Что такое изолированная нейтраль?

Тема 1.3 Режимы работы нейтрали трансформаторов

Классификация электроустановок в отношении мер электробезопасности согласно ПУЭ п.1.7.2.

Схемы соединения обмоток трансформаторов. Режимы работы нейтрали трансформаторов и особенности сетей с глухозаземленной и изолированной нейтралью. Принцип выбора режима работы нейтрали различных напряжений.

Основные термины и определения, используемые для систем электроустановок согласно ПУЭ п.п. 1.7.3 – 1.7.36.

Рекомендуемая литература:

Методические указания

Ознакомьтесь с классификацией электроустановок в отношении мер электробезопасности по ПУЭ глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» п.1.7.2.

Из курса дисциплины «Электрические машины» вспомните: какое устройство называется трансформатором, классификацию трансформаторов, условные обозначения схемы и группы соединения обмоток трансформаторов.

Ознакомьтесь с таблицей схем и групп соединения обмоток трансформаторов по .

Нейтраль сети, как совокупность соединенных между собой нейтральных точек и проводников, может быть изолирована от земли, соединена с землей через активные или реактивные сопротивления, глухо заземлена. Режимы работы нейтрали трансформаторов и особенности сетей с глухозаземленной и изолированной нейтралью приведены в .

При выборе режима работы нейтрали необходимо учитывать требования ПУЭ глава 1.2. «Электроснабжение и электрические сети» п.1.2.16.

Запишите в конспект основные термины и определения, используемые для систем электроустановок согласно ПУЭ глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» п.п. 1.7.3 – 1.7.36.

Вопросы для самоконтроля

1. Какое устройство называется трансформатором?

2. Что характеризует группа соединения обмоток трансформатора?

3. Перечислите режимы работы нейтралей трансформаторов.

4. Дайте определения электрической сети с эффективно заземленной нейтралью.

5. Что называется глухозаземленной нейтралью?

6. Что называется изолированной нейтралью?

7. Какие требования учитываются при выборе режима работы нейтрали трансформатора?

8. Дайте определения проводникам N, PE и PEN.

9. Дайте характеристику системам TN ,IT и TT.

В результате изучения темы студент должен:

знать

· схемы соединения обмоток трансформаторов;

· режимы работы нейтрали трансформаторов;

· принцип выбора режима работы нейтрали различных напряжений.

Раздел 2. ВНУТРИЦЕХОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

Тема 2.1 Общие сведения о силовом и осветительном электрооборудовании

Промышленных предприятий

Основные потребители электроэнергии. Классификация электроприемников; характеристика и режимы их работы. Понятие номинальной и установленной мощности. Приведение мощности электроприемников работающих в повторно-кратковременном режиме к мощности длительного режима работы.

Рекомендуемая литература:

Методические указания

Электроэнергия на промышленных предприятиях широко применяется для привода различных механизмов, освещения, различных электротехнических установок – электротермических, электросварочных, электролизных и др.

Электроустановки каждого потребителя электроэнергии имеют свои характерные особенности и показатели, которые определяют условия электроснабжения потребителя.

Классификация электроприемников подробно описана в .

Главным характерным показателем потребителей электроэнергии является их номинальная мощность. Для приемников различного режима работы эта величина определяется по-разному. Ознакомьтесь с определениями номинальной и установленной мощности по .

Обратите внимание на расчет относительной продолжительности включения электроприемников работающих в повторно-кратковременном режиме

Приведение мощности электроприемников, работающих в повторно- кратковременном режиме, к номинальной мощности для длительного режима работы подробно рассмотрено в .

Вопросы для самоконтроля

1. Как классифицируются электроприемники по режиму работы, роду тока, напряжению?

2. Что понимают под номинальной мощностью электродвигателя, силового трансформатора, сварочной машины?

3. Назовите стандартные значения относительной продолжительности включения электродвигателей.

4. Определите номинальную мощность кранового электродвигателя, имеющего мощность Рпасп = 15 кВт при ПВ пасп =25%.

В результате изучения темы студент должен:

знать

· классификацию электроприемников;

· характеристики и режимы работы электроприемников;

· понятия номинальной и установленной мощности;

уметь

· приводить мощности электроприемников, работающих в повторно- кратковременном режиме, к мощности длительного режима.

