев Б.М., Назаров В.В. Критерии оптимизации режима изолированной нейтрали сетей 6-10 кВ горных предприятий. М.: Электричество, 1984 №9. -С. 11-17.

18. Головко С.И., Вайнштейн Р. А., Юдин С.М. Селективная сигнализация однофазных замыканий и измерение расстройки компенсации в сетях 30, 35 кВ. М.: Электрические станции, 2000. №7 -С. 33 -36.

19. Брянцев A.M., Долгополов А.Г. Системы управления и защиты для дугогасящих реакторов, управляемых подмагничиванием. Электрические станции, 2000. №2. -С. 41 47.

20. Дударев Л.Е., Зубеков В.В. Некоторые особенности переходных процессов при замыкании фазы на землю в сетях 6-35 кВ и использование их для средств релейной защиты. Электрические станции, 1978. № 6. -С. 68 70.

21. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения. 2-е издание, переработанное и дополненное. М.: Высшая школа, 1985. — 390 с.

22. Федосеев A.M. Основы релейной защиты. М.: Госэнергоиздат, 1976.-559 с.

23. Зихерман М.Х. Повреждения трансформаторов напряжения при дуговых замыканиях на землю в сетях 6-10 кВ. Электрические станции, 1978. №11. -С. 65 67.

24. Дударев JI.E., Волошек И.В. Оценка эффективности защиты ТН от токовых перегрузок. Электрические станции, 1986. № 11. С. 65 -69.

25. Голдобин Д.А., Заболотников А.П., Тихонов А.А., Зисман Ю.В. Феррорезонансные колебания в воздушных сетях 35 кВ и условия работы трансформаторов напряжения. Электрические станции, 1989. №7 -С. 24-27.

26. Дударев Л.Е. Эль-Хатиб Аднан. Подавление феррорезонансных процессов в сетях с изолированной нейтралью. Электрические станции, 1993. № 10. С. 36-39.

27. Серов В.И., Шуцкий В.И., Ягудаев Б.М. Методы и средства борьбы с замыканиями на землю в высоковольтных системах горных предприятий. -М.: Наука, 1985. -136 с.

28. Богдан А.В., Калмыков В.В., Сафарбаков А. А. Анализ неселективной работы направленных защит от замыкания на землю. // Материалы Всесоюзной научно технической конференции «Шестые Бернардоссовские чтения «. Иваново, 1992. -68 с.

29. Богдан А.В., Калмыков В.В. Направленная защита повышенной селективности при замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью. Известия ВУЗов СССР. «Электро механика», 1993. №4. -С. 88-91.

30. Буралков А.А., Кибардин В.В., Кузьмин С.В. Эффективность защиты от замыканий на землю в сетях 6 кВ золотодобывающих карьеров Сибири. -М.: Промышленная энергетика, 1999. № 5. -С. 59-61.

31. Петров О.А., Масалитин Г.К. Устройство сигнализации однофазных замыканий на землю для электрических сетей 6-10 кВ. М.: Электрические станции, 1996. № 5. -С. 45 — 51.

32. Петров О.А., Левковский А.И. О недопустимой расстройки компенсации в электрических сетях 6-35кВ. М.: Электрические станции, 1992. №1. -С. 48 — 52.

33. Бухтояров В.Ф. Централизованная защита от замыканий на землю в сетях с малым током замыкания, М.: Промышленная энергетика, 1976. № 11. -38 с.

34. Анисимов A.M., Лукашев В.И., Кожевникова Е.С., Милованов

35. B.П., Полякова Н.А. Устройство централизованной сигнализации однофазных замыканий на землю. М.: Промышленная энергетика, 1986. № 6. -С. 16.

36. А.С. №904065 (СССР) Устройство для централизованной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью. Алексенский. Опубл. в Б.И., 1982. № 5.

37. Сирота И.М. и др. Централизованная сигнализация замыканий на землю в компенсированных сетях с использованием наложенного тока второй гармоники. В кн.: Автоматизация и релейная защита энергосистем, 1981. -С. 154 166.

38. А.С. №736249 (СССР) Устройство для централизованной защиты от замыканий на землю в сети с изолированной и компенсированной нейтралью. В.Ф. Бухтояров. Опубл. в Б.И., 1980. № 19.

39. Бухтояров В.Ф., Токарев Г.И., Удавихин В.И. Применение централизованной токовой защиты от замыканий на землю в карьерных распределительных сетях 6 кВ. — М.: Промышленная энергетика, 1995. № 7. -С. 20 23.

40. Шуин В.А., Гусенков Н.К., Дроздов А.И. Централизованное направленное устройство сигнализации однофазных замыканий на землю с использованием переходных процессов. М.: Электрические станции, 1993. № 9. -С. 53 -57.

41. Лизунов Д.В. Защита от замыканий на землю в сетях 6 кВ угольных разрезов. М.: Промышленная энергетика, 1964 № 7.1. C. 52- 53.

42. Богдан А.В. Калмыков В.В. Направленная защита повышенной селективности при замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью. Известия ВУЗов СССР. «Электромеханика», 1993. № 4. -С. 88-91.

43. Богдан А.В., Деньков Ю.А., Калмыков В.В., Шегай Ю.В. Направленная защита при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью. М.: Электрические станции, 1983. №5-С. 59-61.

44. Шуин. B.JI. Влияние разряда емкости поврежденной фазы на переходные процессы при замыканиях на землю в кабельных сетях 3-10 кВ // М.: Электричество. 1979. № 9. -С. 54.

45. Олейник С.И., Сафарбаков А.А. Определение поврежденного присоединения при замыкании на землю на шинах собственных нужд ТЭЦ. -М.: Электрические станции, 2000. №10. -С. 49 50.

46. Федосеев A.M. Федосеев М.А Релейная защита электоэнергетических систем. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат. 1992, 528 с.

47. А.С. №1145401 СССР, Н02Н 3/17. Устройство для защиты от замыканий на землю в сети с компенсированной нейтралью. Ванштейн Р.А., Головко С.И. 1988.

48. Вайнштейн Р.А., Головко С.И. Применение низкочастотного параметрического усилителя в защите от замыкания на землю компенсированных сетей. Электромеханика, 1965. № 12. -С. 14 -20.

49. Вайнштейн Р.А., Головко С.И.и др. Исследование и разработка быстродействующей защиты от замыкания на землю в компенсированных сетях.// Копия отчета оНИР. М.: 1983. -86 с.

50. А.С. 540324 СССР, Н02Н 3/16. Устройство для защиты в сетях с компенсированной и изолированной нейтралью от однофазных замыканий на землю // Петров О.А., Ситчихин Ю.В. и др. 1979.

51. Вайнштейн Р.А., Головко С.И., Фальк Ю.П. Вероятностная оценка селективности защиты от замыкания на землю в сети с компенсированной нейтралью. // Известия ВУЗов. «Энергетика», 1987. №3.-49 с.

52. Справочник по проектированию электроснабжения // Под редакцией Барыбина Ю. Г. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 576 с.

53. Байтер И.И. Защита и АВР электродвигателей собственных нужд. -М.: Энергия, 1980. -104 с.

54. Патент США. Кл. НКИ 361/85, №4313146. Защита от замыканий на землю с большим переходным сопротивлением.

55. Японский патент. Кл. 58Д11, № 52 5694 Реле защиты от замыканий на землю с выбором и сравнением мгновенных величин для незаземленной высоковольтной распределительной линии. // Хокайдо Дэнреху К.К.

56. Гальфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. -М.: Энергия, 1975. -328 с.

57. Соколова Г.В. Защита от замыканий на землю типа ИЗС. М.: Электрические станции, 1984. № 1. — 59 с.

58. Дударев JI.E., Зубеков В.В. Устройство универсальной комплексной защиты от замыканий на землю для сетей 6-35 кВ. М.: Промышленная энергетика, 1982. № 4. -С. 36.

59. Ванштейн Р.А., Головко С.И. Применение низкочастотного параметрического усилителя в защите от замыкания на землю компенсированных сетей. М.: Электромеханика, 1965. № 12. -С. 142.

60. Ванштейн Р.А., Головко С.И. и др. Исследование и разработка быстродействующей защиты от замыканий на землю в компенсированных сетях // Копия отчета оНИР. М: 1983.

61. Ванштейн Р.А., Головко С.И.О гармоническом составе токов нулевой последовательности в сетях с компенсацией емкостных токов при замыкании на землю через перемежающуюся дугу. // Известия ВУЗов. Энергетика. 1978. № 12. С. 43 -45.

62. Лихачев Ф.А. Инструкция по выбору, установке и эксплуатации дугогасящих катушек. -М.: Энергия, 1971. — 105 с.

63. Сирота И.М., Масляник В.В., Назаров В.В., Побегайло А.В. Электробезопасность в распределительных сетях и установках напряжением 3 10 кВ // Безопасность труда в промышленности, 1980. №3.-С. 47-49.

64. Шуляк В.Г. Переходные процессы в сетях с изолированной нейтралью при замыкании на землю. Известия ВУЗов «Энергетика», 1969. № 1 С. 1 — 9.

65. Беляков Н.Н. Анализ повреждений от замыканий на землю в кабельных сетях. -М.: Электрические станции, 1952. № 6. -С. 40 -43.

66. Сирота И.М. Защита от замыканий на землю в электрических системах. Киев: Изд-во АН УССР, — 208 с.

67. Шуляк В.Д. Направленное земляное реле для распределительных сетей 6 10 кВ с изолированной нейтралью. Известия ВУЗов «Электромеханика», 1967. № 10. -С. 55 — 57.

68. Мус К.Б. Об основных критериях безопасности при эксплуатации в высоковольтных установках на открытых горных разработках// Сборник научных трудов. Ленинградский горнометаллугический институт, 1966. вып. № 37. -48 с.

69. Golding S. Исследование переходных поцессов при замыканиях на землю в кабельных сетях. Выбор защиты от замыканий на землю. // Релейная защита. Переводы докладов CIGRE под редакцией Федосеева A.M. М.: Госэнергоиздат, 1963. -С. 323 — 334.

70. Цапенко Е.Ф. К вопросу о защите при замыканиях на землю в распределительных сетях 6-10кВ. М.: Промышленная энергетика, 1998. №2. -С. 33 — 36.

71. Олейник С.И. Защита от замыканий на землю в сетях 6-10 кВ с компенсированной нейтралью. -Павлодар: Ученые записки Павлодарского Государственного университета, 2000. №4. -С. 7480.

72. Патент Республики Казахстан № 10595 Устройство для направленной защиты нулевой последовательности от замыканий на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью // Олейник С.И. Опубл. 31.05.01.

73. Патент Республики Казахстан № 10701 Устройство для сравнения фаз // Олейник С.И., Сафарбаков А.А. Опубл. 22.06.01.

74. Олейник С.И., Сафарбаков А.А. Защита от замыканий на землю в сети с компенсированной нейтралью, реагирующая на активный ток. М.: Электрические станции, 2002. № 3. -С. 60-63.

75. Сафарбаков А.А., Олейник С.И. Блокировка срабатывания направленных защит от замыканий на землю при феррорезонансных процессах. М.: Энергетик, 2001. № 8 -С. 2021.

76. Патент Республики Казахстан № 9295 Устройство для защит от замыканий на землю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью // Олейник С.И., Сафарбаков А.А. Опубл. 14.07. 00.

77. Поляков B.C. О защите оборудования электрических сетей от феррорезонансных перенапряжений. // Из опыта работы Ленинградских высоковольтных сетей Ленэнерго, -Л.: Энергоатомиздат, 1986. -С. 77 87.

78. Сирота И.М. Трансформаторы и фильтры напряжения и тока нулевой последовательности. -Киев: Наукова думка, 1983. -267 с.

79. Борю Н.В., Ковбаса В.М. Математическая модель каскадного трансформатора напряжения. М.: Электрические станции, 1992. № 9. -С. 59-65.

80. Нугер Б.К., Дударев Л.Е. Повышение надежности трансформаторов напряжения, работающих в системе контроля изоляции. -М.: Энергетик, 1983. № 1. -С. 23.

81. Гуревич В.И., Пряников Е.Н., Нугер Б.К. Защита трансформаторов НТМИ от перегрузки. — М.: Электрические станции, 1990. № 11. -С. 15 16.

82. Степанов Ю.А. Оценка эффективности и рекомендации по выбору способа защиты трансформатора напряжения типа НТМИ-10. М.: Промышленная энергетика, 1989. № 10. -С. 24 — 28.

83. Анализ нарушений в работе электроустановок и рекомендации персоналу. Выпуск 2 / 92. -Москва: СПО ОРГРЭС, 1993. -С. 88.

84. Желтиков Е.А., Дымкин В.Б., Бунин В.Ш. Об опыте предупреждения повреждений трансформаторов напряжения контроля изоляции в сетях 6-10 кВ. М.: Электрические станции, 1982. №9. -С.70 — 71.

85. Панасюк Д.И., Фортуль Б.М., Миронов Г.А., Жислина А.А. Мероприятия по защите ТКИ 6 10 кВ при дуговых замыканиях на землю. — М.: Электрические станции, 1982. № 12. -С. 54 — 56.

86. Лифшиц Г.А. О защите ТИКИ 6-35 кВ от повреждения при возникновении автопараметрического феррорезонанса и дуговых замыканиях на землю. Техническая информация Киргиз-главэнерго. Фрунзе, 1975. -С. 12.

87. Шаргородский В.Л. К вопросу феррорезонансных явлений в трехфазных сетях с изолированной нейтралью. — М.: Электричество, 1967. № 9. -С. 66 69.

88. Базанов В.П., Путова Т.Е. О режимах работы трансформаторов напряжения. М.: Электрические станции, 1987. № 2. -С. 56 — 58.

89. Павлов В.И., Максимов В.М. Феррорезонанс в сетях с заземленной нейтралью. М.: Электрические станции, 1975. № 1. -С. 78- 80.

90. Гельман Н.Л. Опыт проведения комплексных испытаний изоляции линий и ТП 6 10 кВ. — М.: Электрические станции, 1977. №4. -С. 83 — 86.

91. Тихомиров П.М. Расчет трансформатров. -М.: Энергоатомиздат, 1986.- 168 с.

92. Щуцкий В.И., Жидков В.О., Ильин Ю.Н. Защитное шунтирование однофазных повреждений электроустановок. — М.: Энергоатомиздат, 1986.- 151 с.

93. Зухерман М.Н., Несвижский Е.И., Рассолова И.Б., Федолтов С.П. Трансформатор напряжения повышенной надежности для сетей 610 кВ. М.: Электрические станции, 1990 г. № 6 -С. 64 — 68.

94. Сафарбаков А.А., Олейник С.И. Узел блокировки срабатывания направленных защит от замыканий на землю при феррорезонансных процессах. -М.: Электрические станции, 2001. № 2 -С. 64 66.

