Режимы работы нейтралей трансформаторов системы электроснабжения

Трансформаторы имеют нейтрали, режим работы или способ рабочего заземления которых обусловлен:

• требованиями техники безопасности и охраны труда персонала,

• допустимыми токами замыкания на землю,

• перенапряжениями, возникающими при замыканиях на землю, а также рабочим напряжением неповрежденных фаз электроустановки по отношению к земле, определяющих уровень изоляции электротехнических устройств,

• необходимостью обеспечения надежной работы релейной защиты от замыкания на землю,

• возможностью применения простейших схем электрических сетей.

При однофазном замыкании на землю нарушается симметрия электрической системы: изменяются напряжения фаз относительно земли, появляются токи замыкания на землю, возникают перенапряжения в сетях. Степень изменения симметрии зависит от режима нейтрали .

Режим нейтрали оказывает существенное влияние на режимы работы электроприемников, схемные решения системы электроснабжения, параметры выбираемого оборудования.

Нейтраль сети — это совокупность соединенных между собой нейтральных точек и проводников, которая может быть изолирована от сети либо соединена с землей через малые или большие сопротивления.

Используются следующие режимы нейтрали:

эффективно заземленная нейтраль.

Выбор режима нейтрали в электрических сетях определяется бесперебойностью электроснабжения потребителей, надёжностью работы, безопасностью обслуживающего персонала и экономичностью электроустановок.

Нейтрали трансформаторов трёхфазных электрических установок, к обмоткам которых подключены электрические сети, могут быть заземлены непосредственно, либо через индуктивные или активные сопротивления, либо изолированы от земли.

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется глухозаземлённой , а сети, подсоединённые к ней, соответственно, — сетями с глухозаземлённой нейтралью .

Нейтраль, не соединённая с заземляющим устройством называется изолированной нейтралью .

Сети, нейтраль которых соединена с заземляющим устройством через реактор (индуктивное сопротивление), компенсирующий ёмкостной ток сети, называются сетями с резонанснозаземлённой либо компенсированной нейтралью .

Сети, нейтраль которых заземлена через резистор (активное сопротивление) называется сеть с резистивнозаземлённой нейтралью .

Электрическая сеть, напряжением выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4 (коэффициент замыкания на землю – отношение разности потенциалов между неповреждённой фазой и землёй в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землёй в этой точке до замыкания ) называется сеть с эффективнозаземлённой нейтралью .

Электроустановки в зависимости от мер электробезопасности разделяются на 4 группы:

• электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективнозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю),

• электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю),

• электроустановки напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью,

• электроустановки напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Режимы нейтрали трехфазных систем

Напряжение, кВ	Режим нейтрали	Примечание
0,23	Глухозаземленная нейтраль	Требования техники безопасности. Заземляются все корпуса электрооборудования
0,4
0,69	Изолированная нейтраль	Для повышения надежности электроснабжения
3,3
6
10
20
35
110	Эффективно заземленная нейтраль	Для снижения напряжения незамкнутых фаз относительно земли при замыкании одной фазы на землю и снижения расчетного напряжения изоляции
220
330
500
750
1150

Системы с глухозаземленной нейтралью — это системы с большим током короткого замыкания на землю. При коротком замыкании место замыкания отключается автоматически. В системах 0,23 кВ и 0,4 кВ это отключение диктуется требованиями техники безопасности. Одновременно заземляются все корпуса оборудования.

Системы 110 и 220 кВ и выше выполняются с эффективно заземленной нейтралью . При коротком замыкании место замыкания также отключается автоматически. Здесь заземление нейтрали приводит к снижению расчетного напряжения изоляции. Оно равно фазному напряжению неповрежденных фаз относительно земли. Для ограничения величины токов короткого замыкания на землю заземляются не все нейтрали трансформаторов (эффективное заземление).

Режимы нейтрали трехфазных систем: а — заземленная нейтраль, б — изолированная нейтраль

Изолированной нейтралью называется нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Система с изолированной нейтралью применяется для повышения надежности электроснабжения. Характеризуется тем, что при замыкании одной фазы на землю возрастает напряжение фазных проводов относительно земли до линейного напряжения, и симметрия напряжений нарушается. Между линией и нейтралью протекает емкостной ток. Если он меньше 5А, то допускается продолжение работы до 2 ч для турбогенераторов мощностью до 150 МВт и для гидрогенераторов — до 50 МВт. Если установлено, что замыкание произошло не в обмотке генератора, а в сети, то допускается работа в течение 6 ч.

Сети от 1 до 10 кВ — это сети генераторного напряжения электрических станций и местные распределительные сети. При замыкании на землю одной фазы в такой системе напряжение неповрежденных фаз относительно земли возрастает до величины линейного напряжения. Поэтому изоляция должна быть рассчитана на это напряжение.

Основное преимущество режима изолированной нейтрали — способность подавать энергию электроприемникам и потребителям при однофазном замыкании на землю.

Недостатком этого режима являются трудности о обнаружении места замыкания на землю.

Повышенная надежность режима (т.е. возможность нормальной работы при однофазных замыканиях на землю, которые составляют значительную часть повреждений электрооборудования) изолированной нейтрали обуславливает обязательное его применение при напряжении выше 1 кВ до 35 кВ включительно, поскольку эти сети питают большие группы электроприемников и потребителей.