Общие требования

1.2.11. При проектировании систем электроснабжения и реконструкции электроустановок должны рассматриваться следующие во просы:

1) перспектива развития энергосистем и систем электроснабжения с учетом рационального сочетания вновь сооружаемых электрических сетей с действующими и вновь сооружаемыми сетями других классов напряжения;

2) обеспечение комплексного централизованного электроснабжения всех потребителей электрической энергии, расположенных в зоне действия электрических сетей, независимо от их принадлежности;

3) ограничение токов КЗ предельными уровнями, определяемыми на перспективу;

4) снижение потерь электрической энергии;

5) соответствие принимаемых решений условиям охраны окружающей среды.

При этом должны рассматриваться в комплексе внешнее и внутреннее электроснабжение с учетом возможностей и экономической целесообразности технологического резервирования.

При решении вопросов резервирования следует учитывать перегрузочную способность элементов электроустановок, а также наличие резерва в технологическом оборудовании.

1.2.12. При решении вопросов развития систем электроснабжения следует учитывать ремонтные, аварийные и послеаварийные режимы.

1.2.13. При выборе независимых взаимно резервирующих источников питания, являющихся объектами энергосистемы, следует учитывать вероятность одновременного зависимого кратковременного снижения или полного исчезновения напряжения на время действия релейной защиты и автоматики при повреждениях в электрической части энергосистемы, а также одновременного длительного исчезновения напряжения на этих источниках питания при тяжелых системных авариях.

1.2.14. Требования 1.2.11–1.2.13 должны быть учтены на всех промежуточных этапах развития энергосистем и систем электроснабжения.

1.2.15. Проектирование электрических сетей должно осуществляться с учетом вида их обслуживания (постоянное дежурство, дежурство на дому, выездные бригады и др.).

1.2.16. Работа электрических сетей напряжением 2–35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах:

• 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;
• в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях электропередачи:
  • более 30 А при напряжении 3–6 кВ;
  • более 20 А при напряжении 10 кВ;
  • более 15 А при напряжении 15–20 кВ;
• в схемах генераторного напряжения 6–20 кВ блоков генератор—трансформатор — более 5А.

При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применение не менее двух заземляющих реакторов.

Работа электрических сетей напряжением 110 кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так и с эффективно заземленной нейтралью.

Эффективно заземленная нейтраль

При эффективном и глухо заземлении нейтрали всякое замыкание одной фазы является однофазным КЗ, сопровождающимся значительным током через место повреждения, и должно привести к срабатыванию защитных устройств, отключающих поврежденный участок от системы. На мощных подстанциях токи замыкания на землю могут достигать десятков килоампер. Чтобы частые отключения линий из-за замыканий на землю не нарушали надежности питания потребителей, на таких линиях применяют однофазное или трехфазное автоматическое повторное включение (АПВ).

Наибольшее распространение среди систем высокого напряжения получили системы с эффективно заземленными нейтралями. У таких систем нейтрали трансформаторов и автотрансформаторов заземлены наглухо или через реакторы с небольшим индуктивным сопротивлением с таким расчетом, чтобы при замыкании напряжения неповрежденных фаз относительно земли не превышали 1,4 Uф, а однофазный ток КЗ в любой точке системы был не менее 60 % тока трехфазного КЗ в той же точке. В системах с эффективно заземленной нейтралью кратность внутренних перенапряжений (k = Uвн / Uф) в момент замыкания не превышает 2,5.

Системы с эффективно и глухозаземленной нейтралью относят к системам с большими токами замыкания на землю (Iз > 500 А).

Для ограничения токов замыкания на землю искусственно увеличивают сопротивление нулевой последовательности Zо за счет заземления только части нейтралей трансформаторов (одного или двух) на подстанции или заземления нейтралей через сопротивления. Однако такое увеличение приводит к дополнительному повышению напряжения на неповрежденных фазах при несимметрии КЗ.

Рассмотрим систему с глухозаземленной нейтралью при однофазном замыкании на землю фазы (рисунок а)). В этом случае напряжения на неповрежденных фазах определяют из выражений:

Ub’ = — ((3*Zо + j√3*(Zо + 2*Z2) / (2*(Z1+Z2+Zо)) * Еэ;

Uc’ = — ((3*Zо — j√3*(Zо + 2*Z2) / (2*(Z1+Z2+Zо)) * Еэ,

где Еэ — ЭДС эквивалентного генератора, численно равная напряжению в месте КЗ перед его возникновением.

