Режимы работы нейтралей реферат

Обновлено: 05.07.2024

1. Режимы работы нейтрали. Основные понятия и определения 3
2. Сети с незаземленными нейтралями 6
3. Сети с резонансно заземленными нейтралями 12
4. Сети с эффективно заземлёнными нейтрапями 18
5. Глухозаземлённая нейтраль 256.Список использованной литературы 30

1. режимы работы нейтрали. основные понятия и определения

Рис. 1. Трехфазная сеть

Трехфазные цепи в нормальном режиме могут быть или полностью изолированыот земли, или из режимных соображений какая-либо точка трехфазной системы может быть соединена с землей. Для выполнения заземления используется заземляющее устройство, представляющее собой совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Заземления в электротехнических установках могут быть следующих видов:
А. Рабочее заземление – это преднамеренное соединение с заземляющимустройством какой-либо точки токоведущих частей электрической установки, необходимое для обеспечения ее работы. Осуществляется обычно рабочее заземление путем заземления нейтралей обмоток генераторов или силовых трансформаторов.
Б. Защитное заземление – заземление металлических нетоковедущих частей и вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока и напряжения из соображений безопасности людей.В. Грозозащитное заземление – заземление разрядников и молниеотводов.
Сети, в которых выполнено рабочее заземление, становятся заземленными электрическими сетями. Сети, в которых рабочее заземление отсутствует, называют незаземленными сетями.
Способ заземления нейтралей практически не сказывается на нормальном режиме работы сети, но при повреждении фазной изоляции оказываетрешающее влияние на режим работы сети: на величину тока замыкания на землю и размеры разрушений, вызываемых им в месте повреждения; на величину напряжений фаз относительно земли и связанных с ними условий работы изоляции; на работу цепей связи. Величина тока замыкания на землю определяет требования, предъявляемые к заземляющим устройствам электроустановок и к релейной защите от замыканий на землю.Принятый способ заземления нейтралей обусловливает электрические характеристики этого аварийного режима и определяет способы защиты электроустановки от него.
Заземление нейтрали может быть осуществлено непосредственным ее соединением с заземляющим устройством электроустановки (глухозаземленная нейтраль) или через индуктивное сопротивление, или активное сопротивление. Чем меньше величина сопротивления внейтрали, тем больше отличаются токи замыкания на землю и напряжения относительно земли от этих величин в незаземленных системах.
Эффективность заземления нейтрали по условиям работы изоляции удобно характеризовать отношением максимального напряжения неповрежденной фазы относительно земли при замыкании на землю Uфз к нормальному фазному напряжению Uф; это.

Для управления взаимодействием с землей нейтрали в сетях среднего напряжения могут заземляться через настраиваемую индуктивность, которая во много раз больше суммарной индуктивности электрической сети. Такие сети называются сетями с компенсированной нейтралью. Выбор режима нейтрали в электрических сетях напряжением до 1000 В определяется главным образом безопасностью обслуживания сетей… Читать ещё >

Режимы нейтрали электрических сетей ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Нейтралью в трехфазных электрических сетях называют общую точку соединенных в звезду обмоток (элементов) электрооборудования (трансформаторов, генераторов и др.).

Нейтрали трансформаторов трехфазной сети могут быть либо заземлены непосредственно или через сопротивления, либо изолированы от земли. Нейтрали генераторов также заземляются или изолируются от земли.

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству (совокупности заземлителя и заземляющих проводников).

Изолированной нейтралью называют нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенную к заземляющему устройству.

Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической сети — это отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю поврежденной фазы или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.

При однофазном коротком замыкании на землю нарушается симметрия электрической системы: изменяются напряжения фаз относительно земли, появляются токи короткого замыкания, возникают перенапряжения в сетях. Степень изменения симметрии зависит от режима нейтрали, т. е. от способа ее заземления.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях напряжением до 1000 В определяется главным образом безопасностью обслуживания сетей, а в высоковольтных сетях, кроме того, бесперебойностью электроснабжения, надежностью работы и экономичностью электроустановок.

Режимы работы нейтралей трансформаторов системы электроснабжения

Трансформаторы имеют нейтрали, режим работы или способ рабочего заземления которых обусловлен:

требованиями техники безопасности и охраны труда персонала,

допустимыми токами замыкания на землю,

перенапряжениями, возникающими при замыканиях на землю, а также рабочим напряжением неповрежденных фаз электроустановки по отношению к земле, определяющих уровень изоляции электротехнических устройств,

необходимостью обеспечения надежной работы релейной защиты от замыкания на землю,

возможностью применения простейших схем электрических сетей.

