ЭлектрО

РЕЖИМЫ НЕЙТРАЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ РАЗЛИЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Нейтрали трансформаторов трехфазных электрических устано­вок, к обмоткам которых подключены электрические сети, могут быть либо заземлены непосредственно или через настроенные на емкость сети индуктивные сопротивления, либо изолированы от земли.

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к зазем­ляющему устройству непосредственно или через малое сопротивле­ние, то такая нейтраль называется глухозаземленной, а сети, присоединенные к данной обмотке, — сетями с глухозаземленной нейтралью. Нейтраль, не присое­диненная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через трансформаторы напряжения, называется изолированной нейтралью, а сети, работающие в этом режиме ней­трали, — сетями с изолированной нейтралью. Сети, нейтраль которых заземлена через настроенные индуктив­ные сопротивления, компенсирующие емкостной ток сети, называ­ются сетями с компенсированной нейтралью.

При однофазном замыкании на землю нарушается симметрия электрической системы: изменяются напряжения фаз относительно земли, появляются токи замыкания па землю, возникают перена­пряжения в сетях. Степень изменения симметрии зависит от режима нейтрали, т. е. от способа ее заземления.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях напряжением до 1000 В определяется главным образом безопасностью обслужи­вания сетей, а в сетях высокого напряжения, кроме того, беспере­бойностью электроснабжения, надежностью работы и экономич­ностью электроустановок.

Электрические сети напряжением до 1000 В

В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) электроустановки напряжением до 1000 В допускаются как с глухозаземленной, так и с изолированной нейтралью.

Для наиболее распространенных четырехпроводных сетей трех­фазного тока напряжением 380/220 или 220/127 В, с которыми соприкасается широкий круг лиц, ПУЭ требуют глухого заземле­ния нейтрали (рис. 1). Такой режим нейтрали исключает значи­тельное превышение номинального напряжения сети по отношению к земле.

Рис. 1. Схема сети 380/220 В с глухозаземленной нейтралью.

Корпуса электрооборудования, присоединенного к четырехпроводной сети, металлические каркасы распределительных щитов, приводы к электрическим аппаратам и другие части электроуста­новок, расположенных в помещениях с повышенной опасностью (железобетонные и кирпичные полы, высокая влажность, наличие технологических аппаратов и механизмов и т. д.) или на открытом воздyxe, должны иметь металлическую связь с заземленной нейтралью установки. Эта связь осуществляется через нулевой провод, прокладываемый на тех же опорах воздушной линии, что и фазные. В этом случае замыкание на корпус любой фазы линии приведет к короткому замыканию с достаточно большим током, предохранитель поврежденной фазы перегорит и сеть будет продолжать ра­боту в неполнофазном ре­жиме. Напряжение по от­ношению к земле двух других фаз, оставшихся в работе, не превысит фаз­ного.

Рис. 2. Сеть 660 В с изолированной нейтралью: а – схема; б – векторная диаграмма напряжений при замыкании фазы на землю.

В сетях с изолирован­ной нейтралью (рис. 2, а) замыкание фазы на землю не вызывает короткого замыкания и не приводит к отключению поврежденной фазы. Сеть будет продолжать работать в полнофазном режиме, но при этом напряжения двух неповрежденных фаз по отношению к земле увеличатся до линейных значений (рис. 2, б). Так как это создает опасность для персонала, то на всех электроустановках с изолированной нейтралью должны быть обеспечены контроль изоляции, быстрое обнаружение персо­налом сети замыканий на землю и быстрая их ликвидация, а при повышенных требованиях безопасности — автоматическое отключе­ние поврежденного участка от сети.

Электрические сети напряжением выше 1000 В

Электроустановки напряжением выше 1000 В, согласно ПУЭ, делятся на электроустановки с малыми токами замыкания на землю (I_з ≤ 500 А), к которым относятся сети, работающие с изолиро­ванной или компенсированной нейтралью, и электроустановки с большими токами замыкания на землю (I_з > 500 А), работающие с глухозаземленной нейтралью.

Ток однофазного замыкания в сетях с изолированной нейтралью определяется частичными емкостями фаз сети по отношению к земле и зависит от напряжения, конструкции и протяженности сети. В сетях с компенсированной нейтралью ток замыкания на землю ограничивается до минимально возможных значений соответствую­щей настройкой дугогасящей катушки.

В сетях с глухозаземленной нейтралью при замыкании на землю или на заземленные части электроустановок протекают очень большие токи короткого замыкания и поэтому должно быть обес­печено автоматическое отключение поврежденного участка сети с наименьшим временем отключения. Напротив, сети с изолирован­ной или компенсированной нейтралью обладают важным достоин­ством — они не требуют немедленного отключения поврежденного участка сетей при наиболее часто встречающихся в практике одно­фазных замыканиях на землю и могут работать с заземленной фазой в течение нескольких часов, пока потребитель не будет переведен на резервное питание или подготовлен к прекращению подачи элек­трической энергии.

Сети напряжением до 35 кВ включительно, как правило, работают с изолированной или компенсированной нейтралью, а сети напряжением 110 кВ и более высокого напряжения — с глу­хозаземленной нейтралью.