Ток однофазного замыкания определяется суммой токов прямой, обратной и нулевой последовательностей, то есть:

Iз = Ia1+Ia2+Iaо = 3*Ia1,

где Ia1 = Ia2 = Iaо

На рисунке б) представлена векторная диаграмма при КЗ фазы L1 для системы с индуктивными сопротивлениями.

Векторная диаграмма получается симметричной, поскольку IUc’I = IUb’I, а концы векторов Uc’ и Ub’ скользят по прямым, параллельным вектору Uл.

Внутренние перенапряжения в системе зависят от числа заземленных нейтралей трансформаторов. Чем больше это число, тем меньше значения перенапряжений. Однако заземление большого количества нейтралей приводит к значительному увеличению тока однофазного КЗ. Поэтому, например, в системах напряжением 110 В заземляют столько нейтралей трансформаторов, сколько необходимо для создания эффективного режима работы нейтрали в системе. Иногда для уменьшения однофазного тока КЗ нейтрали трансформаторов заземляют через активное или индуктивное сопротивление. При заземлении нейтрали через индуктивное сопротивление ток в месте повреждения будет значительно больше емкостного тока замыкания на землю, но не более допустимых значений, ограниченных появлением устойчивого дугового замыкания на землю. Такое заземление нейтрали повышает устойчивость системы при однофазных замыканиях на землю и ограничивает коммутационные перенапряжения до допустимых пределов.

При заземлении нейтрали через активное сопротивление ток в месте повреждения будет больше емкостного тока замыкания на землю, но меньше, чем при заземлении нейтрали через индуктивное сопротивление. Напряжения на неповрежденных фазах при этом достигают значений (1,73 — 1,9) Uф. При правильно выбранном значении активного сопротивления устойчивость системы при однофазных замыканиях выше, чем при глухом заземлении нейтрали. Надежность заземления нейтрали через активное сопротивление выше, чем через индуктивное. Однако введение в нейтраль индуктивного сопротивления (реактора) для ограничения тока однофазного КЗ является более экономичным, чем заземление нейтрали через активное сопротивление. Последнее находит применение при заземлении нейтралей генераторов.

Классификация сетей с глухозаземлённой нейтралью

Современная система электроснабжения имеет стандартную маркировку где помимо рабочего нулевого проводника присутствует и защитный, что и даёт определение степени защищённости.

• L — фазный проводник;
• N — рабочий ноль;
• РЕ — защитный нулевой проводник;
• РЕN — рабочий и нулевой проводник выполнены одним проводом.

Существуют несколько подсистем в цепях с источником энергии, имеющим глухозаземлённую нейтраль:

• TN-C. При данной системе нулевой и защитный проводник с подстанции организован одним проводником, возле приёмника его корпус (или другие элементы, подлежащие заземлению) соединяют с данным совмещенным проводником – это называется зануление. Это устаревшая система, применялась в старых домах при СССР, сейчас для бытовых потребителей не используется, так как небезопасная. Такая система имеет существенный недостаток, так как в случае обрыва РЕN проводника на пути от питающего трансформатора до приемника электроэнергии, на зануленных корпусах оборудования появляется опасный потенциал. Используется только для защиты промышленных потребителей (об этом говорится ниже в следующем разделе).
• TN-S. Имеет больший процент безопасности во время аварийных ситуаций. Это достигается путём разделения защитного и рабочего проводников по всей длине питающей линии, от трансформатора до распределительного электрощита (до конечного потребителя). Однако за счёт того, что приходится применять кабельную продукцию имеющую пять жил, что сильно увеличивает стоимость прокладки и бюджет на организацию электроснабжения к потребителю, применяется данная система не всегда.
• TN-C-S. Данная система заземления является наиболее распространенной в наше время. При данной системе нулевой и защитный проводник на всей длине линии объединены в один совмещенный проводник PEN. При входе в здание данный проводник разделяется на защитный PE и нулевой N, которые дальше распределяются по потребителям (квартирам). При данной системе в случае отгорания PEN проводника до точки разделения на заземленных корпусах электроприборов появится опасный потенциал. Для предотвращения этого на всей длине линии и при входе в здание делаются повторные заземления PEN проводника и предъявляются повышенные требования к механической защите данного проводника.
• ТТ. Данная система заземления практикуется в том случае, если линия системы TN-C-S находится в неудовлетворительном техническом состоянии и не обеспечивается достаточной безопасности предусмотренного в ней защитного заземления. Данная система заземления предусматривает монтаж индивидуального контура заземления у потребителя, при этом PEN проводник электрической сети используется только в качестве нулевого провода N.

