Тема 1.3. Эксплуатация электрических сетей и осветительных установок

Нейтралью называют общую точку обмоток многофазных генераторов, трансформаторов, а также провод, соединенный с этой точкой. Заземленная нейтральная точка (или провод) называется нулевой. Конструктивное исполнение заземления нейтралей или изолирования их от земли оказывает большое влияние на безопасность эксплуатации электроустановок.

Электроустановки трехфазного переменного тока напряжением до и выше 1000 В работают как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. В сети с изолированной нейтралью (рис. 1.5) нейтрали генераторов и трансформаторов изолированы от земли или связаны с заземляющим устройством через аппараты, имеющие большое сопротивление (например, трансформаторы напряжения), либо через реакторы и катушки, компенсирующие емкостный ток сети.

При нарушении изоляции одной фазы в какой-либо точке сети с изолированной нейтралью возникает однофазное замыкание на землю. Напряжение этой фазы относительно земли становится равным нулю, напряжение двух других фаз относительно земли — равным междуфазному напряжению, а зарядные токи этих двух фаз увеличиваются в 3 раза по сравнению с зарядным током одной фазы в нормальном режиме работы.

а б в Рис. 1.5. Сеть с изолированной нейтралью:

а — нейтраль полностью изолирована; б — в нейтраль включена катушка, ком­пенсирующая емкостный ток сети; в — в нейтраль включена обмотка трансформатора напряжения; 1 — нейтраль; 2 —- компенсирующая катушка; 3 — трансформатор напряжения

а б в Рис. 1.6. Сеть с заземленной нейтралью:

а — глухое заземление нейтрали; б — глухое заземление нейтрали через транс­форматор тока; в — трехфазная четырехпроводная сеть с заземленным нулевым проводом; 1 — нейтраль; 2— заземление; 3— трансформатор тока; 4— нулевой провод

В сети с заземленной нейтралью (рис. 1.6) нейтрали генераторов и трансформаторов присоединены к заземляющим устройствам непосредственно или через малое сопротивление (например, трансформатор тока). Заземление нейтрали является рабочим, оно обеспечивает работу электроустановки в нормальных и аварийных условиях.

Если ток замыкания на землю превышает допустимый для элементов данной сети, то для снижения основной емкостной составляющей тока в месте повреждения нейтраль соединяют через настроенные индуктивности (дугогасящие катушки), благодаря чему ток в месте замыкания может оказаться равным нулю. Дугогасящие катушки, существенно уменьшая ток замыкания на землю, исключают возможность возникновения устойчивой дуги и уменьшают вероятность перехода замыкания фазы на землю в междуфазное короткое замыкание. Такие сети называют сетями с резонансно-заземленной нейтралью.

В сетях с глухозаземленной нейтралью большие токи однофазного короткого замыкания являются причиной усложнения и удорожания заземляющих устройств, но при этом изоляция фазных проводов может быть рассчитана на фазное напряжение (а не на междуфазное, как в предыдущих двух случаях), что особенно существенно при напряжениях 110 кВ и выше.

Для повышения надежности питания потребителей при частых отключениях из-за замыканий на землю эффективно применять автоматическое повторное включение.

Для ограничения тока короткого замыкания до значений, не превышающих ток трехфазного короткого замыкания, в системах электроснабжения применяют заземление нейтралей не всех работающих трансформаторов только их части. Число заземленных нейтралей регулируется диспетчером системы электроснабжения.

Для возможности разземления нейтралей применяют однополюсные заземлители ЗОН, параллельно с которыми устанавливаются разрядники. Разрядник защищает изоляцию нулевых выводов обмоток на случай работы с разземленной нейтралью. Этот разрядник выбирают по классу изоляции на одну ступень ниже линейной изоляции.

В России глухое заземление нейтрали применяют: в сетях напряжением 110 кВ и выше; четырехпроводных сетях на 380/220 В; трехпроводных сетях постоянного тока.