95. Олейник С.И. Защита от замыканий на землю в сетях 6 10 кВ с компенсированной нейтралью. -Павлодар: Ученые записки Павлодарского Государственного университета, 2000. № 4 -С. 74-80.

96. Патент Республики Казахстан № 6924 Устройство для защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью // Сафарбаков А.А., Олейник С.И. Опубл. 15.01.99.

97. Афанасьев В.В., Адоньев Н.М., Жалалис JI.B. Сирота И.М., Стогний Б.С. Трансформаторы тока. -Д.: Энергия, 1980. 344 с.

98. Сафарбаков А.А., Олейник С.И., Богдан А.В. Селективная сигнализация замыкания на землю в схеме собственных нужд ТЭЦ. // Информационный листок. Павлодар: ЦНТИ, 1997. № 96 -97.

99. Сафарбаков А.А., Олейник С.И. Переносной прибор для настройки и контроля направленных защит от замыкания на землю и цепей их подключения типа УДНЗ. // Информационный листок. Павлодар. ЦНТИ, 1998. № 61 — 98.

100. Бухтояров В.Ф., Токарев Г.И., Удавихин В.И., Устройство для направленной защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-35 кВ. М.: Электрические станции, 1996. № 6 — С. 57 -59.

101. Олейник С.И. Защита от замыканий на землю с блокировкой от феррорезонансных процессов, повышенной чувствительности// Сборник статей по материалам научной конференции «Молодые ученые — будущее Казахстана». Павлодар: 1999. — С. 72 — 73.

102. Олейник С.И., Сафарбаков А.А., Богдан А.В. Опыт внедрения селективной сигнализации замыканий на землю в сети 6 кВ собственных нужд ТЭЦ. Новочеркасск: Известия ВУЗов. «Электромеханика», 1999. № 1. — С. 58 — 59.

103. Патент Республики Казахстан № 8463 Устройство для защиты от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью // Богдан

104. A.В., Сафарбаков А.А., Копбаев М.А., Олейник С.И., Калмыков1. B.В. Опубл. 14.01.00.

105. Старостин В.И., Мельников А.В., Разумеев В.И. Определение ущерба от внезапных перерывов электроснабжения нефтеперерабатывающих предприятий. М.: Промышленная энергетика, 1971. № 2. — С. 37 — 42.

106. Методика определения ущерба при нарушениях надежности электроснабжения предприятий ЦБП. М.: ВНИПИЭнергопром, 1980.-56 с.

107. Гук Ю.Б. Теория надежности в электроэнергетике. JL: Энергоатомиздат, 1990. — 87 с.

108. Шабад М.А. Технико экономическое обоснование автоматизации распределительных сетей. — М.: Энергетик, 1998. №9. — С. 19-20.

«ЗЕРО» Реле защиты от однофазных замыканий на землю

Главная » Средства защиты и управления АРГУС, РУП, ЗЕРО, РУ, БЗМ-3,УКС » «ЗЕРО» Реле защиты от однофазных замыканий на землю Реле защиты предназначено для включение сигнализации и отключения линий электроснабжения при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) в сетях 3-35 кВ с изолированной или заземленной через высокоомный резистор нейтралью. Реле типа ЗЕРО разработано взамен существующих морально устаревших типов направленных защит (ЗЗП, РЗН, ЗЗН и других) склонных к ложным, а также групповым ложным срабатываниям. Позволяет увеличить надежность электроснабжения в сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью на открытых горных работах и повысить безопасность при обслуживании сетей. Объединяет три функции в одном аппарате: «земляную» защиту, МТЗ при замыкании на землю в разных фазах двух фидеров и перестраиваемые выдержки времени. Реле защиты ЗЕРО ЗЗМ-У2 имеет следующие преимущества: не дает ложных срабатываний; не снижает свою чувствительность при работе в сетях с нейтралью, заземленной через высокоомные резисторы; имеет максимальную токовую защиту по току нулевой последовательности около 500…600 А для отключения двойных замыканий на землю на разных фазах различных линий; имеет уставки времени срабатывания 0; 0,5; 1 и 1,5 с; имеет световые сигналы «Готовность» (с самодиагностикой), «Авария», сигнализирующий о срабатывании реле, и «Сигнал» — блинкер, самопогасающий в течение 10 мин; не требует изменения монтажных проводов при его установке вместо реле ЗЗП. Техническая характеристика  ЗЕРО ЗЗМ-У2        Наименование параметра Значение 1. Номинальное напряжение защищаемы присоединений, кВ 3,6,10,15,35 2. Номинальное напряжение нулевой последовательности (U0) на выходе ТННП при металлическом замыкании на землю, В 100 3. Допустимое значение тока нулевой последовательности (I0) длительно протекающего через ТТНП, А 30 4. Порог срабатывания реле по первичному току НП — I0 в комплекте с ТТНП типа ТЗЛМ при U0 =20В и j=90°, А   0,3 5. Зона углов (j) срабатывания при отставании вектора I0 от вектора U0, градусы электрические 90-170 6. Порог срабатывания по напряжению нулевой последовательности на клеммах реле при I0 =0,4А и j= 90°, В 10 7. Собственное время срабатывания при U0 =20В, I0 =0,4А и j= 90°, не более, сек 0,06 8. Установки времени срабатывания, сек 0,5;1 и 1,5 9. Порог срабатывания максимально-токовой защиты реле без учета угла между I0 и U0 в комплекте с ТЗЛМ, А   10. Номинальное напряжение питания, В ~100 11. Номинальный ток контактов исполнительного реле при напряжении переменного тока 100-220, А 5 12. Габаритные размеры, мм 120х110х122 13. Масса, кг, не более 0,9

Земляная защита

Земляная защита (ЗЗ) предназначена для защиты ВЛ в сетях с заземленной нейтралью от КЗ на землю. Полное правильное название защиты — токовая направленная защита нулевой последовательности (ТНЗНП).

ЗЗ реагирует на ток нулевой последовательности защищаемой ВЛ: если величина тока нулевой последовательности превышает уставку, ЗЗ срабатывает и отключает защищаемую ВЛ. То есть, по принципу действия ЗЗ является максимальной токовой защитой, включенной не на полные фазные токи, а на ток нулевой последовательности.

Реле тока ЗЗ включаются в обратный провод трансформаторов тока (ТТ), соединенных в полную звезду (рис. 2.2.1). Ток в реле ЗЗ равен сумме токов трех фаз и равен утроенному току нулевой последовательности:

I_З = I_А+I_В+I_С = 3I₀

В нормальном режиме работы ток в реле тока ЗЗ равен нулю, так как сумма токов трех фаз в трехфазном симметричном режиме работы равна нулю. Ток в реле тока ЗЗ может появиться только в четырех случаях:

1. При КЗ на землю (однофазных и двухфазных). При однофазных КЗ ток в ЗЗ равен току КЗ. При КЗ на землю 33 срабатывает правильно — она для этого и предназначена.

2. При замыкании двух фаз двух соседних ВЛ. С точки зрения питающей энергосистемы это двухфазное КЗ, и ЗЗ энергосистемы при этом не работают. Но в ЗЗ обеих поврежденных ВЛ ток 3I₀ равен току КЗ и обе защиты могут сработать. Работа ЗЗ при этом считается правильной.

3. При обрывах фаз в сети. При этом ток в защите примерно равен току нагрузки и ЗЗ может сработать (если ток нагрузки больше тока срабатывания защиты), а может, и нет. В любом случае поведение защиты считается правильным.