Советуем изучить –  Сравнительная характеристика масляных, вакуумных и элегазовых высоковольтных выключателей

Что такое системы TN

TN будут называться системы с использованием глухозаземленной нейтрали для подключения защитных и нулевых функциональных проводников. Важный момент — в таких системах к нулевому проводнику, в свою очередь соединенному с нейтралью, должны быть подключены все корпусные электропроводящие детали. Такая система отличается подключением нейтрали к контуру заземления вблизи трансформаторной подстанции. Нейтраль в этом случае не заземляется с помощью дугогасящего реактора.

На предприятиях промышленного типа наиболее целесообразными являются четырехпроводные трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В со вторичной обмоткой, объединенной в звезду и наглухо соединенной нейтральной точкой с устройством для заземления.

Двигатели при подключении к фазам сети питаются при линейном напряжении, источником питания ламп является фазное напряжение при подключении их между нейтральными и фазными проводами. N -проводу отводится сразу две роли — он является рабочим, необходимым для присоединения однофазных приемников, и проводом зануления с присоединенными металлическими корпусами установок, которые не находятся под нормальным напряжением.

Зануление пробоя изоляции обмотки двигателя приведет к появлению большого тока короткого замыкания и срабатыванию механизма защиты, в результате чего двигатель будет отключен от сети. В случае отсутствия зануления корпуса двигателя повреждение изоляции обмотки приведет к созданию опасной ситуации на корпусе касательно земли.

В случае однофазного КЗ на землю относительно нее напряжения на целых фазах остается прежним, поэтому изоляция может быть устроена с уклоном не на линейное, а на фазное напряжение.

Главным преимуществом ее использования является возможность предотвращения воспламенения электропроводки за счет автоматического отключения поврежденного участка от сети. Кроме того, в случае короткого замыкания между нейтральным проводом и поврежденной фазой и соответственно увеличивающимся током срабатывают токовые реле, опасность поражения сводится к минимуму.

Гуру 220→Электропроводка→Заземление и молниезащита→

СХЕМЫ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Контроль состояния изоляции в сетях оперативного постоянного тока имеет весьма большое значение. При замыканиях на «землю» двух полюсов перегорают плавкие вставки, исчезает оперативный ток, что может привести к отказам работы релейной защиты. При замыканиях на «землю» одного из полюсов плавкие вставки предохранителей не перегорают, вся система постоянного тока продолжает работать, сигнальные лампы не погасают и повреждение остается необнаруженным, но имеется опасность ложных действий устройств защиты, автоматики и сигнализации при возникании второго замыкания, хотя бы и переходящего, на том же полюсе во второй точке.
Контроль изоляции сети постоянного тока производится по величине напряжения полюсов относительно земли. Нормальным считается состояние, при котором напряжения обоих полюсов по отношению к «земле» равны, так как вероятность одновременного снижения сопротивления изоляции обоих полюсов на одинаковую величину весьма мала. При снижении сопротивления изоляции одного из полюсов напряжение этого полюса относительно «земли» понижается, а напряжение другого, неповрежденного полюса наоборот повышается. Рис. 74. Схема контроля изоляции сети постоянного тока
а — с двумя вольтметрами; б — с одним вольтметром

Простейшие схемы контроля изоляции сети постоянного тока приведены на рис. 74. Вольтметры, применяемые в этих схемах, должны иметь шкалу с нулем посередине и возможно большее внутреннее сопротивление (50— 100 ком), так как чувствительность таких схем тем выше, чем больше внутреннее сопротивление применяемых приборов.
На крупных подстанциях и электростанциях применяют более сложные устройства контроля изоляции сети постоянного оперативного тока, позволяющие измерять сопротивление изоляции сети относительно «земли» и автоматически включать предупредительную сигнализацию при снижении сопротивления изоляции одного из полюсов относительно «земли» ниже определенной величины. На рис. 75 приведена схема контроля изоляции сети постоянного тока, предложенная ОРГРЭСом.

