Выбор схемы сети и режима нейтрали

Схема сети, а следовательно, и режим нейтрали источника тока, питающего эту сеть, выбираются по технологическим требованиям, а также по условиям безопасности.

Нейтралью в электроустановках называют общую точку обмотки генератора, трансформатора или электродвигателя, соединенной в звезду.

Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) узаконены следующие режимы нейтрали (способы соединения последней с землей) в зависимости от уровня напряжения:

- до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью;

- до 1 кВ с изолированной нейтралью;

- выше 1 кВ (6-35 кВ) с изолированной нейтралью;

- выше 1 кВ (110 кВ и выше) с эффективно заземленной нейтралью.

Говоря о режиме нейтрали городской сети, имеют в виду в первую очередь нейтрали трансформаторов центров питания, т.е. трансформаторов районных подстанций. Городская сеть обычно работает на напряжении 6-35 кВ. Исключение составляют крупные города (мегаполисы), получающие питание на более высоком напряжении. В данном пособии электроснабжение мегаполисов не рассматривается.

При напряжении до 1000 В в нашей стране распространение получили две схемы трехфазных сетей: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпровод­ная с глухозаземленной нейтралью.

По технологическим требованиям предпочте­ние отдается четырехпроводной сети, поскольку она позволяет использовать два рабочих напряжения – линей­ное и фазное. Например, от четырехпроводной сети 380 В мож­но питать как силовую нагрузку – трехфазную или однофаз­ную, включая ее между фазными проводами на линейное напряжение 380 В, так и осветительную, включая ее между фазным и нулевым проводами, т. е. на фазное напряжение 220 В*. При этом достигается значительное удешевление элек­троустановки в целом благодаря применению меньшего числа трансформаторов, меньшего сечения проводов и т. п.

По условиям безопасности выбор одной из двух схем производится с учетом выводов, полученных при рассмо­трении этих сетей, а именно:

– по условиям прикос­новения к фазному проводу в период нормального режима ра­боты сети более безопасна, как правило, сеть с изолированной нейтралью,

– в аварийный период – сеть с глухозаземленной нейтралью.

Поэтому по условиям безопасности сети с изолированной нейтралью целесообразно применять на объектах с повышен­ной опасностью поражения током и в тех случаях, когда имеет­ся возможность поддерживать высокий уровень изоляции про­водов сети относительно земли и когда емкость проводов относительно земли незначительна. Такими являются сравни­тельно короткие сети, не подверженные воздействию агрессив­ной среды и находящиеся под постоянным надзором электро­технического персонала.

ПУЭ рекомендуют использовать трехфазные трехпроводные сети с изолированной нейтралью при повышенных требованиях безопасности (для передвижных установок, торфяных разработок, шахт и т. п.).

Сети с глухозаземленной нейтралью (четырехпроводные) следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среды, большой протяженности и т. п.), когда нельзя быстро отыскать или устранить повреждение изоляции или когда ем­костные токи замыкания на землю достигают больших значе­ний, опасных для человека. Примером таких сетей могут слу­жить сети крупных промышленных предприятий, городские и сельские сети, сети собственного расхода электростанций и т. п.

При напряжении выше 1000 В технологические тре­бования к выбору режима нейтрали обусловлены рядом об­стоятельств, в том числе влиянием режима нейтрали на харак­тер и уровень внутренних перенапряжений.

В соответствии с этим и с учетом других обстоятельств ПУЭ предписывают для трехфазных сетей напряжением 110 кВ и выше так называемое эффективное заземление нейтрали, т.е. заземление через малое сопротивление * ( Путем присоединения к заземлителю непосредственно (наглухо) или через реакторы с небольшим индуктивным сопротивлением), при котором в случае замыкания одной или двух фаз на землю напряжения неповре­жденных фаз относительно земли в месте замыкания не превы­шают 1,4 U _ф. Для сетей напряжением выше 1000 В до 35 кВ включительно Правилами установлен режим работы с изоли­рованной нейтралью, т. е. с нейтралью, не присоединенной к заземляющему устройству или присоединенной к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы и подобные им устройства, обладающие большим сопротивлением.

