Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Режимы нейтрали электрических сетей

Выбор режимов нейтрали в сетях - Режимы нейтрали электрических сетей

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

Выбор режимов нейтрали в сетях общего назначения и с повышенной опасностью
Сопоставление изложенных выше данных позволяет предложить следующие рекомендации по выполнению режимов нейтрали.
Несмотря на недостатки глухого заземления нейтрали, учитывая его простоту, оно должно и в дальнейшем широко применяться в сетях напряжением до 1000 В при условии отсутствия в них установок с повышенной электро-, пожаро- и взрывоопасностью
При решении вопроса о режиме нейтрали в сетях напряжением 3—35 кВ необходимо иметь в виду серьезные недостатки широко применяемой в настоящее время полностью изолированной нейтрали, а именно: возможность возникновения перемежающихся замыканий на землю и феррорезонансных процессов, влекущих за собой большую вероятность развития повреждений, нарушения бесперебойности электроснабжения потребителей и ухудшения условий безопасности. Ввиду этих недостатков, очевидно, нет оснований для сохранения данного режима в распределительных сетях напряжением 6—35 кВ (а также 3 кВ) за исключением каких-либо особых случаев.
Нельзя также согласиться с известными предложениями о переходе в этих сетях к эффективному заземлению нейтрали. Против такого заземления говорят присущие ему недостатки: большая стоимость заземляющих устройств, повышенная электроопасность, более значительный износ выключателей и кабелей при однофазных замыканиях на землю, вероятность развития повреждения в точке замыкания, а также снижение надежности электроснабжения потребителей.
Для сетей напряжением 3—35 кВ следует считать наиболее перспективными следующие режимы нейтрали.
1. При небольшом токе Icм (рекомендуемые значения указаны ниже) заземление нейтрали через высокоомное активное сопротивление. Таким образом, на ток Iсм накладывается дополнительный активный ток Iам =50:100% Iсм, но не менее 1,5 А в сетях напряжением 6 кВ и 3 А в сетях напряжением 10 кВ (минимальные накладываемые токи в сетях напряжением 3 и 35 кВ должны быть определены с учетом условий предотвращения феррорезонансных процессов и результатов дополнительных эксплуатационных испытаний).
Максимальное значение тока Iсм в данном случае не должно превышать 5 А при отсутствии в сети устройств АЗФ и 10 А при наличии таких устройств (указанные рекомендуемые значения тока Iсм могут считаться предварительными, они должны быть уточнены в будущем с учетом опыта эксплуатации).
2. При емкостном токе Iсм, превышающем указанные значения, компенсация составляющей основной частоты этого тока.

