Режимы работы нейтрали электроустановок

Различные элементы (генераторы, трансформаторы и т.д.) энергосистем имеют нейтрали, режим работы которых существенно влияет на технико-экономические показатели электрических сетей (уровень изоляции, требования к оборудованию, защита от коротких замыканий и перенапряжений и т.д.).

Общие положения

Заземление нейтрали является рабочим заземлением, т.е. обусловлено режимом работы электрической сети, в отличии от защитного заземления (применяемого для обеспечения безопасной работы в электроустановках).

В Российских энергосистемах [1] применяются следующие режимы работы нейтрали:

1. Глухозаземленная нейтраль.
2. Эффективнозаземленная нейтраль.
3. Изолированная нейтраль.
4. Нейтраль, заземленная через активное сопротивление:
   • низкоомное;
   • высокоомное.
5. Нейтраль, заземленная через дугогасящий реактор.

---

Глухозаземленная нейтраль

Данный режим работы предполагает, что нейтраль электроустановок присоединена к контуру заземления непосредственно через проводник с очень маленьким (или незначительным) электрчиеским сопротивлением. Данный режим работы оказывается необходимым ввиду наличия в сетях автотрансформаторов, которые оказывается экономически целесообразно проектировать только с учетом глухозаземленной нейтрали.

Работа электрических сетей напряжением 110 кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так с эффективно заземленной нейтралью. Электрические сети напряжением 220 кВ и выше должны работать только с глухозаземленной нейтралью. Сети классом напряжения ниже 1 кВ также являются сетями с глухозаземленной нейтралью.

---

Эффективнозаземленная нейтраль

При режиме работы с эффективнозаземленной нейтралью, часть нейтралей электроустановок присоединяются к контуру заземления также, как и в случае глухозаземленной нейтрали, часть же электроустановок, с целью уменьшения токов коротких замыканий К1 и К11, оказывается целесообразным часть нейтралей трансформаторов оставить незаземленными. Как уже отмечалось, работа электрических сетей напряжением 110 кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так с эффективно заземленной нейтралью.

---

Изолированная нейтраль

При этом режиме работы нейтрали всех электроустановок оказываются незаземленными. Работа электрических сетей напряжением 2-35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор. Компенсация ёмкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах:

1. в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ - более 10 А;
2. в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях электропередачи: более 30 А при напряжении 3-6 кВ;
3. более 20 А при напряжении 10 кВ; более 15 А при напряжении 15-20 кВ;
4. в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков генератор-трансформатор - более 5 А.

При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применение не менее двух заземляющих реакторов.

---

Нейтраль заземлённая через активное сопротивление

В резизстивно заземлённой системе нейтраль трансформатора или генератора подключается к контуру заземления через активное сопротивление. Вследствие чего в контуре протекания тока короткого замыкания появляется дополнительное сопротивление, что приводит к его уменьшению. Резистивное сопротивление через активное сопротивление может быть двух типов: низкоомное и высокоомное.

Нейтраль, заземленная через низкоомное активное сопротивление

Никоомное сопротивление предназначено для ограничения токов замыкания на землю в диапазоне между от 100 до 1000 А.

Нейтраль, заземленная через высокоомное активное сопротивление

В случае высокоомного заземления используется резистор с высоким значением активного сопротивления.

В общем случае, использование высокоомного заземления в электрчиеских сетях, где ток однофазного замыкания на землю превышает 10 А, следует избегать из-за увеличения вероятности появления электрчиеской дуги в месте замыкания. Преимущества выскоомного заземления

1. Однофазные замыкания на землю не требуют немедленного отключения. Это позволяет уменьшить величину недоотпуска элеткрической энергии потребителям.
2. Снижается переходное перенапряжение.
3. Упрощение обнаружения однофазных замыканий на землю.
4. Снижение вероятности возникновения дуги, связанной с высокими величинами токов замыкания на землю.

Высокоомное заземление обычно используется в следующих случаях:

1. Низкие классы напряжения с высокой долей трёхфазных элеткроприёмников.
2. Средние классы напряжения в которых требуется поддержание непрерывности электроснабжения и низкими значениями ёмкостных токов.
3. Модернизация электрических сетей с изолированной нейтралью, где необходимо уменьшить перенапряжения в переходных процессах, вызванных замыканиями на землю.

---

Литература

1. Правила устройства электроустановок. 7-е изд, 2007, 511 стр. ISBN: 5-379-00101-7, п.1.2.16.