По условиям безопасности в сетях напряжением выше 1000 В заземленная нейтраль также предпочтительнее, несмотря на то что в таких сетях вследствие большой емкости проводов относительно земли защитная роль их изоляции полностью утрачивается и для человека одинаково опасно прикосновение к проводу сети как с изолированной, так и с зазем­ленной нейтралью.

Дело в том, что в сетях выше 1000 В с изолированной нейтралью при дуговых замыканиях фазы на землю вокруг ме­ста замыкания могут возникать и длительно существовать вы­сокие потенциалы и разности потенциалов, т. е. большие на­пряжения прикосновения и шага, опасные для людей. В случае же заземленной нейтрали произойдет быстрое реагирование релейной защитой на отключение поврежденного участка и тем самым будет устранена возникшая опасность.

В целях уменьшения опасности, возникшей при замыкании фазы на землю, действующие ПУЭ требуют предусматривать в сетях выше 1000 В с изолированной нейтралью возможность быстрого отыскания замыканий на землю. Кроме того, в тех случаях, когда на объектах, питаемых электроэнергией по ли­ниям выше 1000 В с изолированной нейтралью, вероятность за­мыканий на землю по тем или иным причинам велика (тор­фяные разработки, передвижные подстанции и механизмы и т. п.), эти линии снабжаются защитой от замыканий на зе­млю с действием на отключение (по всей электрически связан­ной сети).

СЕТЬ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Нейтраль считают глухозаземленной, если она присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, например, через трансформатор тока. Сеть с глухим заземлением нейтрали используют для электроснабжения трехфазных приемников с линейным напряжением 380 В и однофазных приемников напряжением 220 В.

В этой сети должны быть:

- заземлитель у источника питания;

- нулевой провод;

- зануления.

Кроме того, должны быть повторные заземления нулевого провода. В настоящее время вместо одного нулевого провода прокладывают два: нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ).

На рис.3.1. показана упрощенная электрическая схема электрической сети напряжением 380/220 В.

Рис.3.1.Упрощенная электрическая схема электрической сети напряжением 380/220В.

Питание сети производится с помощью трехфазного силового трансформатора Т, имеющего схему соединения звезда-звезда с выведенной нейтралью. Нейтраль обмотки низкого напряжения соединена с заземлителем и нулевым проводом N. Линия (воздушная или кабельная) подключена к трансформатору через автомат QA 1. Вместо автомата могут использоваться предохранители и рубильники.

Нулевой провод N необходим, во-первых, для того, чтобы можно

было подключать к сети однофазные приемники (например, лампы освещения L) напряжением 220 В.

При исправном нулевом проводе напряжения между каждым из линейных проводов L 1, L 2, L 3 и нулевым проводом N равно 220 В. Напряжение между линейными проводами L 1- L 2, L 2- L 3, L 3- L 1 равно 380 В.

Трехфазные приемники (например, электродвигатель М) подключаются к линейным проводам через коммутационные аппараты: автомат QA 2 и магнитный пускатель КМ.

Однофазные приемники часто подключают через предохранитель F и рубильники S.

Второе назначение нулевого провода заключается в обеспечении электрической и пожарной безопасности при эксплуатации сети.

Для обеспечения электрической безопасности корпусы электроприемников заземляют через повторные заземлители и соединяют зануляющими проводниками с нулевым проводом. Благодаря этому даже при пробое изоляции какой-либо фазы на корпус напряжение на нем не представляет угрозы для жизни людей.

Пожарную безопасность обеспечивают правильным выбором аппаратов защиты – автоматов и предохранителей. При пробое изоляции на корпус возникает однофазное короткое замыкание (КЗ). Ток однофазного КЗ вызывает отключение автомата, например QA 1, и электрическая дуга в месте повреждения не успевает привести повреждение к пожару.

Повторные заземления, как видно из этих рассуждений, имеют 2 функции.

Дата добавления: 2015-07-07