Рассредоточенное и комбинированное заземление нейтрали городских кабельных электрических сетей напряжением 6-10 кВ

2. Другие способы заземления нейтрали городских кабельных

электрических сетей

2.1. Рассредоточенное и комбинированное заземление нейтрали городских

кабельных электрических сетей напряжением 6-10 кВ

В Республике Беларусь в 60-х годах группой ученых во главе с В. К. Плюгачёвым впервые было предложено рассредоточенное заземление нейтрали (РЗН) [1] (рис.2.1) распределительных сетей. Принципиальное отличие режима РЗН от всех известных до этого в нашей стране и за рубежом способов заземления заключается в полной изоляции от земли нейтральных точек силовых трансформаторов центров питания и отсутствии там каких-либо заземлённых нейтралей силового оборудования (искусственных нейтральных точек и т.п.). Сущность способа РЗН состоит в заземлении только части потребительских трансформаторов путём непосредственного присоединения их нейтралей к контурам заземления трансформаторных подстанций. Это позволяет на практике достигнуть выполнения условия эффективного заземления нейтрали во всех точках распределительной сети. При этом, по мнению авторов, заземляя определённую суммарную мощность потребительских трансформаторов можно обеспечить такую величину тока однофазного замыкания на землю,  которая с одной стороны будет менее 500 А (т.е. в сети будет выполняться условие малого тока замыкания на землю), а с другой стороны обеспечит необходимую для надёжной работы релейной защиты от однофазных повреждений величину аварийного тока в начале линии. Кроме того, разработчики доказали возможность успешного электроснабжения потребителей в сетях с РЗН при неполнофазных режимах, после отключения повреждённой фазы линии однофазным коммутирующим аппаратом. Считалось,
что указанные возможности в распределительных сетях можно реализовать при заземлении на каждой распределительной линии не менее 50 % потребительских трансформаторов (в том числе всех трансформаторов на концевых участках и присоединениях линий) [1] суммарной мощностью в зависимости от величины желаемого тока однофазного замыкания от 900 до 1500 кВА [7].

Таким образом, режим РЗН совмещает преимущества, как изолированной нейтрали, так и глухого заземления и заземления нейтрали через малое токоограничивающее сопротивление (рис.2.2).

С одной стороны, в сетях с РЗН, как и в сетях с глухим заземлением, выполнение условия эффективного заземления нейтрали в сочетании с возможностью немедленного автоматического отключения замыкания на землю позволяет выполнять фазную изоляцию линий и оборудования на фазное напряжение. Если эта изоляция рассчитана на линейное напряжение, то выполнение указанных условий приводит к значительному увеличению срока службы и надёжности работы кабельных линий и оборудования. С другой стороны, в сетях с РЗН, как и в сетях с заземлением нейтрали через малое токоограничивающее сопротивление, на удельную повреждаемость под рабочим напряжением и срок службы кабельных линий и коммутирующей аппаратуры будет благоприятно влиять относительно невысокий уровень токов замыкания на землю. Поэтому, следует ожидать, что в городских кабельных сетях с РЗН срок службы и надёжность работы линий, оборудования и коммутирующей аппаратуры будут выше, чем в аналогичных сетях с нейтралью, заземлённой наглухо или через токоограничивающее сопротивление.

В городских кабельных сетях существенную значимость имеют следующие недостатки традиционных способов заземления нейтрали, исключить которые можно путем применения рассредоточенного заземления. При заземлении существующих сетей с изолированной или компенсированной нейтралями традиционными способами необходимы существенные дополнительные капитальные затраты на осуществления заземления распределительной сети в центрах питания. При заземлении наглухо или через токоограничивающее сопротивление необходима замена имеющих схему соединения обмоток на стороне низшего напряжения "треугольник" силовых трансформаторов центров питания на трансформаторы со схемой соединения на этой стороне "звезда с нулем". При использовании искусственного заземления (рис.2.3) в центрах питания необходима установка специальных заземляющих искусственных нейтральных точек, представляющих собой специальный заземляющий трансформатор с реактивным сопротивлением не более 30 Ом без вторичной обмотки (рис.2.4). Первичная обмотка такого трансформатора располагается на пятистержневом магнитопроводе. На трёх его внутренних стержнях имеются обмотки, соединённые по схеме “звезда с нулём ”, а передвижение крайних стержней позволяет регулировать величину сопротивления нулевой последовательности в достаточно широких пределах. Такие нейтральные точки обладают некоторыми дополнительными потерями энергии холостого хода, а также сложны и требуют существенных затрат на их приобретение и монтаж. Использование рассредоточенного заземления позволяет исключить отмеченные капитальные затраты при переводе существующей сети в режим работы с заземлённой нейтралью.