Режимы заземления нейтрали

Режимы заземления
Неэффективное (до 35 кВ)
Эффективное (выше 110 кВ)
Изоли-
рован-
ная
Через
резистор
(высокоомный
и низкоомный)
Через
ДГК
Глухое
зазем-
ление
Через
низко-
омный
резис-
тор

1.2. Сеть с изолированной нейтралью

при следующих условиях:
Напряжение на нейтрали в нормальном режиме

Напряжение несимметрии при реальном расположении проводов

Векторная диаграмма в режиме однофазного замыкания на землю

Ток однофазного замыкания на землю зависит от:
Класса напряжения (Еа)
Суммарной емкости сети 3Сф (протяженности сети)

Преимущества изолированной нейтрали
малый ток замыкания позволяет увеличить ресурс выключателей;
позволяет снизить требования к заземляющим устройствам, определяемые условиями электробезопасности при ОЗЗ;
возможность не отключать всю сеть (сомнительное преимущество).

Недостатки изолированной нейтрали
дуговые перенапряжения, связанные с появлением перемежающейся дуги при ОЗЗ приводят к переходу однофазного замыкания в двух- и трехфазное;
сложность построения селективных защит от ОЗЗ;
феррорезонансные явления, вызываемые кратковременными ОЗЗ;
при сохранении ОЗЗ у опор ВЛ возникают опасные напряжения прикосновения.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю применяется при значениях тока ОЗЗ (ПУЭ, п.1.2.16):
в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ - более 10 А;
более 30 А при напряжении 3-6 кВ;
более 20 А при напряжении 10 кВ;
более 15 А при напряжении 15-20 кВ;
в сетях блоков генератор-трансформатор электрических станций – более 5 А (более подробно в п.1.7).

1.3. Сеть с компенсацией емкостного тока замыкания на землю

Зависимость тока замыкания от степени компенсации

Напряжение на нейтрали в нормальном режиме

Напряжение на нейтрали в неполнофазных режимах
при включении 1 фазы
при включении 2 фаз

Преимущества заземления через ДГР
позволяет в определенных случаях снизить ток замыкания на землю до его погасания, то есть ликвидировать дуговые перенапряжения;
уменьшает число переходов ОЗЗ в двух- и трехфазные короткие замыкания;
улучшает условия электробезопасности в месте замыкания.

Недостатки заземления через ДГР
необходимость симметрирования сети до степени 0,75% фазного;
сложность и высокая стоимость систем автоматической подстройки ДГР, необходимой для разветвленных городских сетей с часто изменяемой конфигурацией;
практически полное отсутствие селективных защит от ОЗЗ для сети с заземлением нейтрали через ДГР.

Реактор 10 кВ

1.4. Сеть с резистивным заземлением нейтрали

Векторная диаграмма в режиме замыкания

полное устранение феррорезонансных явлений;
снижение уровня дуговых перенапряжений и устранение перехода ОЗЗ в двух- и трехфазные замыкания;
возможность построения простых селективных защит от ОЗЗ.
Преимущества резистивного заземления нейтрали

Недостатки резистивного заземления нейтрали
увеличение тока замыкания на землю;
появление на подстанции греющегося оборудования (резистора мощностью 30–400 кВт).

Рекомендуемые режимы нейтрали сетей среднего напряжения (емкостный ток ниже границы ПУЭ)

Рекомендуемые режимы нейтрали сетей среднего напряжения (емкостный ток выше границы ПУЭ)

1.5. Сеть с глухим заземлением нейтрали

Принципиальная схема
при однофазном к.з. в сети
с глухим заземлением нейтрали

Схемы замещения для прямой и нулевой последовательностей

Система уравнений для прямой и нулевой последовательностей
Граничные условия в месте замыкания:

Решая совместно полученную систему уравнений, получим:

Принимая
обозначив
и переходя к модулям, получаем:

Зависимости KU и KI от параметра m

1.6. Применение низкоомных сопротивлений в нейтрали трансформаторов сети

Схема замещения для нулевой последовательности

1.7. Заземление нейтралей электрических генераторов
В случае, если ток замыкания на землю в сети генераторного напряжения превышает 5 А, то нейтрали генераторов должны оснащаться ДГР (ПУЭ, издания до 1986 г.)
На блоках с генераторами мощностью более 30 МВт должна быть предусмотрена защита от замыканий на землю в цепи генераторного напряжения с выдержкой времени не более 0,5 с. (ПУЭ, издание 2002 г.)

Принципиальная схема блока

Емкости блоков генераторного напряжения

При компенсации тока замыкания с помощью ДГР

Смещение нейтрали генераторов в неполнофазных режимах
– при включении 2 фаз
– при включении 1 фазы
где

Рекомендации по условиям эксплуатации ДГК в нейтрали генераторов
KL = 1,1 – 1,15
δ = 200 – 300