Рис. 75. Схема контроля изоляции сети постоянного тока, предложенная ОРГРЭСом
Сопротивления обоих реостатов R и потенциометра Л величиной 1000 Ом должны быть строго равны между собой. Для сети с номинальным напряжением 110 в применяют вольт- метр со шкалой 60—0—60 в, а для сети напряжением 220 в со шкалой 120—0—120 в. Внутреннее сопротивление вольтметров, как уже указывалось выше, должно быть не менее 50 ком. В качестве сигнального реле PC устанавливают реле типа ЭТ или ЭН с заменой их катушек на катушки, намотанные из провода ПЭ 0,13 мм по 8000 витков каждая. Сопротивление постоянному току каждой катушки должно быть около 1000 Ом. Катушки соединяют последовательно, и реле настраивают на ток срабатывания, равный 3,2 мА.
Схемы контроля изоляции сети постоянного тока проверяют в такой последовательности. Измеряют сопротивление постоянному току реостатов, потенциометров, добавочных сопротивлений, обмоток релей приборов. Измеренные сопротивления должны соответствовать параметрам примененной схемы. Затем проверяют правильность монтажа схемы, измеряют сопротивление и испытывают повышенным напряжением изоляцию проводов схемы со всей присоединенной аппаратурой. Заключительным этапом является проверка правильности действия устройства и правильности разметки шкалы вольтметра, градуированной в килоомах, и шкалы потенциометра.
Правильность действия устройства контроля изоляции определяют заземлением каждого полюса сети через сопротивления известной величины, например, 10, 50, 100 и 200 ком. При этом проверяют соответствие отклонения стрелки вольтметра по направлению и величине напряжения. Чувствительность сигнального устройства схемы, приведенной на рис. 75, проверяют при заземлении одного полюса через сопротивление Я„ известной величины (50—2000 ком) и плавном снижении при помощи высокоомного реостата Ra сопротивления между вторым полюсом и землей до срабатывания реле на сигнал.
Для устройства ОРГРЭСа при приведенных выше параметрах схемы и настройки реле чувствительность должна быть не менее приведенных величин:

Лн в ком .	2000	1000	500	100	50	30
На в ком для сети напряжением:
110 в . .	14,6	14,4	14,1	12.3	10,6	8.8
220 в .	31,2	30.9	30,0	23,4	18,4	14,4

Правильность разметки шкал и чувствительность реле следует проверять при подключении устройства к сети постоянного тока с возможно большим сопротивлением изоляции относительно земли (не ниже 1 Мом). Обычно для этого устройства контроля изоляции подключают к зарядному или подзарядному агрегату.

• Назад
• Вперед

Изолированная нейтраль. Достоинства и недостатки

В данной статье речь пойдет о достоинствах и недостатках сети с изолированной нейтралью.

Согласно ПУЭ 7-издание п.1.2.16 изолированная нейтраль применяется в электрических сетях напряжением 2 – 35 кВ. В случае если суммарный ток замыкания на землю Iс∑ более требуемых значений указанных в ПУЭ, тогда нужно выполнять компенсацию емкостных токов используя дугогасящий реактор или резистор.

Основные характеристики данного режима заземления нейтрали приведены в таблице 1.

Эффективность режима заземления нейтрали сетей 6 — 10 кВ принято оценивать отношением числа ОЗЗ, не перешедших в двойные замыкания (ДЗЗ) или междуфазные К3 (МК3), отключаемые релейной защитой, к общему числу ОЗЗ :

Э = (1 – Nдзз + Nмкз)/Nозз = Nдзз + Nмкз/( Nдзз + Nмкз + Nкзз + Nузз) (1)

где:

• Nдзз – число ОЗЗ, перешедших в ДЗЗ;
• Nмкз – число ОЗЗ, перешедших в МКЗ;
• Nозз – общее число ОЗЗ;
• Nкзз – число кратко-временных самоустраняющихся ОЗЗ;
• Nузз – число устойчивых ОЗЗ (включая дуговые прерывистые).

