Реферат Наумов 2.0. Сети среднего напряжения 5 Изолированная нейтрал 5

• Название: Сети среднего напряжения 5 Изолированная нейтрал 5
• Дата: 27.12.2019
• Размер: 39.22 Kb.
• Имя файла: Реферат Наумов 2.0.docx
• Тип: Реферат; #102408

Содержание

Введение 3

1. 
   Сети среднего напряжения 5
   
2. 
   Изолированная нейтрал 5
   
3. 
   Резистивное заземление нейтрали 7
   
4. 
   Заземление через дугогасящий реактор 9
   

Заключение 14

Список использованной литературы 15

Введение

Электрические сети классифицируются:

• 
  по роду тока;
  
• 
  по номинальному напряжению;
  
• 
  по конструктивному исполнению;
  
• 
  по расположению;
  
• 
  по конфигурации;
  
• 
  по степени резервированности;
  
• 
  по выполняемым функциям;
  
• 
  по характеру потребителей;
  
• 
  по назначению в схеме электроснабжения;
  
• 
  по режиму работы нейтрали.
  

По роду тока различают сети переменного и постоянного тока.

Основное распространение получили сети трехфазного переменного тока. Однофазными выполняются внутриквартирные сети. Они выполняются как ответвление от трехфазной четырехпроводной сети. Сети постоянного тока используются в промышленности (электрические печи, электролизные цеха) и для питания городского электротранспорта.

По напряжению согласно ГОСТ сети делятся на сети напряжением до 1000 В и сети напряжением выше 1000 В.

В литературе встречается и такое деление:

• 
  сети низких напряжений (220 – 660 В);
  
• 
  сети средних напряжений (6 – 35 кВ);
  
• 
  сети высоких напряжений (110 – 220 кВ);
  
• 
  сети сверхвысоких напряжений (330 – 750 кВ);
  
• 
  сети ультравысоких напряжений (более 1000 кВ).
  

По конструктивному исполнению различают воздушные и кабельные сети, проводки и токопроводы.

По расположению сети делятся на наружные и внутренние. Наружные выполняются неизолированными (голыми) проводами и кабелями. Внутренние выполняются изолированными проводами.

По конфигурации сети делятся на разомкнутые и замкнутые.

Разомкнутые сети питаются от одного источника питания и передают электроэнергию к потребителям только в одном направлении.

По степени резервированности сети делятся на нерезервированные и

резервированные.

По выполняемым функциям различают системообразующие, питающие и распределительные сети.

Системообразующие сети – это сети напряжением 330 кВ и выше. Выполняют функцию формирования энергосистем, объединяя мощные ЭС и обеспечивая их функционирование как единого объекта управления. Эти сети характеризуются большим радиусом охвата, значительными нагрузками. Сети выполняются по сложнозамкнутым многоконтурным схемам с несколькими ИП.

Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от подстанций системообразующей сети и от шин 110 – 220 кВ ЭС к районным подстанциям. Питающие сети обычно замкнуты. Их напряжение – 110 – 220 кВ.

Распределительная сеть предназначена для передачи электроэнергии на небольшие расстояния от шин низшего напряжения районных ПС непосредственно к потребителям. Такие сети выполняют по разомкнутым схемам. Различают распределительные сети высокого напряжения (более 1000 В) и низкого напряжений (до 1000В).

По характеру потребителей сети делятся на городские, промышленные и сельские.

По назначению в схеме электроснебжения сети делятся на местные и

районные.

Местные сети охватывают площади радиусом до 30 км. Они имеют малую плотность нагрузки и напряжение до 35 кВ включительно. Это сельские, коммунальные и фабрично-заводские сети.

Районные сети охватывают большие районы и имеют напряжение 110 кВ и выше. По районным сетям осуществляется передача электроэнергии от ЭС в места ее потребления.

По режиму работы нейтрали сети делятся:

• 
  на сети с изолированной нейтралью;
  
• 
  на сети с компенсированной нейтралью;
  
• 
  на сети с эффективно – заземленной нейтралью;
  
• 
  на сети с глухозаземленной нейтралью.
  