4. При неисправности токовых цепей: обрыв или закорачивание одной или двух фаз токовых цепей. При этом ток в защите равен току нагрузки и ЗЗ может сработать ложно (если ток нагрузки больше тока срабатывания защиты), без повреждения в сети.

Во всех остальных режимах: в нормальном режиме, при качаниях, при асинхронном ходе, при междуфазных КЗ без земли ток 3I0 отсутствует и ЗЗ принципиально не работает.

ЗЗ — защита с относительной селективностью. Для обеспечения селективности выдержки времени ЗЗ в сети выбираются по ступенчатому принципу со ступенью селективности 0,4-0,5 сек.

Принцип работы дифференциальной защиты автотрансформаторов

Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальная защита устанавливается не на всех трансформаторах (автотрансформаторах), а лишь в следующих случаях:

  – на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВА и выше;

  – на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4000 кВА и выше; 

– на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности (kЧ При параллельной работе трансформаторов (автотрансформаторов) дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора (автотрансформатора), что поясняется на рисунке 1. 

Если параллельно работающие трансформаторы Т1 и Т2 имеют только максимальные токовые защиты, то при повреждении, например, в точке К на вводах низшего напряжения трансформатора Т1 подействуют максимальные токовые защиты обоих трансформаторов, а так как их выдержки времени одинаковы, отключатся оба трансформатора. 

Дифференциальная защита, действующая без выдержки времени, обеспечивает в рассмотренном случае отключение только поврежденного трансформатора. Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора) устанавливаются трансформаторы тока со стороны всех его обмоток, как показано на рисунке 2 для двухобмоточного трансформатора. Вторичные обмотки соединяются в дифференциальную схему и параллельно к ним подключается токовое реле. Аналогично выполняется дифференциальная защита автотрансформатора.

При рассмотрении принципа действия дифференциальной защиты условно принимается, что защищаемый трансформатор имеет коэффициент трансформации, равный единице, одинаковое соединение обмоток и одинаковые трансформаторы тока с обеих сторон. 

Если схема дифференциальной защиты выполнена правильно и трансформаторы тока имеют точно совпадающие характеристики, то при прохождении через трансформатор тока нагрузки или тока сквозного к.з. ток в реле дифференциальной защиты трансформатора отсутствует. Следовательно, дифференциальная защита трансформатора, так же как дифференциальная защита линий, на такие режимы не реагирует.

Рис.1 – Прохождение тока к.з. и действие максимальной токовой защиты при повреждении одного из параллельно работающих трансформаторов (автотрансформаторов).

Рис.2. – Принцип действия дифференциальной защиты трансформатора (автотрансформатора):  а — токораспределение при сквозном к.з.; б — токораспределение при к.з. в трансформаторе (в зоне действия дифференциальной защиты)

Рис. 2

ПКФ «ЭлТехКом» — Электротехнические изделия: измерительное оборудование, электронные компоненты, электрощитовое оборудование и оборудование КИПиА

На сегодняшний день электротехнические изделия и оборудование используются практически во всех отраслях: от промышленности и строительства до сельского хозяйства и бытовой сферы. Они нашли свое применение в процессе производства машин и приборов бытового и профессионального назначения. И без них невозможно уже предоставить ни один современный аппарат.

ООО «ПКФ «ЭлТехКом», долгие годы успешно работая на рынке электротехники, занимается поставкой и продажей электротехнической продукции отличного качества. В числе наших клиентов – многие компании из Екатеринбурга, Санкт-Петербурга Новосибирска, Перми и многих других крупных городов России.

Наша компания является официальным поставщиком продукции ООО «ВНИИР-Промэлектро» — крупнейшего производителя малогабаритных реле, низковольтных агрегатов, электрощитового оборудования, а также иной аппаратуры и комплектующих данной категории. При этом в процессе производства используются новейшие технологии и оборудование, и задействованы опытные мастера и инженеры. В результате на выходе получается продукция наивысшей категории, востребованная не только на территории России, но и за ее пределами. Сотрудничая с таким надежным поставщиком, ООО «ПКФ «ЭлТехКом» может с уверенностью говорить о великолепных характеристиках предлагаемых нами изделий.

Мы предоставляем аппаратуру с отменными рабочими характеристиками. Она содержит электронные компоненты из специальных материалов, которые способны выдержать нагрузки и превосходно работать в режиме постоянных электромагнитных и электрических колебаний. Оборудование отличается превосходным качеством, долговечностью и высокой степенью производительности.

В то же время измерительное оборудование, предоставляемое нашей компанией, обладает предельной точностью и способно улавливать даже минимальные отклонения в показателях.

Мы предлагаем нашим клиентам не только превосходное оборудование КИПиА, низковольтные аппараты, электротехнические агрегаты и элементы конструкций, но и великолепное сервисное обслуживание. Свяжитесь с нашими представителями, и Вам непременно помогут подобрать нужные агрегаты по лучшей цене. А при необходимости мы доставим купленное у нас оборудование в любой город России максимально быстро и наиболее удобным для Вас способом.

Работая с нами, Вы можете быть уверены в превосходном качестве и высоких показателях КПД нашей продукции, а также в отличном сервисе ООО «ПКФ «ЭлТехКом»!

 

Информационные статьи

 

 

Neutral Point Treatment — Изолированная сеть

elcome Дорогие друзья техники защиты и управления. 5 наиболее важных типов лечения по методу звезды — это захватывающая тема нашей новой серии статей. Обработка нейтральной точки сети не влияет на передачу электроэнергии, пока сеть находится в безупречном состоянии. Почему лечение в звездных точках так важно, что мы должны говорить об этом здесь, и даже целые конференции посвящены только этой теме?

Помимо многих других аспектов, это, прежде всего, доступность соответствующей электрической сети, которая в особой степени зависит от выбора формы сети.Когда дело доходит до частоты отказов из-за аварийных отключений, имеет диаметральное значение, находимся мы в сети с низким сопротивлением или в компенсированной. Кроме того, есть еще много вопросов, которые входят в выбор метода лечения нейтральной точки.

🌐Какое повышение напряжения происходит в случае неисправности?

🌐Как велика вероятность следующих неисправностей?

🌐Как избежать перенапряжения и блокировки?

🌐Как насчет ступенчатого напряжения и напряжения прикосновения вблизи неисправности?

🌐Как контролировать величину токов короткого замыкания?

🌐Может ли выбор типа сети повлиять на самозатухание замыканий на землю?

а как насчет экономического аспекта требуемой сетевой структуры?

В нашей серии статей мы рассмотрим 5 наиболее важных типов нейтрализации нейтрали. Сегодня мы начнем с изолированной сети .

Изолированная сеть

В изолированной сети нейтральные точки всех существующих генераторов, трансформаторов и формирователей нейтральной точки не заземлены (рис. 1 и 2). Даже если генератор должен быть подключен к земле через нейтральный трансформатор, это все равно изолированная сеть, поскольку нет эффективного заземления из-за высокого импеданса.

Рис.1: Изолированная сеть Рис. 2: Изолированная сеть — напряжения

Напряжения

Теперь, если происходит однополюсное замыкание на землю, мы говорим о замыкании на землю, больше всего страдает напряжение.

Рис. 3: Изолированная сеть — напряжения в случае замыкания на землю

Во-первых, происходит процесс компенсации переходных процессов в миллисекундном диапазоне, и два исправных проводника, на которые не повлияло повреждение, впоследствии повышаются до постоянной величины, равной межфазное напряжение. Это означает, что величины напряжения фаза-земля исправных фаз увеличиваются в раз. Этот коэффициент увеличения называется коэффициентом замыкания на землю. Если это больше 1,4, мы говорим о сети, которая не имеет эффективного заземления.Если он меньше, перед нами эффективно заземленная сеть.