В случае 1 нейтраль сети заземляется через высокоомный резистор или небольшой однофазный трансформатор с резистором в цепи вторичной обмотки, а в случае 2— через ДГР. В обоих случаях, имея в виду отсутствие в сети установок с повышенной опасностью обслуживания, нет необходимости в немедленном отключении поврежденного присоединения, вследствие чего следует ограничиться селективной сигнализацией замыканий на землю
Помимо такой сигнализации в некомпенсированных сетях с наложенным активным током замыкания на землю может применяться также АЗФ на шинах питающих подстанций, а в некоторых случаях, определяемых расчетом, также на концах протяженных линий.
Следует отметить, что известная опасность дополнительных перенапряжений, возникающая при использовании АЗФ в сетях с изолированной нейтралью, как и в сетях с компенсацией емкостного тока замыкания на землю, устраняется при заземлении нейтрали через высокоомное активное сопротивление Если с полным основанием можно считать, что АЗФ в сетях напряжением выше 1000 В несовместимо ни с изолированной нейтралью, ни с компенсацией [52], то вместе с тем вполне очевидна
целесообразность совмещения АЗФ с заземлением нейтрали через активное сопротивление.
В особенности полезно применение АЗФ при небольшом емкостном токе замыкания на землю в воздушных сетях напряжением 3—35 кВ с железобетонными опорами. В таких сетях устройства АЗФ следует выполнять с выдержкой времени срабатывания, согласованной с работой селективной сигнализации в сети: при замыкании на землю устройство сигнализации срабатывает и указывает поврежденную линию; после этого замкнувшаяся на землю фаза автоматически шунтируется и остается в таком положении до оперативной разгрузки линии и ее отключения.
Наряду с наложением активного тока для предотвращения феррорезонансных процессов при отсутствии замыкания на землю в некомпенсированных сетях напряжением 3—35 кВ в некоторых случаях дополнительно требуется включение резистора в цепь обмоток ТН, соединенных в разомкнутый треугольник (см. гл. VII).
Подчеркнем, что при небольшом токе Iсм, не превышающем указанных выше предельных значений, применение компенсации не дает практических преимуществ по сравнению с наложением активного тока замыкания на землю. Вместе с тем при более значительных емкостных токах Iсм компенсация не только целесообразна, но и необходима. В зависимости от конкретных значений этих токов должны применяться ДГР различного исполнения. Наряду с компенсацией основной гармоники емкостного тока возможна также компенсация его высших гармоник, а также активной составляющей тока замыкания на землю.
Во всех случаях при выборе принципа действия ДГР необходимо, чтобы расстройка компенсации, возможная вследствие различных автоматических и оперативных коммутаций в сети в нормальном режиме, а также в режиме замыкания на землю, не превышала ±5%, а остаточный реактивный ток частотой 50 Гц в месте повреждения — около 10 А. Учитывая эти условия, очевидно, нет необходимости в автоматическом регулировании индуктивности ДГР в сетях с относительно небольшой емкостью, когда при различных коммутациях остаточный ток металлического замыкания на землю возрастает не более чем на 10 А.
Если при замыкании на землю в сети достигнутая в предшествовавшем нормальном режиме точная настройка компенсации нарушается, но ток расстройки не может превысить 10 А, то достаточно регулировать ДГР только в нормальном режиме. Для этой цели вполне подходят ДГР с регулируемым зазором магнитопровода или с дистанционным переключением ответвлений обмотки. Если же в режиме замыкания на землю возможен более значительный ток расстройки компенсации (обычно при большой протяженности сети), то требуются ДГР с быстродействующим автоматическим регулированием индуктивности не только в нормальных условиях, но и в режиме замыкания фазы на землю. В этом случае должны применяться ДГР с быстродействующим тиристорным переключением витков или с подмагничиванием (см. гл. IX). Заметим, что быстродействие ДГР с подмагничиванием должно быть дополнительно исследовано. Применение устройств АЗФ совместно с ДГР не рекомендуется [52].
При значительной несимметрии фаз компенсированной сети (главным образом при наличии воздушных линий) для предотвращения резонансных явлений в нормальном режиме работы должны применяться автоматические устройства симметрирования фазных напряжений, например описанные в гл. XI.
Независимо от типа ДГР в компенсированных сетях, с которыми непосредственно соединены электрические машины, для их надежной защиты от замыканий на землю должно предусматриваться наложение активного тока непромышленной частоты (например, 100 или 25 Гц).