Режим работы нейтрали определяется способом соединения нейтрали с землей. В сетях с изолированной нейтралью электроустановки не имеют связи с землей. В сетях с компенсированной нейтралью имеется связь через дугогасительную катушку. В сетях с глухозаземленной нейтралью – непосредственная связь с землей. В сетях с эффективно-заземленной нейтралью – часть нейтралей трансформаторов заземлена, часть – разземлена (в нейтраль включены разъединитель и разрядник).

Выбор режима работы нейтрали в сети до 1000 В определяется безопасностью работ. В сети выше 1000 В – двумя причинами:

• 
  стоимостью изоляции оборудования;
  
• 
  величиной токов однофазного короткого замыкания на землю.
  

1. Сети среднего напряжения

Остановимся подробней на сетях среднего напряжения(6 - 35 кВ). Они считаются сетями с малыми токами замыкания на землю (до 500 А). Работают такие сети либо с изолированной, либо с компенсированной нейтралью.

В сети с изолированной нейтралью при касании фазы землю напряжение этой фазы становится равным нулю, а на здоровых фазах возрастает до линейного значения. Поэтому изоляция должна быть рассчитана на линейное напряжение. Емкостный ток в поврежденной фазе равен нулю, а в неповрежденных фазах увеличивается в 3 раз. Суммарный емкостный ток, равный 3 I₀, будет протекать через место замыкания фазы на землю и источник питания. Если величина этого тока в сети 6 – 10 кВ превышает 30 А, а в сети 35 кВ – 10 А, то в нейтраль трансформаторов необходимо включить дугогасительную катушку. Ее индуктивный ток складывается с емкостным током замыкания на землю, который может быть скомпенсирован частично или полностью.

Сети 6 – 35 кВ не требуют немедленного отключения и могут работать несколько часов. Но повреждение можно обнаружить только при поочередном отключении потребителей.

2. Изолированная нейтрал

Режим изолированной нейтрали достаточно широко применяется в России. Исторически режим изолированной нейтрали был первым режимом заземления нейтрали, использовавшимся в электроустановках среднего напряжения. Его достоинствами являются:

• 
  отсутствие необходимости в немедленном отключении первого однофазного замыкания на землю;
  
• 
  малый ток в месте повреждения (при малой емкости сети на землю). Недостатками этого режима заземления нейтрали являются:
  
• 
  возможность возникновения дуговых перенапряжений при перемежающемся характере дуги с малым током (единицы–десятки ампер) в месте однофазного замыкания на землю;
  
• 
  возможность возникновения многоместных повреждений (выход из строя нескольких электродвигателей, кабелей) из-за пробоев изоляции на других присоединениях, связанных с дуговыми перенапряжениями;
  
• 
  возможность длительного воздействия на изоляцию дуговых перенапряжений, что ведет к накоплению в ней дефектов и снижению срока службы;
  
• 
  необходимость выполнения изоляции электрооборудования относительно земли на линейное напряжение;
  

• 
  сложность обнаружения места повреждения;
  
• 
  опасность электропоражения персонала и посторонних лиц при длительном существовании замыкания на землю в сети;
  
• 
  сложность обеспечения правильной работы релейных защит от однофазных замыканий, так как реальный ток замыкания на землю зависит от режима работы сети (числа включенных присоединений).
  

Кроме того, значительное число повреждений трансформаторов напряжения типа НТМИ- 6(10), ЗНОЛ-6(10), ЗНОМ-35 в отечественных сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях на землю также связано с состоянием нейтрали сетей среднего напряжения.

Недостатки режима работы с изолированной нейтралью весьма существенны, а такое достоинство, как отсутствие необходимости отключения первого замыкания, достаточно спорно. Так, всегда есть вероятность возникновения второго замыкания на другом присоединении из- за перенапряжений и отключения сразу двух кабелей, электродвигателей или воздушных линий. Такое развитие событий в эксплуатации не так редко, как кажется на первый взгляд. Именно по этой причине во многих странах, таких, как США, Канада, Англия и другие, отказ от режима изолированной нейтрали произошел ещё в 40–50-х годах прошлого века. В России до последнего времени режим изолированной нейтрали был закреплён в ПУЭ. Именно этим объясняется сложившееся положение, когда даже в сетях с высоковольтными электродвигателями, где защита от однофазных замыканий выполнена с действием на отключение без выдержки времени, применяется режим изолированной нейтрали.