В нашей изолированной сети напряжение здоровых проводников увеличивается в 1,73 раза по сравнению с напряжением между фазой и землей в безаварийных условиях, и поэтому мы находимся в сети, которая не имеет эффективного заземления.

Рис. 4: Изолированная сеть — напряжения и коэффициент заземления

Damit wird ein wesentliches Merkmal des isolierten Netzes offensichtlich. Aufgrund der hohen Beanspruchungen durch die netzfrequente und Stationäre Spannungsüberhöhung in den gesunden Leitern und durch ggf.zusätzlich intermittierendes Verhalten im Erdschlussfall, besteht im isolierten Netz eine vergleichsweise hohe Wahrscheinlichkeit für einen Folgeerdschluss. Dieses Ereignis wird von uns Schutztechnikern liebevoll als Doppelerdschluss bezeichnet.

Если короткое замыкание на землю не гаснет при первом переходе напряжения через нуль, а вместо этого повторно зажигается несколько раз из-за повторяющегося напряжения в канале дуги, в результате возникают бегущие волны, которые создают дополнительную нагрузку на изоляцию сети.

Таким образом, становится очевидной существенная особенность изолированной сети. Из-за высоких нагрузок, вызванных скачком частоты сети и стационарного напряжения в исправных проводниках, а также, возможно, дополнительной неустойчивой работы в случае замыкания на землю, существует сравнительно высокая вероятность следующего замыкания на землю в изолированной сети. Наши инженеры по защите с любовью называют это событие двойным замыканием на землю.

Токи

Токи в изолированной сети ведут себя довольно скучно.Из-за емкостей между фазой и землей через место повреждения протекает емкостной ток Ic замыкания на землю.

Рис. 5: Изолированная сеть — токи в случае замыкания на землю в фазе 3

Его размер находится в линейной зависимости от протяженности сети и, следовательно, от размера существующей емкости заземления. Чем больше сеть, тем больше ток емкостного замыкания на землю.

Рис. 6: Емкостной ток

Чтобы зажженная дуга погасла сама по себе, нельзя превышать так называемый предел гашения.Где именно находится этот предел, не может быть определен универсально, поскольку он зависит не только от величины тока, но также от уровня напряжения и крутизны повторяющегося напряжения. В сетях среднего напряжения с преобладающей долей кабеля ток должен быть ограничен максимумом 60 А через место повреждения. Возьмем пример и предположим, что кабель VPE на 20 кВ с поперечным сечением 120 обеспечивает емкостной ток заземления около 2,5 А / км. Максимально допустимая длина кабеля в нашем примере составляет 24 км (15 миль).

По этой причине изолированная сеть в Германии и Австрии в основном используется в генераторных блоках, а также в небольших промышленных и вспомогательных сетях с малым расширением и, как следствие, низкими емкостными токами замыкания на землю и имеет разброс менее 10%. Исключение составляют наши друзья и коллеги из Швейцарии, которые изолированно эксплуатируют более 70% своих сетей среднего напряжения.

Что произойдет, если мы не будем рассматривать точки звезды нашей сети изолированно, а соединим их с землей по току без сопротивления?

В данном случае речь идет о надежном заземлении, о котором мы расскажем в следующей части.

Спасибо за чтение и привет, Алекс

Возникновение и обнаружение замыкания на землю в энергосистемах среднего напряжения с изолированной нейтралью

Методы заземления нейтрали

Режим работы промышленной энергосистемы среднего напряжения, гальванически изолированной от общего питания питание определяется методом заземления нейтрали на вторичной обмотке передаточного трансформатора.

Как реле защиты обнаруживает замыкание на землю в энергосистемах среднего напряжения с изолированной нейтралью

Для заземления нейтральных точек вторичной стороны передаточных трансформаторов можно использовать следующие методы заземления нейтрали:

• Изолированная нейтраль,
• Компенсация замыкания на землю или резонансная нейтраль заземление,
• Заземление нейтрали с низким сопротивлением.

Энергетические системы с заземлением нейтрали с низким сопротивлением также включают системы с изолированной нейтралью или с резонансным заземлением нейтрали, нейтральная точка которых временно заземляется при каждом замыкании на землю.

Сплошное заземление нейтрали, которое не упоминается, не имеет особого значения в промышленных энергосистемах среднего напряжения из-за высоких токов короткого замыкания между фазой и землей и возникающих в результате помех (ЭМС), заземления (допустимое напряжение прикосновения) и размеров проблемы (требуемый номинальный кратковременный выдерживаемый ток экрана кабеля).

Энергосистема с изолированной нейтралью

Силовая система с изолированной нейтралью (рисунок 1) определяется как энергосистема, в которой нейтральные точки трансформаторов и генераторов либо не соединены с землей, либо соединены с землей только посредством измерения и защиты. устройства с очень высоким импедансом или через устройство защиты от перенапряжения.

Рисунок 1 — Система среднего напряжения с изолированной нейтралью при замыкании на землю линии L1

Ток повреждения: I _F = I _CE = j × 3 × ω × C _E × U _LE ; I _CE ≤ 30 A

Где:

• C _E — Емкость между фазой и землей
• I _CE — Емкостный ток замыкания на землю
• U _LE — Напряжение между фазой и землей (U _LE = U _LL / √3)
• U _EN — Напряжение смещения нейтрали
• ω — Угловая частота (2 × π × ƒ)

Работа с изолированной нейтралью — это простейшая форма подключения нейтрали с защитой от замыканий на землю.В случае замыкания на землю происходит смещение напряжения на землю .

Это смещение напряжения, которое показано на рисунке 2 в виде векторной диаграммы , характеризуется тем, что нейтральная точка системы (нейтральная точка трансформатора) принимает полное напряжение звезды на землю, а линии без повреждений увеличивают свое напряжение. на землю от напряжения звезды до напряжения треугольника.

Напряжение между фазами в системе питания с замыканием на землю, с другой стороны, не изменяется.Из-за этого не возникает реакции, которая является невыгодной для нагрузок, подключенных к энергосистеме, и работа может поддерживаться даже в случае замыкания на землю.

Рисунок 2 — Векторная диаграмма напряжений и токов при замыкании на землю линии L1 в системе с изолированной нейтралью

Где:

• U _L1 , U _L2 , U _L3 — Напряжение звезды линии L1, L2, L3
• U _L2 , U _L3 — Напряжение звезды на исправных фазах L2 и L3, увеличенное в √3
  (перенапряжение промышленной частоты)
• U _EN или U _en — Напряжение смещения нейтральной точки
• I _C-L2 или I _C-L3 — Емкостный зарядный ток линии L2 или L3
• I _CE — Емкостное замыкание на землю ток в месте повреждения

Однако смещение напряжения на землю вызывает протекание емкостного тока замыкания на землю I _CE всей энергосистемы через место замыкания на землю.Этот ток замыкания на землю, который в значительной степени определяется емкостью заземления линий C _E , имеет величину I _CE ≈ 3 × ω × C _E × U _LE .

Для надежной работы промышленных кабельных сетей с изолированной нейтралью рекомендуется диапазон тока короткого замыкания 10 A CE ≤ 30 A . В этом диапазоне можно ожидать, что риск периодических замыканий на землю с высокими переходными перенапряжениями и тепловое воздействие дуги замыкания на землю относительно незначительны.

