Що таке ефективно заземлена нейтраль і в чому її переваги

Для передачі електроенергії на великі відстані застосовують мережі високої напруги. Безпечна експлуатація забезпечується засобами захисту, яка для кожного напруги своя. Залежно напруги живлення застосовують різні види заземлення нейтрали. Згідно з правилом експлуатації електроустановок, в мережах до 0,4 КВ застосовується глухозаземленою нейтраллю. У мережах 0,6-35 кВ для збільшення надійності використовується схема з ізольованою нейтраллю. Для виключення перенапруги непошкоджених фаз при короткому замиканні однієї фази на землю в лініях 110-1150 кВ застосовується ефективно заземлена нейтраль (ЕЗН). Що це таке і в чому особливість даної схеми, ми розповімо читачам сайту Сам Електрик в межах цієї статті.

Визначення ефективно заземленою нейтралі

ЕЗН застосовується в високовольтних мережах 110 кВ і більше. У разі замикання фази на землю, є однофазне КЗ.

Воно супроводжується значними струмами в місці пошкодження, в результаті чого спрацьовує система захисту з відключенням напруги. Дамо визначення, що це таке.

Ефективно заземлена нейтраль - це заземлена нейтраль в мережах трифазного напруги понад 1000 В, коефіцієнт замикання на землю якої ≤ 1,4.

На нижче наведеному малюнку представлена ​​схема ЕЗН:

Це означає, що при однофазному замиканні на землю, напруга інших непошкоджених фаз, збільшиться на величину, що не перевищує значення 1,4.

І розраховується за наведеною нижче формулою:

Це має велике значення для високовольтних мереж. Оскільки при такій схемі напруга непошкоджених фаз значно перевищує номінальну. А це означає, що немає необхідності збільшувати ізоляцію мереж і обладнання.

Експлуатація мереж з ЕЗН буде обходитися значно дешевше. При цьому слід враховувати, що економія збільшується в міру зростання напруги в лінії.

Вимоги ПУЕ до мереж

Для мереж з ефективно ізольованою нейтраллю ПУЕ регламентує максимальний опір заземлення, що не перевищує 0,5 Ом. При цьому враховується природне заземлення. А опір штучних заземлювачів не повинно бути більше 1 Ом.

Це справедливо для установок понад 1000 В, режим струмів КЗ на землю у яких дорівнює або перевищує значення 500 А. При цьому слід враховувати, що ЕІН і глухозаземленою нейтраллю мають аналогічні схеми без істотних відмінностей. Така схема показана на малюнку знизу.

Ефективно заземлення нейтраль і глухозаземленою схема заземлення дозволяють попередити дугові перенапруження. Однак, вони відносяться до систем з великими струмами короткого замикання на землю (більше або дорівнює 500А).

Для зменшення струмів КЗ використовують штучне збільшення нульової послідовності. Для цього на підстанції заземлюється тільки частина нейтралей трансформаторів, або нейтрали заземляются через резистор.

В результаті збільшується напруга на непошкоджених провідниках. До найбільш важких аварій відносять міжфазне коротке замикання. При цьому, напруга і струми короткого замикання будуть менше, ніж при однофазному КЗ.

Тому розрахунки виконуються на підставі великих значень, тобто однофазного короткого замикання.

Як виглядає однофазное КЗ на малюнку знизу:

Ефективно заземлена нейтраль призначена для високовольтних мереж 110 кВ і більше. Але допускається використовувати таку схему і для напруги менше 1 000 В. Її застосовують там, де відсутні і не передбачається монтаж електроустановок, в яких може виникнути пожежа або пристрої, які можуть вийти з ладу або вибухнути.

Іншими словами, ЕЗН застосовується в мережах з напругою менше 1000 В, за умови відсутності вибухо- і пожежонебезпечних приладів.

Ефективно використовуються в міських електричних мережах. Особливість роботи таких ліній полягає в тому, що при коефіцієнті замикання на землю менше одиниці, можна застосувати кабель, розрахований на напругу 6 кВ в мережах з напругою 10 кВ.

Це дозволяє передавати велику потужність з коефіцієнтом 1,73. При цьому заміна кабелю і комутаційної апаратури не потрібно.

Достоїнства і недоліки

Ефективно заземлена нейтраль застосовується в мережах 110 кВ і вище. Вона має низку переваг.

Головним призначенням таких схем є:

  • У схемах з ЕЗН відбувається стабілізація потенціалу нейтралі і виключення ймовірності виникнення стійких заземлюючих дуг і наслідків виникають внаслідок КЗ.
  • При КЗ на землю і перехідних процесах, на ізоляцію з впливають великі напруги. Що дає можливість застосувати ізоляцію з меншим запасом міцності. А це в свою чергу дає значний економічний ефект від застосування менш дорогої ізоляції, що знижує експлуатаційні витрати мереж.
  • Застосування швидкодіючої селективної автоматики. Миттєва робота захисту не дозволяє посилити несправність.
  • Крім очевидних переваг, мережі мають і недоліки.

До них відносяться:

  • При будь-якому КЗ на землю відбувається знеструмлення несправної ділянки. При цьому релейні системи захисту обладнуються засобами автоматичного повторного включення. При відключенні напруги засобами автоматики, відбувається порушення безперебійної подачі напруги, що негативно позначається на споживачах. А в деяких випадках, відповідальні споживачі, змушені встановлювати пристрої подачі безперебійного напруги.
  • У момент короткого замикання виникає підвищений електромагнітний імпульс. Він негативно впливає на засоби зв'язку. Їх доводиться додатково екранувати.
  • Застосування складних швидкодіючих засобів захисту.
  • Вихід генератора із синхронізму при значних токах короткого замикання. Тобто в момент КЗ відбувається «пригальмовування» генератора.
  • Значні струми короткого замикання можу викликати пошкодження кабелю з пошкодженням ізоляції, механічне пошкодження ізоляторів на ЛЕП, пошкодження заліза статора генератора в разі пробою ізоляції на землю і т.п.
  • Виникає небезпека ураження людей електричним струмом внаслідок підвищеного і крокової напруги при короткому замиканні на землю.
  • Виготовлення заземлюючих пристроїв. Відсутність дублюючого заземлення може залишити обладнання без захисту, якщо станеться обрив нейтрального проводу.

Висновок

Принцип роботи мереж з ефективно заземленою нейтраллю можна коротко описати так. Основна частина замикань на землю супроводжується великими струмами КЗ, самоусувається після відключення напруги. Після автоматичного повторного включення напруги в ЛЕП, режим роботи лінії відновлюється.

Заземлення тільки частини трансформаторів дозволяє зменшити струми КЗ. Так, якщо на підстанції змонтовано два трансформатора, то до заземлювального пристрою підключають тільки один.

Додати коментар


Захисний код
Оновити