Заземление нейтралей электроустановок

Заземление нейтралей электроустановок

Нейтраль сети определяют как совокупность соединенных между собой нейтральных точек и проводников; она может быть изолирована от земли (рис. 1 а), соединена с землей через активное или реактив­ное сопротивление (рис. 1 б), глухо заземлена (рис. 1 в).

Достоинством установок с изолированной нейтралью является то, что при однофазном замыкании на землю они могут продолжать работать, не нарушая режима технологического процесса. В этих случаях защита или автоматика обычно работает только на сигнал, предупреждающий дежурный персонал о нарушении нормального режима работы установки.

Выполнение релейной защиты в системах питания с изолированной нейтралью дешевле, чем в системах с глухозаземленной, поскольку вместо трех устанавливают два трансформатора тока.

Однако при однофазном замыкании в установках с изолированной нейтралью напряжение на двух других фазах по отношению к земле повышается в 1,73 раза. Если изоляция сети ослаблена, то пробой ее может произойти в любом месте электрической сети, что приводит иногда к неизбирательному действию защиты. При этом отключаются неповрежденные участки сети и нарушается нормальная работа системы электроснабжения. В связи с этим в системах электроснабжения с изолированной нейтралью время нахождения неповрежденных фаз под повышенным напряжением ограничивают. Допускается не отключать воз­никшее замыкание в течение 2 ч для отыскания повреждения и при­нятия мер по обеспечению электроснабжения потребителей по другой цепи. Длительная работа (более 2 ч) установок с замкнутой на землю фазой недопустима, так как может привести к двухфазному КЗ на землю, сопровождающемуся большим током КЗ, и выходу из строя электро­оборудования.

Наиболее опасно однофазное замыкание на землю через электрическую дугу, которая может повредить электрооборудование и вызвать двух- или трехфазное КЗ; при перемежающейся дуге (дута, которая гаснет и зажигается вновь) возникают перенапряжения, достигающие (2,5 ÷3,5) . Эти перенапряжения могут также привести к пробою ослабленной части изоляции электроустановок и кабельных линий.

Возникновение электрической дуги в месте однофазного замыкания на землю наиболее вероятно при емкостном токе замыкания на землю, большем 5 — 10 А.

Для предотвращения возникновения дуги в месте однофазного замы­кания на землю используют искусственное уменьшение тока замыкания на землю до значения, при котором дуга не может поддерживаться в месте повреждения. Достигают этого путем заземления нейтралей уста­новок через различные сопротивления (рис. 1, б) (активное, индуктивное, емкостное и любую комбинацию их). Наибольшее распространение по­лучило заземление через настроенную индуктивность (дугогасящую ка­тушку Петерсена). Установки, соединенные с землей через дугогасящую катушку, называют установками с компенсированной нейтралью, по­скольку при однофазном замыкании на землю емкостные и индуктив­ные токи компенсируют друг друга. При этом через место повреждения протекает лишь остаточный ток, создаваемый активной к реактивной составляющими, токами несимметрии и высших гармоник.

В системах питания с компенсированной нейтралью при однофазных замыканиях на землю напряжения двух неповрежденных фаз относительно земли увеличиваются в 1,73 раза, как и в системах питания с изоли­рованной нейтралью.

Другим способом, предупреждающим возникновение дуги и связан­ных с ней перенапряжений при однофазном замыкании на землю, явля­ется глухое заземление нейтрали (рис. 1 в). Установки, у которых ней­тральная точка заземлена наглухо, называют установками с глухозаземленной нейтралью. Каждое однофазное замыкание при этом является КЗ и быстро отключается защит ой.

Недостатком установок с глухозаземленной нейтралью является значительный ток однофазного КЗ, подлежащий немедленному отключению защитой, которая включает в свой состав три трансформатора тока и три токовых реле. Такая защита дороже защиты, используемой и сис­темах питания с изолированной и с компенсированной нейтралями. Другим недостатком является отключение поврежденного участка пита­ния при однофазном замыкании на землю, приводящее к перерывам электроснабжения потребителей и как следствие — к значительным убыт­кам.

Правилами устройства электроустановок определяются границы, когда установку допускают к работе с изолированной нейтралью, когда требуется глухое заземление нейтрали и в каких случаях нейтраль заземляется через то или иное сопротивление. Ниже эти ограничения рассмотрены более подробно.

Выбор режима работы нейтрали в электроустановках

напряжение до 1000 В

Электроустановки переменного тока напряжением до 1000 В работают с глухозаземленной и изолированной нейтралью, а электроустановки по­стоянного тока — с глухозаземленной или с изолированной средней точ­кой.

Основными критериями при выборе режима нейтрали в установках напряжением до 1000 В являются экономичность, надежность и электробезопасность.