Лекция 1. Особенности систем электроснабжения и электрооборудования как подсистемы электрического хозяйства промышленных объектов. Граница раздела предприятия и энергосистемы (стр. 18 )

При эксплуатации сетей с изолированной и компенсирован­ной нейтралями имеют место следующие недостатки:

• трудность осуществления автоматического перевода ра­зомкнутых резервированных сетей на резервный источник питания при возникновении однофазного замыкания в связи с недостаточной силой аварийного тока;

• негативные последствия работы сети в условиях дугового замыкания на землю с точки зрения технического состоя­ния сети (снижение срока службы и увеличение удельной повреждаемости линий, трансформаторов и оборудования, возможность перерастания однофазного повреждения в междуфазное) и снижение качества получаемой при этом потребителями электроэнергии;

• повышенная опасность для жизни и здоровья людей, ока­завшихся вблизи места однофазного замыкания (они могут попасть под емкостное напряжение при случайном каса­нии оборванного провода либо опоры с поврежденным изолятором или под так называемое шаговое напряжение при приближении к месту повреждения);

• необходимость выполнения фазной изоляции линий и оборудования на линейное напряжение из-за увеличения напряжения на неповрежденных фазах при однофазном замыкании, дуговых и коммутационных перенапряжениях (последние превышают фазное напряжение в 3—4,5 раза).

С учетом существенности отмеченных недостатков и успеш­ного опыта перехода к использованию различных способов за­земления нейтрали в распределительных сетях промышленно развитых стран Запада в нашей республике ведутся исследования по изменению режима нейтрали в городских и промышленных электрических сетях номинальным напряжением 6—20 кВ.

Глухое заземление нейтрали применяется в сетях напряжени­ем 110 кВ и выше. При глухом заземлении нейтрали всех сило­вых трансформаторов непосредственно присоединяются к конту­рам заземлений подстанций. При этом обеспечиваются возмож­ности надежного и селективного отключения любого вида ко­роткого замыкания достаточно простыми средствами релейной защиты и выполнения фазной изоляции линий и оборудования на фазное напряжение. Недостаток этого режима нейтрали за­ключается в том, что заземление всех трансформаторов вызывает излишне большие токи замыкания на землю, что в свою очередь приводит к необходимости сооружения на каждой трансформа­торной подстанции с целью обеспечения требуемого уровня электробезопасности дорогостоящих заземляющих устройств с малым сопротивлением. Правила устройства электроустановок в сетях с заземленной нейтралью требуют сооружать заземляющие устройства, обеспечивающие допустимые напряжения прикосно­вения или имеющие сопротивление не более 0,5 Ом.

Заземление нейтралей трансформаторов через малое активное или индуктивное токоограничивающее сопротивление позволяет достигать такого уровня тока замыкания на землю, который, с одной стороны, достаточен для обеспечения надежного и селек­тивного автоматического отключения однофазного повреждения, а с другой стороны, требует не столь существенного усиления за­земляющих устройств при их сооружении по допустимой вели­чине напряжения прикосновения. Несмотря на повсеместное использование этого режима нейтрали в сетях напряжением 3— 20 кВ промышленно развитых стран Запада, его применение в нашей стране сдерживается необходимостью дополнительных капитальных затрат на приобретение и монтаж самих токоограничивающих сопротивлений. Кроме того, этот способ заземле­ния не снижает коммутационные перенапряжения до уровня, обеспечивающего возможность выполнения фазной изоляции на фазное напряжение.

Отмеченные традиционные способы заземления нейтрали имеют общие недостатки, связанные с необходимостью заземле­ния нейтралей силовых трансформаторов центров питания. При этом аварийные токи при однофазном замыкании на землю су­щественно зависят от мощности этих трансформаторов и всей энергосистемы, что затрудняет получение на каждой конкретной распределительной линии токов оптимальной силы. Кроме того, при заземлении существующих сетей с изолированной или ком­пенсированной нейтралью традиционными способами необхо­димы дополнительные капитальные затраты на замену имеющих схему соединения обмоток на стороне низшего напряжения «треугольник» силовых трансформаторов центров питания на транс­форматоры со схемой соединения на этой стороне «звезда с нулем».