При однофазном замыкании на землю нарушается симметрия электрической системы: изменяются напряжения фаз относительно земли, появляются токи замыкания на землю, возникают перенапряжения в сетях. Степень изменения симметрии зависит от режима нейтрали .

Режим нейтрали оказывает существенное влияние на режимы работы электроприемников, схемные решения системы электроснабжения, параметры выбираемого оборудования.

Нейтраль сети — это совокупность соединенных между собой нейтральных точек и проводников, которая может быть изолирована от сети либо соединена с землей через малые или большие сопротивления.

Используются следующие режимы нейтрали:

эффективно заземленная нейтраль.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях определяется бесперебойностью электроснабжения потребителей, надёжностью работы, безопасностью обслуживающего персонала и экономичностью электроустановок.

Нейтрали трансформаторов трёхфазных электрических установок, к обмоткам которых подключены электрические сети, могут быть заземлены непосредственно, либо через индуктивные или активные сопротивления, либо изолированы от земли.

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется глухозаземлённой , а сети, подсоединённые к ней, соответственно, - сетями с глухозаземлённой нейтралью .

Нейтраль, не соединённая с заземляющим устройством называется изолированной нейтралью .

Сети, нейтраль которых соединена с заземляющим устройством через реактор (индуктивное сопротивление), компенсирующий ёмкостной ток сети, называются сетями с резонанснозаземлённой либо компенсированной нейтралью .

Сети, нейтраль которых заземлена через резистор (активное сопротивление) называется сеть с резистивнозаземлённой нейтралью .

Электрическая сеть, напряжением выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4 (коэффициент замыкания на землю – отношение разности потенциалов между неповреждённой фазой и землёй в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землёй в этой точке до замыкания ) называется сеть с эффективнозаземлённой нейтралью .

Электроустановки в зависимости от мер электробезопасности разделяются на 4 группы:

электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективнозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю),

электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю),

электроустановки напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью,

электроустановки напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Режимы нейтрали трехфазных систем

Напряжение, кВ	Режим нейтрали	Примечание
0,23	Глухозаземленная нейтраль	Требования техники безопасности. Заземляются все корпуса электрооборудования
0,4	Глухозаземленная нейтраль
0,69	Изолированная нейтраль	Для повышения надежности электроснабжения
3,3
6
10
20
35
110	Эффективно заземленная нейтраль	Для снижения напряжения незамкнутых фаз относительно земли при замыкании одной фазы на землю и снижения расчетного напряжения изоляции
220
330
500
750
1150

Системы с глухозаземленной нейтралью - это системы с большим током короткого замыкания на землю. При коротком замыкании место замыкания отключается автоматически. В системах 0,23 кВ и 0,4 кВ это отключение диктуется требованиями техники безопасности. Одновременно заземляются все корпуса оборудования.

Системы 110 и 220 кВ и выше выполняются с эффективно заземленной нейтралью . При коротком замыкании место замыкания также отключается автоматически. Здесь заземление нейтрали приводит к снижению расчетного напряжения изоляции. Оно равно фазному напряжению неповрежденных фаз относительно земли. Для ограничения величины токов короткого замыкания на землю заземляются не все нейтрали трансформаторов (эффективное заземление).

Режимы нейтрали трехфазных систем: а - заземленная нейтраль, б - изолированная нейтраль

Изолированной нейтралью называется нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Система с изолированной нейтралью применяется для повышения надежности электроснабжения. Характеризуется тем, что при замыкании одной фазы на землю возрастает напряжение фазных проводов относительно земли до линейного напряжения, и симметрия напряжений нарушается. Между линией и нейтралью протекает емкостной ток. Если он меньше 5А, то допускается продолжение работы до 2 ч для турбогенераторов мощностью до 150 МВт и для гидрогенераторов - до 50 МВт. Если установлено, что замыкание произошло не в обмотке генератора, а в сети, то допускается работа в течение 6 ч.

Сети от 1 до 10 кВ — это сети генераторного напряжения электрических станций и местные распределительные сети. При замыкании на землю одной фазы в такой системе напряжение неповрежденных фаз относительно земли возрастает до величины линейного напряжения. Поэтому изоляция должна быть рассчитана на это напряжение.