При больших значениях Nозз отношение (Nдзз + Nмкз)/Nозз характеризует вероятность перехода ОЗЗ в МКЗ, сопровождаемое автоматическим (от защиты) отключением поврежденного элемента. Поэтому показатель эффективности режима заземления нейтрали (Э) можно рассматривать как частный показатель, характеризующий надежность функционирования электрической сети с замкнувшейся на землю фазой.

Показатель эффективности режима заземления нейтрали (Э) электрических сетей 6 — 10 кВ, работающих с изолированной нейтралью, в большинстве случаев не превышает Э = 0,7. Опыт эксплуатации кабельных сетей 6 — 10 кВ различного назначения, работающих с изолированной нейтралью, показывает, что эффективность режима заземления нейтрали, как правило, существенно меньше указанного уровня;

• в сетях, имеющих Iс∑ ≥ 5 — 10 А;
• в сетях, содержащих электродвигатели (имеющие меньшие изоляционные запасы по сравнению с другими элементами);
• в сетях, имеющих пониженный уровень изоляции вследствие плохой эксплуатации, изношенности изоляции элементов сети, влияния условий окружающей среды, тяжелых условий работы электрооборудования и др.

Следует отметить, что указанные выше предельные значения Iс∑ при которых допускается работа сети с изолированной нейтралью, определенные из условий самогашения дуги тока ОЗЗ, приняты еще в тридцатых годах прошлого столетия.

Из изложенного следует, что изолированная нейтраль наименее эффективный по совокупности показателей режим работы нейтрали. Режим изолированной нейтрали может обеспечивать приемлемые показатели эффективности в основном в воздушных сетях 6 — 10 кВ, имеющих большие запасы прочности по изоляции, при соответствующей эксплуатации и принятии мер Iс∑ исключения феррорезонансных процессов. Большинство специалистов предлагают уменьшить предельные значения Iс∑ для сетей, работающих с изолированной нейтралью, или полностью отказаться от использования режима изолированной нейтрали, прежде всего в кабельных сетях 6 — 10 кВ.

Литература:

1. В.А.Шуин, А.В.Гусенков. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ.
2. Лихачев Ф. А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. М.: Энергия, 1971.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Требования к разделительному трансформатору

1. Мощность разделительных трансформаторов ограничена диапазоном 0,5—10 кВА, как для однофазных, так и для трехфазных трансформаторов. Данное требование связано с тем, что контроль за множеством потребителей в сильно разветвленной распределительной сети менее эффективен. Возникновение аварии или нарушения изоляции в любой из частей может привести к общей аварии сети и затрудняет поиск места неисправности. С этим связано требование нормативов, определяющее питание каждой операционной от одного трансформатора (РТМ-42).
2. Выходное напряжение трехфазного изолирующего трансформатора 3 ф 220В. Наличие линейного напряжения 380 В в помещении с медицинским оборудованием запрещено, так как является фактором, снижающим электробезопасность помещения (IEC 60364—7—710, Инструкция РТМ-42).

   Подключение потребителей к трехфазному трансформатору осуществляется по приведенной схеме на рис. 3.

   Применение трехфазного трансформатора требует соответствующей схемы организации распределительной сети, так как провод нейтрали не используется.

3. Обязательное наличие экранирующей обмотки. Данное требование уменьшает вероятность пробоя изоляции между первичной и вторичной сетями в случае аварии трансформатора и существенно уменьшает токи утечки, вызванные «паразитной» емкостью между обмотками. В-третьих, разделительный трансформатор с экранирующей обмоткой является неплохим фильтром высокочастотных помех, что весьма положительно сказывается на работе аппаратуры.
4. Повышенные требования к изоляции трансформатора соответствующие медицинским стандартам. Например, испытательное напряжение между обмотками и обмотками и корпусом 4150 В.
5. Система плавного старта. Обязательное требование ГОСТ 30030. Пусковой ток обычного трансформатора составляет от 5 до 8 крат рабочего тока, что может вызывать срабатывание автоматов защиты стандартного исполнения со стороны питающей сети и влиять на работу стороннего оборудования, инициируя кратковременный провал напряжения питания.
6. Отклонение выходного напряжения на холостом ходу и под нагрузкой не более 5% от U ВХ.
7. Повышенная нагрузочная способность.
8. Обязательный контроль температуры обмоток. Благодаря измерению этих параметров персонал получает оперативную информацию о перегрузке сети и выполняет необходимые мероприятия (например, отключает неиспользуемые нагрузки).
9. Система контроля изоляции (РКИ).
10. Выход дистанционного контроля (сигнализации) о превышении уровня нагрузки и температуры.
11. Пост дистанционного контроля трансформатора (ПДК).

В сетях выше 1000 В

В настоящее время изолированная нейтраль чаще всего используется в сетях со средним классом напряжения (1-35 кВ). Для сети 110 кВ и выше – глухозаземленная. В связи с тем, что при КЗ на землю напряжение, как было сказано, возрастает до линейного, так в ЛЭП 110 кВ фазное напряжение (между землёй и фазным проводом) – 63,5 кВ

При КЗ на землю это особенно важно, и позволяет снизить расходы на изоляционные материалы

Кстати в КТП с высшим напряжением до 35 кВ первичные обмотки трансформаторов соединяются в треугольник, где нейтрали нет как таковой.

Низкие токи КЗ и возможность работать при однофазных КЗ на ВЛ – в распределительных сетях особенно важны и позволяют организовать бесперебойное электроснабжение. При этом угол сдвига между оставшимися в работе фазами остаётся неизменным — в 120˚.

При напряжениях в тысячи вольт емкостной проводимостью фаз пренебречь нельзя. Поэтому касание проводов ВЛЭП опасно для жизни человека. В нормальном режиме токи в фазах источника определяются суммой нагрузок и емкостных токов относительно земли, при этом сумма емкостных токов равна нулю и ток в земле не проходит.

Если опустить некоторые подробности, чтобы изложить языком, понятным для начинающих, то при КЗ на землю напряжение относительно земли поврежденной фазы приближается к нулю. Так как напряжения двух других фаз увеличиваются до линейных значений их емкостные токи увеличиваются в √3 (1,73) раз. В результате емкостный ток однофазного КЗ оказывается в 3 раза большим нормального. Например, для ВЛЭП 10 кВ длиной 10 км емкостный ток равен примерно 0,3 А. При замыкании фазы на землю через дугу в результате различных явлений возникают опасные перенапряжения до 2-4U_ф, что приводит к пробою изоляции и междуфазному КЗ.

Для исключения возможности возникновения дуг и устранения возможных последствий нейтраль соединяют с землёй через дугогасящих реактор. Его индуктивность при этом подбирают согласно ёмкости в месте КЗ на землю, а также чтобы он обеспечивал работу релейной защиты.

Таким образом благодаря реактору:

1. Намного уменьшается I_кз.
2. Дуга становится неустойчивой и быстро гаснет.
3. Замедляется нарастание напряжения после гашения дуги, в результате уменьшается вероятность повторного возникновение дуги и коммутационного тока.
4. Токи обратной последовательности малы, следовательно, их действие на вращающейся ротор генератора не оказывает существенного влияния.

Перечислим плюсы и минусы высоковольтных сетей с изолированной нейтралью.

Преимущества:

1. Какое-то время может работать в аварийном режиме (при КЗ на землю)
2. В местах неисправности появляется незначительный ток, при условии малой емкости тока.

Недостатки:

1. Усложнено обнаружение неисправностей.
2. Необходимость изоляции установок на линейное напряжение.
3. Если замыкание продолжается длительное время, то возможно поражение человека электрическим током, если он попадёт под шаговое напряжение.
4. При 1-фазных КЗ не обеспечивается нормальное функционирование релейной защиты. Величина тока замыкания напрямую зависит от разветвленности цепи.
5. Из-за накапливания дефектов изоляции от воздействия на нее дуговых перенапряжений снижается срок её службы.
6. Повреждения могут возникнуть в нескольких местах из-за пробоя изоляции, как в кабелях, так и в электродвигателях и других частях электроустановки.

Материалы по теме:

• Причины возникновения короткого замыкания
• Как сделать заземление в частном доме
• Чем отличается зануление от заземления