Недостатки сетей с изолированной нейтралью

Многолетний опыт эксплуатации позволяет говорить о существенных недостатках режима изолированной нейтрали в сетях 6-35 кВ, таких как:

• 
  дуговые перенапряжения и пробои изоляции при однофазных замыканиях на землю;
  
• 
  возможность возникновения многоместных повреждений изоляции (одновременное повреждение изоляции нескольких фидеров);
  
• 
  повреждения ТН (НТМИ, ЗНОЛ, ЗНОМ) при замыканиях на землю
  
• 
  сложность обнаружения места повреждения
  
• 
  неправильная работа релейных защит от однофазных замыканий на землю
  
• 
  опасность электропоражения персонала и посторонних лиц при длительном существовании замыкания на землю
  

В связи с наличием такого количества недостатков режим изолированной нейтрали в сетях 6-35 кВ должен быть исключен, как это сделано в подавляющем большинстве стран Европы, Северной и Южной Америки, Австралии и др.

3. Резистивное заземление нейтрали

В настоящее время в сетях напряжением 6/10/35 кВ всё чаще применяется резистивное заземление нейтрали ‒ заземление нейтрали через активное сопротивление:

При однофазных замыканиях на землю (далее ОЗЗ) в сетях с заземлённой через резистор нейтралью во всех присоединениях протекают собственные ёмкостные токи, а в повреждённом присоединении, кроме того, протекает активный ток, создаваемый резистором. Это позволяет решить две важные задачи: селективно определить повреждённое присоединение (за счёт простых релейных защит, действующих на отключение или на сигнал) и незамедлительно принять меры по устранению повреждения;  существенно ограничить уровень дуговых перенапряжений при ОЗЗ и исключить феррорезонансные процессы. Применяются три варианта заземления нейтрали сетей 6-35 кВ через резистор: низкоомное, высокоомное и комбинированное.

Низкоомное - резистивное заземление нейтрали применяется в случаях, когда ОЗЗ должно быть селективно отключено в течение минимально возможного времени. При этом ток в нейтрали должен быть достаточным для работы релейной защиты на отключение. В этом случае преимущество сети с изолированной нейтралью полностью исчезает, так как при ОЗЗ потребитель теряет питание по данной линии. Однако такой режим необходим там, где при ОЗЗ может возникнуть опасность для людей при падении провода ЛЭП на землю – люди могут попасть под шаговое напряжение или напряжение прикосновения. Низкоомное заземление нейтрали с возможностью отключения поврежденных участков сети целесообразно применять в тех сетях, где обеспечена необходимая степень резервирования и автоматизации распределительных электрических сетей, систем электроснабжения и технологических процессов. В чисто кабельных сетях с высокой степенью резервирования экономически и технически выгодно перейти от компенсированной системы заземления нейтрали (с применением ДГР) к нейтрали, заземлённой через низкоомный резистор, с отключением поврежденного присоединения без выдержки времени.

Высокоомное - резистивное заземление нейтрали целесообразно применять в тех случаях, когда сеть должна иметь возможность длительной работы в режиме ОЗЗ до обнаружения места ОЗЗ. При этом ток в нейтрали должен быть такой величины, чтобы исключить появление опасных дуговых перенапряжений и снижение электробезопасности, но быть достаточным для определения повреждённого присоединения и работы релейной защиты на сигнал. Защита от внутренних перенапряжений, и в частности от феррорезонансных перенапряжений при неполнофазных режимах питания понижающих трансформаторов и электродвигателей, требует применения устройств, способных потребить энергию, запасённую элементами сети в их ёмкости и индуктивности. В зависимости от параметров сети эта энергия может составлять десятки киловатт в течение нескольких десятков секунд. Таким устройством, решающим задачу комплексной защиты сети с изолированной нейтралью от всех видов внутренних перенапряжений, является устройство заземления нейтрали сети через высокоомное активное сопротивление. Величина такого сопротивления оптимизируется по признакам необходимости и достаточности. Для подавления феррорезонансных перенапряжений величина резистора должна быть не менее величины критического сопротивления для контура схемы замещения сети. В сетях 35 кВ высокоомный резистор подключают к нейтрали одного из питающих трансформаторов, имеющих соединенную в “звезду” обмотку 35 кВ с выведенной нейтралью. В этом случае не требуется никаких изменений в работе устройств РЗА. Высокоомный резистор может быть собран из элементов, используемых в качестве шунтирующих резисторов на выключателях типа ВВН или ВВ 220 и 330 кВ. Сопротивление одного резистора 15 кОм, длительная мощность 1,5 кВт. Минимальное число последовательно включенных элементов четыре, а суммарное сопротивление такого резистора 60 кОм. Для подключения высокоомного резистора к нейтрали сети 6-10 кВ необходим заземляющий трансформатор с соединением обмоток “звезда с выведенной нейтралью - треугольник” мощностью 40 кВА. Величина сопротивления резистора определяется исходя из ёмкости сети, а его мощность ‒ из допустимого времени воздействия напряжения сети при однофазном замыкании на землю.