В нашей республике впервые было предложено рассредото­ченное заземление нейтрали (РЗН) распределительных сетей. Принципиальное отличие РЗН от других способов заземления заключается в полной изоляции от земли нейтральных точек си­ловых трансформаторов центров питания и отсутствии там ка­ких-либо заземленных нейтралей силового оборудования (ис­кусственных нейтральных точек и т. п.). Суть РЗН состоит в за­землении нейтралей только части потребительских трансформа­торов путем непосредственного присоединения их нейтралей к контурам заземления трансформаторных подстанций. РЗН со­вмещает преимущества глухого заземления и заземления нейтра­ли через малое токоограничивающее сопротивление и лишен указанных выше общих недостатков традиционных способов за­земления. Этот способ заземления экспериментально применял­ся в сельских воздушных сетях. Эксплуатационный опыт под­твердил его основные преимущества, но в то же время выявил ряд конструктивных недостатков (низкие степени электробез­опасности сети и надежности работы имеющихся средств релей­ной защиты от однофазных замыканий). По нашему мнению, они были обусловлены недостаточно полным учетом разработ­чиками РЗН имеющихся в реальных распределительных сетях технических ограничений. Одно из них может быть преодолено только в кабельных сетях, так как заключается в том, что обес­печить надежную работу релейной защиты от однофазных замы­каний в сетях с РЗН можно только при относительно малых зна­чениях переходного сопротивления в месте устойчивого замыка­ния на землю.

Для достижения требуемых уровней электробезопасности сети и надежности работы релейной защиты от однофазных повреж­дений необходимо обеспечить приблизительно одинаковое влия­ние каждого потребительского трансформатора на эффектив­ность заземления нейтрали сети и силу тока однофазного замы­кания в ней. При несоблюдении этого условия, а тем более при заземлении только части потребительских трансформаторов де-кение распределительной линии на участки (для локализации аварийного участка или оптимизации потокораспределения в пей), плановый или даже аварийный выход из строя одного либо нескольких заземленных трансформаторов, как правило, приво­дят к самопроизвольному переходу линии или одного из ее уча­стков в режим работы, близкий к режиму изолированной ней­трали. Соблюдению указанного условия препятствует другое имеющееся в сетях с РЗН техническое ограничение по числу, единичной и суммарной мощности подлежащих заземлению по­требительских трансформаторов. Дело в том, что непосредствен­ное присоединение нейтралей всех силовых трансформаторов распределительной линии к контурам заземления трансформа­торных пунктов приведет к неоправданно большим токам замы­кания на землю. Это, как было показано выше, также нерацио­нально. Рассматриваемое техническое ограничение соблюсти в городских кабельных сетях, характеризующихся большой еди­ничной мощностью потребительских трансформаторов, практи­чески невозможно.

С целью преодоления указанного технического ограничения по числу, единичной и суммарной мощности подлежащих зазем­лению потребительских трансформаторов следует заземлять часть таких трансформаторов не наглухо, а через малое активное сопротивление. Выбор потребительских трансформаторов, под­лежащих заземлению через резисторы, имеющие малое активное сопротивление, и определение этих сопротивлений необходимо осуществлять таким образом, чтобы обеспечить приблизительно равное влияние каждого потребительского трансформатора на эффективность заземления нейтрали сети и силу тока однофаз­ного замыкания в ней.

Представляет интерес способ комбинированного заземления нейтрали. В этом случае предполагается к шинам центров питания подключать силовое оборудование с обмотками, соединен­ными по схеме «звезда с нулем», значительно меньшей мощно­сти, чем при искусственном заземлении нейтрали. Роль такого оборудования в некоторых случаях могут выполнять трансфор­маторы собственных нужд. В отличие от сети с искусственным заземлением нейтрали в сети с комбинированным заземлением необходимо дополнительно заземлять нейтрали части потреби­тельских трансформаторов, установленных в тех точках, где не­обходимо повысить эффективность заземления или силу тока однофазного замыкания.

НАЗНАЧЕНИЕ И РЕЖИМ НЕЙТРАЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ

Распределительные сети номинальным напряжением до 1 кВ выполняются чаще четырехпроводными с глухозаземленной ней­тралью , реже трехпроводными с изолированной ней­тралью .

Четырехпроводная сеть с тремя фазными проводами и нуле­вым проводом позволяет подключать не только трехфазные при­емники электроэнергии на линейное напряжение, но и однофазные приемники на фазное напряжение. Глу­хое заземление в такой сети способствует обеспечению равенства напряжений у зажимов однофазных потребителей, несмотря на имеющую место практически во всех сетях с однофазными при­емниками электроэнергии неравномерную загрузку фаз. В рас­сматриваемой сети нейтрали обмоток всех силовых трансформа­торов наглухо присоединяются к заземляющим устройствам под­станций. Нулевой провод связывает нейтрали всех силовых трансформаторов и, следовательно, заземлен в местах их уста­новки. Кроме того, он дополнительно многократно заземляется и в других местах, удобных для осуществления заземления. К нему присоединяются кожухи электродвигателей и металличе­ские части осветительной арматуры, что обеспечивает автоматиче­ское отключение поврежденных участков сети при замыкании на корпус.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24