Из-за сравнительно низкого теплового напряжения при I _CE <30 A дуга замыкания на землю может гореть дольше, не разрушая изоляцию неповрежденных проводников. Разрушение этой изоляции повлечет за собой серьезную опасность того, что замыкание на землю перерастет в двойное замыкание на землю или короткое замыкание.

Опасность распространения короткого замыкания и риск двойного замыкания на землю можно предотвратить только с помощью небольших токов замыкания на землю, если замыкание на землю обнаруживается выборочно и работа продолжается только в течение ограниченного времени.Как правило, ограничение по времени в 3 часа для непрерывной работы должно быть достаточным для создания необходимых условий для устранения замыкания на землю без какого-либо неблагоприятного воздействия на производственный процесс.

Для обнаружения места замыкания на землю можно использовать реле SIPROTEC с чувствительным обнаружением замыкания на землю. Они измеряют емкостные остаточные токи. Остаточные токи исправного и замкнутого на землю фидера различаются по величине и направлению (Рисунок 3).

Рисунок 3 — Распределение остаточных токов при замыкании на землю в системе с изолированной нейтралью

В исправных фидерах все остаточные токи протекают в одном направлении.Их величина зависит от величины соответствующего емкостного зарядного тока . Остаточный ток фидера при замыкании на землю представляет собой сумму зарядных токов всех исправных фидеров, протекающих в противоположном направлении.

Посредством измерения относительно напряжения смещения нейтральной точки U _и этого емкостного остаточного тока (измерение sinφ) реле SIPROTEC обнаруживает замыкание на землю в фидере.

Напряжение смещения нейтральной точки U _и , необходимое для определения направления замыкания на землю, получается путем подключения однополюсных заземленных индуктивных трансформаторов напряжения (рисунок 4).

Рисунок 4 — Подключение однополюсных заземленных индуктивных трансформаторов напряжения для измерения напряжения смещения нейтральной точки Uen

Если это используется в системе с изолированной нейтралью, существует риск релаксационных колебаний (феррорезонанс). Релаксационные колебания вызваны взаимодействием нелинейной индуктивности холостого хода трансформаторов напряжения, подключенных к земле, с емкостью заземления сети.

Релаксационные колебания, которые в основном возникают при гашении дуги замыкания на землю или при включении питания, переводят железный сердечник в состояние насыщения и вызывают высокие потери в сердечнике.

Вследствие этих высоких потерь в сердечнике трансформатор напряжения может быть перегружен термически и окончательно разрушиться .

Самый простой и безопасный способ избежать релаксационных колебаний — вставить омический демпфирующий резистор R _D в обмотки замыкания на землю трех блоков трансформатора напряжения, соединенных треугольником (рис. 4). Демпфирующий резистор R _D рассчитан на то, чтобы ни он, ни трансформатор напряжения не подвергались термической перегрузке.

Таблица 1 содержит стандартные значения демпфирующих резисторов, которые оказались удобными на практике.

Таблица 1 — Стандартные значения демпфирующих резисторов R _D

en или da-dn обмотка трансформатора напряжения		Демпфирующий резистор R D
Номинальный тепловой ограничивающий выход S r сек	Номинальный длительный ток I Δ
75 Вт	4 A	25 Ом / 500 Вт
100 Вт	6 A	25 Ом / 500 Вт
150 Вт	8 A	12.5 Ом / 1000 Вт

Выбор R _D основан на тепловой ограничивающей мощности (номинальный длительный ток) обмотки e-n или da-dn трансформатора напряжения . Если эти стандартные значения использовать нельзя, можно рассчитать другие значения.

Расчет должен выполняться следующим образом (Уравнения 1, 2, 3 и 4):

Где:

• R _D-req Требуемый демпфирующий резистор (минимальное значение)
• R _{D -select} выбранный демпфирующий резистор
• P _V-req требуемая тепловая нагрузка (минимальное значение)
• P _V-select выбранная тепловая нагрузка
• U _{r sec} вторичное номинальное напряжение обмотки замыкания на землю
• S _{r sec} номинальная тепловая ограничивающая мощность

Пример

Пример расчета размеров демпфирующего резистора по приведенным выше формулам ( R _D-req. и P _V-req ): см. Таблицу 2 ниже.

Пример расчета размеров демпфирующего резистора

Таблица 2 — Расчет демпфирующего резистора

Номинальное вторичное напряжение обмотки остаточного напряжения	U r сек = 100 В / 3
Номинальная тепловая ограничивающая мощность	S r сек = 30 ВА
Требуемый демпфирующий резистор в соотв. к уравнению. 1	R D-req = 64,2 Ом
Выбранный демпфирующий резистор	R D-select = 65 Ом
Требуемая номинальная тепловая нагрузка в соотв.к уравнению. 3	P V-req = 186,2 Вт
Выбранная номинальная тепловая нагрузка	P V-select = 200 Вт

Еще одним негативным явлением в системах с изолированной нейтралью являются уровни перенапряжения, которые приводят к при чрезмерном напряжении, воздействующем на изоляцию оборудования.

При возникновении замыкания на землю, изменение емкостного заряда исправных линий происходит из-за переходного процесса. Этот переходный процесс возникает как колебание средней частоты, которое на короткое время вызывает перенапряжение.Переходное перенапряжение при замыкании на землю может быть в от 3 до 3,5 раз больше напряжения звезды .

Это переходное перенапряжение контролируется уровнем изоляции, который стандартизирован и соответствует определенному номинальному напряжению элемента оборудования (таблица 3).

Таблица 3 — Стандартизированные уровни изоляции в диапазоне 1 кВ м ≤ 36 кВ согласно DIN EN 60071-1 или IEC 60071-1

Стандартизированные уровни изоляции в диапазоне 1 кВ

1. Переменное напряжение с частотой от 48 Гц до 62 Гц и продолжительностью 60 сек.
2. Импульс напряжения со временем нарастания 1,2 мкс и временем до полувыведения 50 мкс
3. Для диапазона СН 1 кВ м ≤ 36 кВ в стандарте не определен номинальный уровень коммутирующего импульса. Он учитывается при согласовании изоляции с абсолютным значением 0,8 × U _rp . Из-за большего времени до половинного значения переходного коммутационного перенапряжения U _rSIL меньше, чем U _rp .

Устранение длительных перенапряжений промышленной частоты с помощью оборудования номинального напряжения кабельной сети (например,грамм. U _m = 24 кВ при U _nN = 20 кВ) обеспечивается, если отдельное замыкание на землю не существует дольше 8 часов, а сумма всех времен замыкания на землю за год не превышает примерно 125 часов.

Соблюдение этих сроков должно быть обеспечено при эксплуатации кабельных сетей с изолированной нейтралью.

Несмотря на свои отрицательные побочные эффекты (феррорезонанс, высокие переходные процессы и длительные перенапряжения промышленной частоты), работа с изолированной нейтралью очень важна для промышленных источников питания.Этот метод заземления нейтрали предпочтителен в небольших кабельных сетях и сетях без (n – 1) резервирования.