Комплектация резистора может быть выполнена из единичных бетэловых резисторов типа РШ-2 (сопротивление 200 и 300 Ом) или из резисторов типа РНВ-6/10 (сопротивление 500 или 1000 Ом), выпускаемых московским НПО “Энерготехпром”. Однако для устройств заземления нейтрали через высокоомное сопротивление предпочтительнее проволочные резисторы, так как они допускают большие нагрузки и более надёжны в эксплуатации. Для подключения заземляющего трансформатора с резистором в нейтрали необходима отдельная ячейка с собственными устройствами РЗА. Защита сети 10 кВ от перенапряжений подключением резистора к нейтрали сети. Аналогичная система защиты сетей СН электростанций предусмотрена следующими директивными документами:

«О защите от замыканий на землю сети 6,3 кВ СН для ТЭС и АЭС» N 2 799- Э, «О повышении надежности сетей 6 кВ собственных нужд энергоблоков АЭС» (Циркуляр Ц-01-88). Однако внедрение такой системы защиты возможно только в сетях, имеющих защитное отключение от однофазного замыкания на землю. Кроме того, заземление нейтрали, предписываемое директивными документами, осуществляется через бетэловые резисторы с суммарным сопротивлением 100 Ом, что создаёт в сети 6 кВ активный ток 30 А в месте замыкания на землю. Это значительно больше, чем необходимо для подавления перенапряжений, и приводит к увеличению объёма разрушений в месте замыкания от дуги такой величины. Эти недостатки исключены при заземлении нейтрали сети через высокоомный резистор, выбранный из величины ёмкости сети. Высокоомный резистор в нейтрали

системы (как правило, в нейтрали специального вспомогательного трансформатора мощностью не менее S = U 2 ном/(3·RN)) обеспечивает стекание заряда нулевой последовательности за время Т между ближайшими замыканиями (при Unp > Uфмах), составляющее полупериод промышленной частоты (Т = 0,01 с). Резистор, выбранный из этого условия, создает в месте повреждения активную составляющую тока, равную емкостной. Действительно ток замыкания IС = 3·ωС·Uф а ток резистора ‒ IRN = Uф / RN. Из условия IС = I·RN получается: RN = Uф /IС = 1/3ωС ≡ 1/(900 · C) При чисто ёмкостной цепи замыкания на землю резистор, выбранный таким образом, увеличивает ток замыкания в √2 раз. Важной особенностью применения высокоомного сопротивления в нейтрали по сравнению с компенсацией является то, что при уменьшении ёмкости сети постоянная времени стекания свободного заряда через выбранный по приведённым условиям резистор, уменьшается, и, следовательно, эффект ограничения перенапряжения не изменяется. Если же постоянная времени увеличивается, что бывает довольно редко, то в диапазоне изменения её на 20-30% кратность перенапряжений достигает не более 2,5 Uф. После подключения к нейтрали резистора феррорезонансные явления практически прекращаются.

Высокомные резисторы, уменьшающие уровни перенапряжений и время их воздействия, необходимо устанавливать на ПС, питающих преимущественно воздушную сеть и не имеющих высокой степени резервирования.

