Резистивное заземление нейтрали. Достоинства и недостатки

В данной статье речь пойдет о достоинствах и недостатках резистивного заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ.

Резистивное заземление нейтрали (заземление нейтрали через резистор) в электрических сетях среднего напряжения достаточно широко применяется во Франции, Германии и некоторых других странах. Принято различать два варианта заземления нейтрали через резистор: высокоомное и низкоомное. При высокоомном заземлении нейтрали сопротивление R заземляющего резистора выбирается из условия [Л1,с.16]:

R = (1 — 2)*Xc∑ = (1 — 2)* Uфном./Iс∑ (1)

где:

• Uфном. – фазное номинальное напряжение, кВ;
• Iс∑ — суммарный емкостной ток сети, А.

При выборе сопротивления заземляющего резистора из условия (1) эффект накопления зарядов на фазах сети при дуговом перемежающемся ОЗЗ сводится к минимуму, и перенапряжения на неповрежденных фазах при повторных зажиганиях дуги не превышают значений (2,4 — 2,5) Uф.ном.

Основные характеристики высокоомного заземления нейтрали приведены в таблице 1.

Если принять, что при высокоомном заземлении нейтрали ток замыкания на землю не должен превышать предельных значений, принятых для сети с изолированной нейтралью, то при R = Xc∑, суммарный емкостный ток сети Iс∑ должен быть в √2 раз меньше, чем для сети с изолированной нейтралью.

Поэтому область применения высокоомного режима заземления нейтрали будет еще более ограничена (по значению Iс∑), чем режима изолированной нейтрали. По мнению многих специалистов применение высокоомного режима заземления нейтрали целесообразно прежде всего в сетях с Uном = 6 — 10 кВ при Iс∑ не более 5 — 10 А [2]. К таким сетям относятся, в частности, большинство воздушных сетей 6 – 10 кВ, непротяженные кабельные шахтные, карьерные сети, сети торфоразработок и др.

При низкоомном заземлении нейтрали через резистор минимальное значение тока О33 в месте повреждения ограничивается двумя условиями:

• обеспечение устойчивости функционирования простых токовых защит нулевой последовательности от ОЗЗ во всех режимах работы сети;
• полное исключение возможности возникновения наиболее опасных дуговых перемежающихся ОЗЗ.

В зависимости от параметров электрической сети и линий условия устойчивости функционирования токовых защит нулевой последовательности обеспечиваются при значениях тока ОЗЗ от десятков до сотен ампер [3]. Для исключения возможности возникновения дуговых перемежающихся ОЗЗ минимальное значение тока замыкания должно быть не менее 100 А.

При указанных значениях тока ОЗЗ защита от этого вида повреждений должна действовать только на отключение.

Максимально допустимое значение тока ОЗЗ ограничивается условием недопущения серьезных повреждений элементов сети за время действия защиты.

Основные характеристики низкоомного заземления нейтрали приведены в таблица 2.

Основным недостатком низкоомного заземления нейтрали является возможность существенного увеличения числа отключений элементов сети из-за переходов кратковременных самоустраняющихся (при других режимах заземления нейтрали) пробоев изоляции в устойчивые повреждения.

Опыт применения низкоомногo заземления нейтрали в сети 6 кВ собственных нужд Рефтинской ГРЭС, показал, что число отключений электродвигателей на секциях с низкоомным заземлением нейтрали оказалось больше, чем на секциях, работающих с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостногo тока. Увеличение числа отключений элементов сети при недостаточной степени автоматизации и резервирования электрической сети и технологических процессов потребителей может привести к увеличению ущербов от ОЗЗ, т.е. к снижению надежности.

Уменьшить число излишних отключений элементов в сетях, работающих с низкоомным заземлением нейтрали, можно при использовании быстродействующего автоматического кратковременного заземления (АЗФ) поврежденной фазы, обеспечивающего эффективное самогашение дуги в большинстве случаев пробоев изоляции на землю. Однако в России, несмотря на наличие соответствующих разработок, необходимая для реализации быстродействующего АЗФ аппаратура промышленностью не выпускается.

С учетом сказанного, низкоомное заземление нейтрали целесообразно применять только в тех сетях, где допустимо (с учетом условий электрическогo и технологического резервирования, степени автоматизации распределительных сетей, систем электроснабжения, технологических процессов) отключение любого элемента сети.

Сочетание резонансного и высокоомногo режима заземления нейтрали, предложенное в [2], предполагает шунтирование ДГР резистором, выбранным из условия:

Rn = Uф/∆Iз (2)

где: ∆Iз = |Iдгр — Iс| — ток расстройки компенсации;

Применение выслкллмного резистора, шунтирующего ДГР, приводит к прекращению биений напряжения на фазах после погасания дуги даже при достаточно больших расстройках компенсации и уменьшает кратности перенапряжений на неповрежденных фазах до значений 2,5.

К достоинствам данного режима заземления нейтрали следует отнести также улучшение режима работы сети с большой несимметрией емкостей фаз на землю. Недостатком является некоторое увеличение тока в месте повреждения и увеличение вероятности повторных зажиганий дуги.

Литература:

1. В.А.Шуин, А.В.Гусенков. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ.
2. Евдокунин Г. А., Гудилин С. В., Корепанов А. А. Выбор способа заземления нейтрали в сетях 6 — 10 кВ // Электричество. 1998.
3. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. 15-e изд. М.: Энерrоатомиздзт,1996.