Основное преимущество режима изолированной нейтрали — способность подавать энергию электроприемникам и потребителям при однофазном замыкании на землю.

Недостатком этого режима являются трудности о обнаружении места замыкания на землю.

Повышенная надежность режима (т.е. возможность нормальной работы при однофазных замыканиях на землю, которые составляют значительную часть повреждений электрооборудования) изолированной нейтрали обуславливает обязательное его применение при напряжении выше 1 кВ до 35 кВ включительно, поскольку эти сети питают большие группы электроприемников и потребителей.

С напряжения 110 кВ и выше применение режима изолированной нейтрали становится экономически невыгодным, так как повышение напряжения относительно земли с фазного до линейного требует существенного усиления фазной изоляции. Применение режима изолированной нейтрали до 1 кВ допускается и оправданно при повышенных требованиях к электробезопасности.

ГОСТ

Режимы работы нейтралей в системах электроснабжения

Нейтраль — это общая точка обмотки фаз трансформаторов и генераторов, которые соединены звездой.

Во многих странах принята следующая классификация сетей по режиму работы нейтралей:

Сети с изолированными нейтралями. Данный тип сетей характеризуется отсутствием нейтрали. Основной способ ее соединения — треугольник. В случае однофазных замыканий на землю на рабочих фазах не ощущается изменения в электропотреблении. Данная разновидность сетей применяется в распределительных сетях напряжением от 6 до 35 кВ.
Сети с глухозаземленными нейтралями. Данный тип является самым распространенным и используется в сетях бытового потребления. В этом случае обмотка трансформаторов по низкой стороне выполняется соединением разомкнутая звезда, а нулевая точка заземлена через контур заземления трансформаторной подстанции или самого трансформатора. В случае повреждения на линии или появления однофазного замыкания образуется потенциал относительно земли, что является причиной активации защиты, которая отключает линию.
Сети с эффективно-заземленными нейтралями. Данный тип используется в высоковольтных сетях, напряжение в которых составляет более 110 кВ. В данном случае силовая нулевая точка силовых трансформаторов, а также потенциал замыкания выносятся на землю. Для того чтобы увеличить эффективность работы элементов защиты применяется дополнительное оборудование — заземлитель нейтрали одноколонковый. Расположение коммутационного аппарата определяется режимными указаниями. Для распределительных сетей напряжением от 6 до 35 кВ может быть использован низкоомный резистор в качестве заземлителя.
Сети с компенсированными нейтралями. Данный тип подразумевает использование заземления нулевой точки обмоток генератора или трансформатора через дугогасящие реакторы или катушки.

В сетях напряжением до 1000 В режим работы нейтралей обусловлен безопасностью работ, а в сетях напряжением от 1000 В определяется:

Стоимостью изоляции оборудования.
Величиной электрических токов однофазного короткого замыкания на землю.

Глухое заземление силовых трансформаторов на землю. Компенсированные нейтрали

Пример схемы с глухим заземлением изображен на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема с глухим заземлением. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: 1 — источник электрической энергии; 2 — заземление нейтрали; 3 — потребители; 4 — открытые проводящие части; 5 — повторное заземление.

Готовые работы на аналогичную тему

У данного типа нейтрали особая роль в обеспечении безопасности. Когда появляется короткое замыкание на землю, срабатывает защита, например, перегорают предохранители или отключаются автоматы. Относительно данных сетей разрабатываются системы защиты проводки в квартирах и домах.

К основным преимуществам нейтралей с глухим заземлением относится то, что они идеально подходят для распределения электроэнергии, а также обеспечивают высокую работоспособность специализированного и бытового трехфазного/однофазного оборудования. Еще одно преимущество заключается в том, что нет необходимости в дорогом и специализированном оборудовании для схемы защиты, достаточно предохранителей или автоматов.

Основными недостатками нейтралей с глухим заземлением являются нечувствительность по отношению к дальним коротким замыканиям и то, что срабатывание не возникает в случае отсутствия замыкания на землю. Для данных нейтралей необходим очень точный расчет омического сопротивления петли фазы-нуль и правильный подбор предохранителей или автоматических выключателей. Второй недостаток представляет собой опасность для человека, но он может быть исправлен при помощи изолированных проводов.