3. Заземление через дугогасящий реактор

Нейтраль, заземленная через дугогасящий реактор также достаточно часто применяется в России. Этот способ заземления нейтрали, как правило, находит применение в разветвлённых кабельных сетях промышленных предприятий и городов. При этом способе нейтральную точку сети получают, используя специальный трансформатор . С точки зрения исторической последовательности возникновения этот способ заземления нейтрали является вторым. Он был предложен немецким инженером Петерсеном в 20-х годах прошлого столетия (в европейских странах дугогасящие реакторы называют по имени изобретателя «Petersen coil» – катушка Петерсена).

Достоинствами этого метода заземления нейтрали являются:

• 
  отсутствие необходимости в немедленном отключении первого однофазного замыкания на землю;
  
• 
  малый ток в месте повреждения (при точной компенсации – настройке дугогасящего реактора в резонанс);
  
• 
  исключение феррорезонансных процессов, связанных с насыщением трансформаторов напряжения и неполнофазными включениями силовых трансформаторов.
  

Недостатками этого режима заземления нейтрали являются:

• 
  возникновение дуговых перенапряжений при значительной расстройке компенсации;
  
• 
  возможность возникновения многоместных повреждений при длительном существовании дугового замыкания в сети;
  
• 
  возможность перехода однофазного замыкания в двухфазное при значительной расстройке компенсации;
  
• 
  возможность значительных смещений нейтрали при недокомпенсации и возникновении неполнофазных режимов;
  
• 
  возможность значительных смещений нейтрали при резонансной настройке в воздушных сетях;
  
• 
  сложность обнаружения места повреждения;
  
• 
  опасность электропоражения персонала и посторонних лиц при длительном существовании замыкания на землю в сети;
  
• 
  сложность обеспечения правильной работы релейных защит от однофазных замыканий, так как ток поврежденного присоединения очень незначителен.
  

В России режим заземления нейтрали через дугогасящий реактор применяется в основном в разветвленных кабельных сетях с большими ёмкостными токами. Кабельная изоляция, в отличие от воздушной, не является самовосстанавливающейся. То есть, однажды возникнув, повреждение не устранится, даже, несмотря на практически полную компенсацию (отсутствие) тока в месте повреждения. Соответственно для кабельных сетей самоликвидация однофазных замыканий как положительное свойство режима заземления нейтрали через дугогасящий реактор не существует.

Заключение

Обеспечение безопасности жизнедеятельности – задача первостепенного приоритета для личности, общества и государства. С момента своего появления на Земле человек перманентно живёт и действует в условиях постоянно изменяющихся потенциально опасностей. Реализуясь в пространстве и времени, опасности причиняют вред здоровью человека, который проявляет в нервных потрясениях, болезнях, инвалидных и летальных исходах и др. Профилактика опасности и защита от них – актуальнейшая гуманная, социально-экономическая и юридическая проблема, в решении которой государство не может быть не заинтересованным.Для обеспечения электробезопасности необходимо строгое выполнение ряда организационно-технических мероприятий установленных правилами устройства электроустановок, правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. Опасное и вредное воздействие на людей электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей проявляется в виде электротравм и профессиональных заболеваний. Электробезопасность в помещении обеспечивается техническими способами и средствами защиты, а так же организационными и техническими мероприятиями.

Список использованной литературы:

1. 
   www.ruscable.ru/doc/analytic/KPD-5/energan.ppt
   
2. 
   http://www.electrik.org/forum/index.php?act=attach&type=post&id=49438
   

http://electricalschool.info/relay/1749-osnovnye-vidy-relejjnojj- zashhity.html

3. 
   
   
4. 
   http://www.news.elteh.ru/arh/2003/23/05.php
   
5. 
   Нагорный П.Д., Назаров В.В. Измерительные трансформаторы напряжения и контроль изоляции в сетях 6-35 кВ // Промышленная энергетика. – 2002, № 3.
   

– С. 22-23.

6. 
   Назаров В.В. О режимах нейтрали в сетях 6-35 кВ // Промышленная энергетика. – 1993, № 6. – С. 33-36.
   
7. 
   Шабад М.А. Обзор режимов заземления нейтрали и защиты от замыканий на землю в сетях 6-35 кВ России // Энергетик. – 1999, № 3