Что такое эффективно заземленная нейтраль и в чем ее преимущества

Сети высокого напряжения используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. Безопасная работа обеспечивается защитами, которые различны для каждого напряжения. В зависимости от напряжения питания используются разные типы заземления нейтрали. Согласно правилам эксплуатации электроустановок, в сетях напряжением до 0,4 кВ используется нейтральная точка с глухим заземлением. В сетях 0,6-35 кВ для повышения надежности применяется схема с изолированной нейтралью. Чтобы исключить неповрежденные фазные перенапряжения в случае однофазного короткого замыкания на землю, в линиях 110–1150 кВ используется эффективно заземленная нейтраль (ENP). Что это такое и в чем особенность этой программы, мы расскажем читателям Sam Electric в этой статье.

  • Определение эффективно заземленной нейтрали
  • ПУЭ требования к сети
  • Преимущества и недостатки
  • Предложение

Определение эффективно заземленной нейтрали

ЭЗН применяется в сетях высокого напряжения 110 кВ и более. В случае замыкания фазы на землю это однофазное замыкание.

Это сопровождается значительными токами в месте повреждения, вызывающими срабатывание защитной системы. Давайте определимся, что это такое.

Эффективно заземленная нейтраль — это заземленная нейтраль в трехфазных системах с напряжением выше 1000 В с коэффициентом замыкания на землю ≤ 1,4.

На следующем изображении показана схема сети EZN:

Это означает, что в случае однофазного замыкания на землю напряжения остальных неповрежденных фаз увеличатся на значение, не превышающее 1,4.

Он рассчитывается по следующей формуле:

Это очень важно в сетях среднего напряжения. Потому что в такой системе неповрежденные фазные напряжения ненамного превышают номинальные. Это означает, что нет необходимости увеличивать изоляцию сетей и устройств.

Эксплуатация сетей с ENP будет намного дешевле. Обратите внимание, что экономия увеличивается с увеличением напряжения сети.

Требования ПУЭ к сетям

Для сетей с изолированным нулевым проводником ПУЭ определяет максимальное сопротивление заземления не более 0,5 Ом. Включено естественное заземление. Сопротивление электродов искусственного заземления не должно превышать 1 Ом.

Это относится к установкам с напряжением более 1000 В с номиналом замыкания на землю, равным или превышающим 500 А. Обратите внимание, что EIN и нейтраль имеют аналогичные цепи без существенных различий. Такая схема представлена ​​на рисунке ниже.

Эффективно заземленная нейтраль и схемы без заземления предотвращают дуговые скачки. Однако они применимы к системам с высокими токами замыкания на землю (больше или равными 500 А).

Для уменьшения токов короткого замыкания используется искусственное увеличение нулевой последовательности. Для этого только часть нейтральных проводов трансформаторов на подстанции заземляется или они заземляются через резистор.

Результат — повышение напряжения на неповрежденных проводниках. Одна из самых серьезных неисправностей — это межфазное короткое замыкание. В этом случае напряжения и токи короткого замыкания будут ниже, чем при однофазных КЗ.

Поэтому расчеты производятся исходя из больших значений, т.е. для однофазных КЗ.

На следующем рисунке показано, как выглядит однофазное короткое замыкание:

Эффективно заземленный нейтральный проводник предназначен для сетей высокого напряжения 110 кВ и более. Однако он также может использоваться для напряжений ниже 1000 В. Он используется там, где нет и не установлены электрические установки, в которых может возникнуть пожар, или устройства, которые могут выйти из строя или взорваться.

Другими словами, ЭЗН применяют в сетях напряжением менее 1000 В при условии, что в них отсутствуют взрывоопасные и пожароопасные устройства.

Их эффективно используют в городских электрических сетях. Специфика таких линий заключается в том, что если коэффициент замыкания на землю меньше единицы, то в сетях с напряжением 10 кВ можно использовать кабель с напряжением 6 кВ.

Это позволяет передавать больше мощности с коэффициентом 1,73.Кабели и коммутаторы заменять не нужно.

Достоинства и недостатки

В сетях 110 кВ и выше используется эффективно заземленный нейтральный проводник. У него есть ряд преимуществ.

Основное назначение этих систем:

  • В системах EZN нейтральный потенциал стабилизируется и исключается вероятность возникновения постоянных дуг заземления и последствий коротких замыканий.
  • Изоляция не подвергается воздействию высоких напряжений во время замыканий на землю и переходных процессов. Это позволяет использовать утеплитель с меньшим запасом прочности. Это, в свою очередь, дает значительный экономический эффект от использования более дешевой изоляции, что снижает эксплуатационные расходы сети.
  • Использование быстродействующей селективной автоматики. Немедленное срабатывание защиты не допускает ухудшения возникшего отказа.

Помимо очевидных преимуществ, у сетей есть и недостатки.

К ним относятся:

  • Каждое замыкание на землю отключает напряжение в поврежденной части. В этом случае системы релейной защиты оснащаются устройствами автоматического повторного включения. В случае отключения напряжения устройствами автоматики подача напряжения прекращается, что негативно сказывается на потребителях. А в некоторых случаях ответственные потребители вынуждены устанавливать источники бесперебойного питания.
  • В момент короткого замыкания появляется усиленный электромагнитный импульс. Это отрицательно сказывается на средствах связи. Их необходимо дополнительно прикрыть.
  • Использование комплексных средств защиты быстрого действия.
  • Генератор не синхронизируется при больших токах короткого замыкания. Т.е. в момент короткого замыкания генератор «забивается».
  • Значительные токи короткого замыкания могут привести к повреждению кабелей с нарушением изоляции, механическому разрушению изоляторов на линиях электропередач, повреждению железа статора генератора в случае пробоя изоляции на землю и т. Д.
  • Существует опасность поражения людей электрическим током из-за высокого напряжения и скачков напряжения в случае замыкания на землю.
  • Изготовление заземляющих устройств. Отсутствие дублирующего заземления может привести к тому, что оборудование не будет защищено, если нейтральный провод оборван.

Заключение

Принцип работы сети с эффективно заземленной нейтралью можно резюмировать следующим образом. Большинство замыканий на землю с высокими токами короткого замыкания исчезают при отключении напряжения. После автоматического повторного включения линии работа восстанавливается.

Заземление только некоторых трансформаторов снижает токи короткого замыкания. Таким образом, если на подстанции установлены два трансформатора, к заземлителю подключается только один трансформатор.