Компенсированное заземление нейтрали (или резонансно-заземленное) используется в распределительных сетях, напряжение в которых составляет от 6 до 35 кВ, а подключение выполнено кабельными линиями. Присоединение нулевой точки производится через плунжерные или регулируемые трансформаторы. Такая система делает возможным определение индуктивности в сетях в случае однофазного замыкания, способствующее обеспечению компенсации уровня электрического тока. Нейтраль данного типа сводит к минимуму риск развития аварии и перехода однофазного замыкания в междуфазное. Главное преимущество такой нейтрали состоит в том, что она обеспечивает высокую степень защиты изоляции кабельных линий.

К недостаткам ее можно отнести невозможность определения места замыкания, высокую сложность настройки, повышенные технические потери во время работы, а также выход из строя нескольких участков в случае неправильной настройки (цепная реакция).

Виды заземления нейтрали в сетях до 1кВ

В электрических сетях напряжением до 1000В принято использовать три системы заземления нейтрали – это TN, IT, TT. Каждая из букв несет определенный смысл, разберемся:

1-ая буква описывает способ заземления нейтрали источника питания
- T (terra) – нейтраль глухозаземленная
- I (isolate) – нейтраль изолирована (и – изолирована, легко запомнить)
- N (neutral) – ОПЧ заземлены через глухозаземленную нейтраль источника питания
- T – ОПЧ заземлены независимо от источника питания
В свою очередь система TN делится на три подсистемы – TN-C, TN-S и TN-C-S. В рамках данной подсистемы третьи буквы (C - combine, S - separe) обозначают совмещение или разделение в одном проводе функций нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводника.

Рассмотрим теперь каждую систему более подробно.

Система заземления TN

В этой системе нейтраль глухозаземлена, а открытые проводящие части заземлены через эту глухозаземленную нейтраль. Глухозаземленная – это значит что нейтраль присоединена непосредственно к заземляющему устройству (болтом, сваркой) или через малое сопротивление (трансформатор тока).

В сетях до 1кВ глузозаземленная нейтраль используется для питания однофазных и трехфазных нагрузок.

Система заземления TT

Система TT предполагает, что нейтраль источника питания глухозаземлена, а ОПЧ оборудования заземлены заземляющим устройством электрически несвязанным с нейтралью источника. То есть защитный PE-проводник создается у самого потребителя, а не идет от источника питания.

Система заземления IT

В системе IT нейтраль генератора или трансформатора изолирована или заземлена через устройства, имеющие высокое сопротивление, а ОПЧ заземлены независимо. Эта система не рекомендуется для жилых зданий, используется там, где при первом замыкании на землю не требуется перерыв питания. Это могут быть электроустановки с повышенными требованиями надежности снабжения электроэнергией.

Виды заземления нейтрали в электросетях выше 1кВ

В сетях напряжением выше 1000В используется изолированная (незаземленная) нейтраль, эффективно заземленная нейтраль и резонансно-заземленная нейтраль. Глухозаземленная нейтраль используется только в сетях до 1кВ.

Сети с незаземленной (изолированной) нейтралью

Исторически первая система заземления. Нейтральная точка источника питания не присоединена к заземляющему устройству. Обмотки соединены в треугольник и выходит, что нулевая точка отсутствует. Применяется на напряжение 3-35кВ.

Сети с эффективно-заземленной нейтралью

Этот вид заземления используется в сетях напряжением выше 110кВ. Достоинство заключается в том, что при однофазных замыканиях на неповрежденных фазах напряжение относительно земли будет равно 0,8 междуфазного в нормальном режиме работы. В этой системе сам контур заземления выполняется с учетом протекания больших токов КЗ, что делает его сложным и дорогим.

Сети с нейтралью, заземленной через резистор или реактор

Применяется в сетях 3-35кВ. Используется для уменьшения величины токов КЗ. Исторически был вторым способом заземления нейтрали. Заземление через резистор используется во всем мире, через реактор – в странах бывшего союза.

Заземление через реактор – при отсутствии замыкания ток через реактор мал. Когда происходит замыкание фазы на землю, то через место повреждения течет емкостной ток КЗ и индуктивный ток реактора. Если их величина равна, то в месте замыкания отсутствует ток (явление резонанса).

Заземление через резистор бывает низкоомным и высокоомным. Разница в величине тока, создаваемым резистором при замыкании на землю. Высокоомное применяется в сетях с малыми емкостными токами, в этом случае замыкание можно не отключать немедленно. Низкоомное заземление наоборот используется при больших емкостных токах.

Читайте также: