Способ заземления нейтрали сети является достаточно важной характеристикой. Он определяет:
-
ток в месте повреждения и перенапряжения на неповрежденных фазах при однофазном замыкании;
-
схему построения релейной защиты от замыканий на землю;
-
уровень изоляции электрооборудования;
-
выбор аппаратов для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений (ограничителей перенапряжений);
-
бесперебойность электроснабжения;
-
допустимое сопротивление контура заземления подстанции;
-
безопасность персонала и электрооборудования при однофазных замыканиях.
4 режима заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ. Изолированную нейтраль объявим вне закона
В настоящее время в мировой практике используются следующие способы заземления нейтрали сетей среднего напряжения (термин «среднее напряжение» используется в зарубежных странах для сетей с диапазоном рабочих напряжений 1-69 кВ):
-
изолированная (незаземленная);
-
глухозаземленная (непосредственно присоединенная к заземляющему контуру);
-
заземленная через дугогасящий реактор;
-
заземленная через резистор (низкоомный или высокоомный).
В России, согласно п.1.2.16 последней редакции ПУЭ, введенных в действие с 1 января 2003 г., «...работа электрических сетей напряжением 3-35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор». Таким образом, сейчас в сетях 6-35 кВ в России формально разрешены к применению все принятые в мировой практике способы заземления нейтрали, кроме глухого заземления. Отметим, что, несмотря на это, в России имеется опыт применения глухого заземления нейтрали в некоторых сетях 35 кВ (например, кабельная сеть 35 кВ электроснабжения г. Кронштадта).
Рассмотрим подробнее способы заземления нейтрали и дадим им общую характеристику.
Изолированная нейтраль
Режим изолированной нейтрали достаточно широко применяется в России. При этом способе заземления нейтральная точка источника (генератора или трансформатора) не присоединена к контуру заземления. В распределительных сетях 6-10 кВ России обмотки питающих трансформаторов, как правило, соединяются в треугольник, поэтому нейтральная точка физически отсутствует.
ПУЭ ограничивает применение режима изолированной нейтрали в зависимости от тока однофазного замыкания на землю сети (емкостного тока). Компенсация тока однофазного замыкания на землю (использование дугогасящих реакторов) должна предусматриваться при емкостных токах:
-
более 30 А при напряжении 3-6 кВ;
-
более 20 А при напряжении 10 кВ;
-
более 15 А при напряжении 15-20 кВ;
-
более 10 А в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ;
-
более 5 А в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков «генератор–трансформатор».
Вместо компенсации тока замыкания на землю может применяться заземление нейтрали через резистор (резистивное) с соответствующим изменением логики действия релейной защиты. Исторически режим изолированной нейтрали был первым режимом заземления нейтрали, использовавшимся в электроустановках среднего напряжения. Его достоинствами являются:
-
отсутствие необходимости в немедленном отключении первого однофазного замыкания на землю;
-
малый ток в месте повреждения (при малой емкости сети на землю).
Недостатками этого режима заземления нейтрали являются:
-
возможность возникновения дуговых перенапряжений при перемежающемся характере дуги с малым током (единицы–десятки ампер) в месте однофазного замыкания на землю;
-
возможность возникновения многоместных повреждений (выход из строя нескольких электродвигателей, кабелей) из-за пробоев изоляции на других присоединениях, связанных с дуговыми перенапряжениями;
-
возможность длительного воздействия на изоляцию дуговых перенапряжений, что ведет к накоплению в ней дефектов и снижению срока службы;
-
необходимость выполнения изоляции электрооборудования относительно земли на линейное напряжение;
-
сложность обнаружения места повреждения;
-
опасность