Источник: Руководство по проектированию распределительных станций, Dr.-Ing. Хартмут Кианк и дипл. Инж. Вольфганг Фрут (Siemens)

Исследовательские статьи, журналы, авторы, подписчики, издатели

		Как крупный международный издатель академических и исследовательских журналов Science Alert издает и разрабатывает названия в партнерстве с самыми престижные научные общества и издатели.Наша цель заключается в том, чтобы максимально широко использовать качественные исследования. аудитория.
		Мы прилагаем все усилия, чтобы поддержать исследователей которые публикуют в наших журналах. Есть масса информации здесь, чтобы помочь вам публиковаться вместе с нами, а также ценные услуги для авторов, которые уже публиковались у нас.
		2021 цены уже доступны. Ты может получить личную / институциональную подписку перечисленных журналы прямо из Science Alert. В качестве альтернативы вы возможно, пожелает связаться с выбранным вами агентством по подписке. Направляйте заказы, платежи и запросы в службу поддержки. в службу поддержки клиентов журнала Science Alert.
		Science Alert гордится своей тесные и прозрачные отношения с обществом. В виде некоммерческий издатель, мы стремимся к самым широким возможное распространение публикуемых нами материалов и на предоставление услуг высочайшего качества нашим издательские партнеры.
		Здесь вы найдете ответы на наиболее часто задаваемые вопросы (FAQ), которые мы получили по электронной почте или через контактную форму в Интернете.В зависимости от характера вопросов мы разделили часто задаваемые вопросы на разные категории.
		Азиатский индекс научного цитирования (ASCI) стремится предоставить авторитетный, надежный и значимая информация по освещению наиболее важных и влиятельные журналы для удовлетворения потребностей мировых научное сообщество.База данных ASCI также предоставляет ссылку к полнотекстовым статьям до более чем 25000 записей с ссылка на цитированные ссылки.

Заземленная система — обзор

1.

Мгновенная защита от замыканий на землю

Двигатели мощностью более 50 л.с., питаемые от заземленной системы, должны быть защищены от замыканий на землю, чтобы уменьшить повреждение и риск аварии, особенно двигатели не защищены дифференциальной защитой.

Ротор также защищен от замыканий на землю.

2.

Дифференциальные защиты

Обычно они устанавливаются в машинах мощностью 1000 л.с. и выше.

Поперечная дифференциальная защита может использоваться от межвитковых замыканий, когда обмотки статора разделены на две или более цепи.

3.

Защита от перегрузки и опрокидывания

Тепловые реле используются для перегрузки, также отдельное реле опрокидывания используется для условий остановки двигателя.

4.

Мгновенная максимальная токовая защита с высокой уставкой

Может быть включена с тепловыми реле перегрузки.

5.

Защита от дисбаланса

Защита от небаланса или обратной последовательности фаз должна использоваться для нагрева ротора из-за небалансных токов, являющихся функцией составляющей обратной последовательности линейных токов.

Когда двигатель останавливается из-за потери одной фазы, нагрев концентрируется в одной части ротора, и блок мгновенной обратной последовательности может обеспечить полную защиту.

6.

Защита от восстановления питания

Синхронные машины должны быть защищены от этого состояния, потому что они могут не синхронизироваться с питанием после прерывания. Для этого состояния используется чувствительное реле пониженной частоты.

Асинхронные двигатели защищены от этого состояния расцепителем обесточивания на пускателе, поскольку напряжение на клеммах двигателя быстро падает при потере питания.

7.

Защита от обратного чередования фаз

Для обнаружения этого состояния можно использовать реле обратного чередования фаз и пониженного напряжения.

8.

Защита подшипников от отказов

Отказ подшипника может вызвать остановку двигателя. На неисправный подшипник указывают повышение температуры и вибрация, а также небольшое повышение тока двигателя. Датчик температуры, встроенный в подшипники, дает соответствующее предупреждение.

9.

Потеря синхронизма и обрыв поля в защите синхронного двигателя

Незаземленная нейтраль | Поведение цепи

Незаземленная нейтраль:

В системе с незаземленной нейтралью нейтраль не соединена с землей i.е. нейтраль изолирована от земли. Поэтому эту систему также называют системой с изолированной нейтралью или системой со свободной нейтралью . На рис. 26.7 показана незаземленная нейтраль. Линейные проводники имеют емкости между собой и землей. Первые соединены треугольником, а вторые — звездой. Емкости, соединенные треугольником, мало влияют на характеристики заземления системы (т. Е. Эти емкости не влияют на цепь заземления) и, следовательно, ими можно пренебречь.Затем схема сводится к схеме, показанной на рис. 26.8 (i).

Поведение цепи при нормальных условиях: Давайте обсудим поведение незаземленной нейтрали в нормальных условиях (то есть в установившемся режиме и в сбалансированных условиях). Предполагается, что линия идеально транспонирована, так что каждый проводник имеет одинаковую емкость относительно земли.

Следовательно, C _R = C _Y = C _B = C (скажем). Поскольку фазные напряжения V _RN , V _YN и V _BN имеют одинаковую величину (естественно, смещенные на 120 ° друг от друга), емкостные токи I _R , I _y и I _B будет иметь то же значение i.е.

где

В _ф. = фазное напряжение (т. Е. Линейное напряжение)

x _c = Емкостное реактивное сопротивление линии относительно земли.

Емкостные токи I _R , I _y и I _B опережают свои соответствующие фазные напряжения V _RN , V _YN и V _BN на 90 °, как показано на векторной диаграмме на рис. 26.8. (11). Три емкостных тока равны по величине и смещены друг от друга на 120 °.Следовательно, их векторная сумма равна нулю. В результате ток на землю не течет, а потенциал нейтрали совпадает с потенциалом земли . Таким образом, незаземленная нейтраль не представляет проблем в нормальных условиях. Однако, как мы увидим, токи и напряжения сильно зависят от неисправностей.

Поведение цепи при замыкании одной линии на землю: Давайте обсудим поведение незаземленной нейтрали при замыкании одной линии на землю.Предположим, что замыкание на землю происходит в линии B в некоторой точке F. Тогда схема принимает вид, показанный на рис. 26.9 (1). Емкостные токи I _R и I _y протекают по линиям R и Y соответственно. Напряжения, управляющие I _R и I _y , равны V _BR и V _BY соответственно. Обратите внимание, что V _BR и V _BY — это линейные напряжения [см. Рис. 26.9 (ii)]. Пути I _R и I _y по существу емкостные.Следовательно, I _R ведет к V _BR на 90 °, а I _y ведет к V _BY на 90 °, как показано на рис. 26.9 (ii). Емкостной ток короткого замыкания I _c в строке B представляет собой векторную сумму I _R и I _y .

Ток короткого замыкания в линии B,

Емкостный ток короткого замыкания в линии B равен

Следовательно, когда в системе с незаземленной нейтралью происходит замыкание одной линии на землю, в системе возникают следующие эффекты:

• Потенциал неисправной фазы становится равным потенциалу земли.Однако напряжения двух оставшихся исправных фаз повышаются от нормальных фазных напряжений до полного линейного значения. Это может привести к пробою изоляции.
• Емкостной ток в двух исправных фазах увеличивается в √3 раз от нормального значения.
• Емкостной ток короткого замыкания (I _C ) становится в 3 раза больше нормального на фазу емкостного тока.
• Эта система не может обеспечить адекватную защиту от замыканий на землю.Это связано с тем, что емкостный ток короткого замыкания мал по величине и не может срабатывать защитные устройства.
• Емкостной ток короткого замыкания I _C течет в землю. Опыт показывает, что ток I _C , превышающий 4 А, достаточен для поддержания дуги на ионизированном пути повреждения. Если этот ток когда-то поддерживается, он может существовать даже после устранения замыкания на землю. Это явление постоянной дуги называется дугой заземления. Из-за искрящегося заземления емкость системы заряжается и разряжается в циклическом порядке.Это вызывает высокочастотные колебания во всей системе, и фазное напряжение здоровых проводников может возрасти в 5-6 раз от своего нормального значения. Перенапряжения в здоровых проводниках могут повредить изоляцию линии.

Из-за вышеуказанных недостатков незаземленная нейтраль в настоящее время не используется: в современных высоковольтных трехфазных системах используется заземленная нейтраль из-за ряда преимуществ.

Обнаружение замыканий на землю в изолированных и резонансных сетях с заземлением | NOJA Power

Изолированные и резонансно заземленные электрические распределительные сети представляют проблему для обнаружения замыканий на землю.Несмотря на то, что эта классификация неисправностей является наиболее распространенной в воздушных сетях, ее также труднее всего обнаружить в этих сетевых топологиях.

Однако это решенная проблема.

Он не полагается на использование стандартного метода измерения остаточного тока для обнаружения. Вместо этого мы получаем резистивную составляющую остаточного тока и воздействуем на нее.

Это было реализовано в системе реклоузера OSM NOJA Power и успешно прошло полевые испытания с первичным значением срабатывания чувствительного замыкания на землю всего 400 мА.

Зачем строить резонансные заземленные и изолированные нейтральные сети?

По сути, для снижения тока замыкания на землю и повышения надежности сети. Когда сети с резонансной и изолированной нейтралью подвергаются замыканию на землю по одной линии, место замыкания становится новым эталоном заземления. Поскольку нет заземления для нейтрали трансформатора, нет (теоретически) пути тока для замыкания на землю. Следовательно, мы видим низкие токи замыкания на землю.

Это дает преимущества как для уменьшения пожара, так и для увеличения времени безотказной работы сети.Изолированные нейтральные сети традиционно могут работать в состоянии замыкания на землю по одной линии, хотя эта практика перестает быть популярной по соображениям безопасности.

Основная причина того, что коммунальные предприятия переходят сегодня на неэффективные заземленные сети, — это борьба с пожаром. Снижение токов замыкания на землю обеспечивает отличное снижение риска возгорания, однако при этом возникает проблема обнаружения и определения места повреждения.

Обнаружение и локализация замыканий на землю на одной линии в неэффективно заземленных сетях

Оба вышеупомянутых типа заземления сети попадают в категорию сетей с «неэффективным заземлением».И в отличие от своих «эффективно заземленных» аналогов, эта категория имеет очень низкий остаточный ток при замыкании одной линии на землю. Это первоначальная проблема, поскольку обычная защита от замыканий на землю основана на значительном токе короткого замыкания для точного обнаружения.

Следовательно, простое применение обычной защиты от замыканий на землю, работающей только с полной величиной тока, не даст надежных результатов.

Для обнаружения замыкания на землю в изолированной и резонансной заземленной сети нам необходимо применить альтернативные алгоритмы защиты.В частности, защита от замыканий на землю с чувствительной ватт-метрической системой измерения. Этот метод выводит реальный поток мощности из значения остаточного тока и использует естественный ток утечки распределительной сети в условиях неисправности.

Все реальные неисправности имеют определенный уровень резистивной составляющей — реальную мощность, подаваемую на место повреждения. В изолированных / резонансных сетях реальная мощность течет только из поврежденного фидера, а все остальные фидеры будут видеть емкостные токи. К сожалению, емкостные токи обычно на несколько порядков больше, чем резистивные, что делает обычные методы защиты от замыканий на землю неэффективными.

Это значение можно найти, вычислив реальную мощность, потребляемую неисправностью, с помощью простой тригонометрии:

Резистивная составляющая равна полному току нейтрали, умноженному на косинус угла между напряжением нейтрали и током нейтрали.

Вместо того, чтобы воздействовать только на кажущийся ток (традиционный метод), мы вычисляем реальный ток короткого замыкания и воздействуем на него. С помощью достаточно чувствительной и откалиброванной системы, такой как устройство реклоузера OSM NOJA Power, вы можете точно обнаруживать неисправности SEF в сетях с изолированной нейтралью, даже если реальная составляющая мощности составляет всего 200 мА.

Более подробную информацию о том, как реализовать эту систему, можно найти в подробном техническом документе, в котором подробно объясняется приложение.

Скачать информационный документ

Заключение

«Австралия пережила множество катастрофических лесных пожаров на протяжении десятилетий, что привело к появлению нескольких методов для улучшения смягчения последствий лесных пожаров», — сообщает управляющий директор NOJA Power Group Нил О’Салливан.

«Четкое обнаружение неисправности SEF при токе ниже 1 А ограничивает энергию дуги до 0.1 A ² секунды устранят возникновение пожара, и мы разработали эту возможность в наших устройствах для повторного включения, чтобы удовлетворить этот спрос клиентов ».

Обнаружение замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью и резонансным заземлением является решенной задачей. Реклоузер OSM от NOJA Power с опцией сборки 200 мА SEF позволяет коммунальным предприятиям, эксплуатирующим эти сети, обнаруживать неисправности, ранее невидимые для обычного оборудования защиты. Для получения дополнительной информации посетите www.nojapower.com.au или обратитесь к местному дистрибьютору NOJA Power.

Почему нейтраль главной цепи привязана к земле?

Мой отец — электрик, а я — инженер-конструктор электроники, и до сих пор он все еще не может назвать мне вескую причину для этого.

Рассмотрим два следующих изображения / ситуации — оба одинаковых случая, но с нейтралью, не привязанной к земле во втором. Приносим извинения за плохие диаграммы, но представьте, что они воткнут вилку в вилку / нож в тостер и т. Д. чтобы прикоснуться к активному.

На первом снимке человек получает удар электрическим током.Классический чехол. Это потому, что разница в 240 В переменного тока между рукой человека и землей у его ног. Ключевым моментом здесь является то, что разность 240 В переменного тока вызвала шок.

На втором изображении человек снова касается активного провода — однако, поскольку земля не привязана к нейтрали, нет гарантированной разницы в 240 В переменного тока. Никто. Подобно подключению к свету только одного конца батареи, в этой ситуации нет замкнутой цепи. Таким образом, единственный способ получить шок — это если человек будет одновременно и активным, и нейтральным — для чего вам нужно будет попытаться убить себя, если вы каким-то образом это сделаете (т.е. Я хочу сказать, что большинство ударов электрическим током вызывается активным -> потенциалом земли, неактивным -> нейтральным — и , привязка нейтрали к земле ничего не делает для предотвращения ударов активного -> нейтрального потенциала).

Да, земля может быть плавающей и иметь «любой» потенциал по отношению к активному, и приятно привязать ее к нейтрали на электростанциях, розетках трансформаторов и за пределами нашего дома с помощью заземляющего стержня, чтобы «мы знали», какой у нее потенциал. сидит на. Но вы можете привести этот аргумент, что он может возрасти до некоторого опасного потенциала около любого изолированного источника питания .Так что я не думаю, что это веский аргумент и единственная причина. Вдобавок ко всему, изолированные трансформаторы / источники питания иногда используются с единственной целью защиты от ударов — так почему бы нам просто не изолировать всю землю от нашей электросети? Ха-ха.

Очевидно, что заземление шасси больше не потребуется, если нейтраль не будет привязана к земле — потому что прикосновение к металлическому корпусу не будет опасным, если по какой-либо причине устройство окажется под напряжением (то есть так же, как в ситуации 2).

TL; DR: только причина, по которой мы привязываем землю к нейтрали, чтобы мы знали, что земля под нами составляет 0 В по отношению к активному? Или есть какая-то другая причина?

.