В распределительных сетях напряжением 6—35 кВ общего назначения для более полного удовлетворения различных и часто противоречивых требований эксплуатации может оказаться целесообразным применение динамического режима нейтрали, который будет изменяться в соответствии с конкретной ситуацией. Например, для ограничения смещения нейтрали в нормальном режиме работы сети и снижения перенапряжений при возникновении однофазного замыкания на землю можно поддерживать режим нейтрали, близкий к заземлению через большое активное сопротивление (по типу рассмотренного в гл. VIII устройства АСН), а затем восстановить компенсацию установившегося емкостного тока быстродействующим ДГР и далее поддерживать точную настройку компенсации.
Целесообразность применения таких многофункциональных автоматизированных быстродействующих устройств требует дальнейших исследований и тщательной эксплуатационной проверки.
Как отмечалось, основным и решающим показателем, определяющим выбор режима нейтрали в сетях напряжением 110 кВ и более, является стоимость изоляционных материалов и конструкций, достигающая больших значений при указанных напряжениях. Поэтому здесь обладает бесспорными преимуществами эффективное, в частности, глухое заземление нейтрали, общепринятое в настоящее время в этих сетях (применявшаяся в некоторых случаях за рубежом в сетях напряжением 110 кВ компенсация должна считаться нецелесообразной).
При эффективном заземлении нейтрали следует принимать необходимые меры для ограничения токов однофазного замыкания на землю.
Особого внимания требует выбор режима нейтрали в сетях, от которых непосредственно питаются установки с повышенной электроопасностью обслуживания (например, передвижные электрифицированные механизмы горнодобывающей промышленности), а также пожаро- и взрывоопасные установки. Ввиду показанной выше неэффективности в этих условиях компенсации емкостного тока замыкания на землю следует считать совершенно необходимым при любых напряжениях сетей применение устройств быстродействующего АЗФ совместно с селективной защитой, действующей на отключение.
Как уже указывалось, устройства АЗФ могут устанавливаться на шинах питающей подстанции, а в некоторых случаях, определяемых расчетом, также по концам протяженных линий. Взаимодействие устройств защиты и АЗФ может быть следующим: непосредственно после замыкания на землю поврежденная фаза быстро (в течение долей периода) глухо замыкается на землю (шунтируется). Затем, через промежуток времени, с большой вероятностью достаточный для отрыва человека от токоведущей части, к которой он прикоснулся (несколько десятков секунд), устройство АЗФ отключается, после чего в случае устойчивого замыкания на землю поврежденная линия отключается устройством селективной защиты [99].
Для обеспечения правильного выбора поврежденной фазы устройством АЗФ в сетях напряжением выше 1000 В, учитывая также другие достигаемые преимущества, необходимо, как и в рассмотренных других случаях, наложение небольшого активного тока замыкания на землю, порядка 50—100 % емкостного тока. Для наложения этого тока в сетях с повышенной опасностью можно использовать трехфазный трансформатор напряжения с замкнутой накоротко обмоткой, соединенной в треугольник, и заземленной нейтралью обмотки высокого напряжения.
В сетях напряжением до 1000 В, учитывая малую вероятность возникновения в них опасных дуговых перенапряжений, можно допустить работу с полностью изолированной нейтралью (остаются в силе приведенные выше соображения о целесообразности применения АЗФ и защиты, действующей на отключение). При этом целесообразно включать пробивной предохранитель между нейтралью обмотки низкого напряжения трансформатора и землей.
Наряду с отмеченными выше мероприятиями, при наличии в сети установок с повышенной опасностью принципиально необходимо ограничивать ток Iсм в сетях напряжением до 1000 В приблизительно до 20 А, в сетях напряжением 3—6 кВ — до 10 А, а в сетях напряжением 10 кВ — до ЗА. (Напомним, что все указанные выше значения предельных емкостных и активных токов являются приближенными и могут в дальнейшем уточняться, однако целесообразно подходить к их выбору, имея в виду изложенные соображения).
Следует отметить, что в настоящее время на некоторых предприятиях вследствие недооценки важности данного вопроса при проектировании сетей, сложились условия, когда при повышенной электроопасности установок емкостные токи замыкания на землю значительно превышают указанные выше предельные значения. При этом иногда сложность положения усугубляется тем, что нельзя допустить отключение ответственных потребителей защитой от замыканий на землю ввиду отсутствия резервного питания. В таких случаях отказываются от действия защиты на отключение и применяют компенсацию емкостного тока замыкания на землю. Подобные решения следует считать вынужденными и временными.



 
« Разработка ВДК 10 кВ, 31,5 к А и номинальными токами 1600 и 3200 А   Режимы работы вентильных разрядников при грозовых перенапряжениях »
электрические сети