С напряжения 110 кВ и выше применение режима изолированной нейтрали становится экономически невыгодным, так как повышение напряжения относительно земли с фазного до линейного требует существенного усиления фазной изоляции. Применение режима изолированной нейтрали до 1 кВ допускается и оправданно при повышенных требованиях к электробезопасности.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Советы бывалого релейщика → Спрашивайте — отвечаем → Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 19

1 Тема от Зигмунд Фрейд 2014-07-16 08:24:07

• Зигмунд Фрейд
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2012-12-21
• Сообщений: 176
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Всем привет!
Как выбрать коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока, устанавливаемый на нейтральном проводе силового трансформатора? (на стороне «звезда»). Допустим для ТТ для плеч трансформатора выбираются по номинальной мощности и номинальному напряжению. А как выбрать ТТ для нейтрали? ведь в симметричном режиме там вообще нет тока.

2 Ответ от scorp 2014-07-16 08:31:39

• scorp
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-01-07
• Сообщений: 4,841

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

только пример
тр-р 63 МВА 220/20/20 в нейтрале 600/1,по стороне ВН тоже 600/1
ат 500 МВА 500/220/20 в нейтрале 1500/1,по ВН 1000/1

3 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-16 08:47:26

• Зигмунд Фрейд
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2012-12-21
• Сообщений: 176
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

только пример
тр-р 63 МВА 220/20/20 в нейтрале 600/1,по стороне ВН тоже 600/1
ат 500 МВА 500/220/20 в нейтрале 1500/1,по ВН 1000/1

хм. может для ТР KTTN=KTT ВН?) а для Автотрансформатора 1.5 KTT ВН?)

4 Ответ от вадим 2014-07-16 09:31:12

• вадим
• Проектировщик
• Неактивен

• Откуда: Ростов-на-дону
• Зарегистрирован: 2011-04-28
• Сообщений: 488
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

ак выбрать коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока, устанавливаемый на нейтральном проводе силового трансформатора? (на стороне «звезда»). Допустим для ТТ для плеч трансформатора выбираются по номинальной мощности и номинальному напряжению. А как выбрать ТТ для нейтрали? ведь в симметричном режиме там вообще нет тока.

5 Ответ от retriever 2014-07-16 09:32:06

• retriever
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2012-11-26
• Сообщений: 2,566
• Репутация : [ 12 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

А как выбрать ТТ для нейтрали? ведь в симметричном режиме там вообще нет тока.

Значит, надо смотреть несимметричный режим.
Имхо, он должен прежде всего не насыщаться при КЗ на землю (чтобы пройти 10% погрешность). А нагрузочный режим здесь, по идее, вообще роли не играет.

6 Ответ от вадим 2014-07-16 09:32:50

• вадим
• Проектировщик
• Неактивен

• Откуда: Ростов-на-дону
• Зарегистрирован: 2011-04-28
• Сообщений: 488
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Повторюсь:
Для любой дифференциальной защиты, да и вообще для любой защиты от КЗ необходимо подключать токовые цепи не к измерительному а к релейному керну ТТ, мы вообще никогда не ставим измерительный керн в нейтрали. А соответственно и выбирать его нужно по токам КЗ, чтобы при коротком между ТТ и резистором или в самом резисторе заземления нейтрали ТТ не насытился.

7 Ответ от retriever 2014-07-16 09:42:15

• retriever
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2012-11-26
• Сообщений: 2,566
• Репутация : [ 12 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

при коротком между ТТ и резистором или в самом резисторе заземления нейтрали ТТ не насытился.

Интересно, как может насытиться ТТ при замыкании в нейтрали, если это просто эквивалент глухого заземления?
Нужно брать протекающий в нейтрали ток при внешнем КЗ.

8 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-16 10:04:20

• Зигмунд Фрейд
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2012-12-21
• Сообщений: 176
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Из-за того, что долго не получал ответа на этот вопрос, решил вынести эту тему отдельно. Благодарю за ответ.

9 Ответ от Саня 2014-07-16 10:51:03

• Саня
• Пользователь
• Неактивен

• Откуда: Минск
• Зарегистрирован: 2011-01-19
• Сообщений: 678
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Нужно брать протекающий в нейтрали ток при внешнем КЗ.

добавлю, в максимальном режиме, в максимально близкой точке.

10 Ответ от вадим 2014-07-16 12:47:24

• вадим
• Проектировщик
• Неактивен

• Откуда: Ростов-на-дону
• Зарегистрирован: 2011-04-28
• Сообщений: 488
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Интересно, как может насытиться ТТ при замыкании в нейтрали, если это просто эквивалент глухого заземления?Нужно брать протекающий в нейтрали ток при внешнем КЗ.

11 Ответ от fll 2014-07-16 13:00:02

• fll
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-03-04
• Сообщений: 1,791
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

это.
вроде как в госте номинальные токи встроенных ТТ в нейтрали и на ВН и СН прописаны

12 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-15 16:08:41

• Зигмунд Фрейд
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2012-12-21
• Сообщений: 176
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Спасибо! Все понятно!
Еще один вопрос. Как выбрать коэффициент трансформации измерительного ТТ устанавливаемый на нейтрали трансформатора (допустим для дифференциальной защиты нулевой последовательности от однофазного КЗ)?
как выбрать ТТ на плечах понятно (по номинальному току трансформатора). А как на счет нейтрали?

13 Ответ от SVG 2014-07-15 16:21:51

• 
• SVG
• guest
• Неактивен

• Откуда: Гондурас
• Зарегистрирован: 2011-01-07
• Сообщений: 3,598

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

(допустим для дифференциальной защиты нулевой последовательности от однофазного КЗ)?

С этого места поподробнее пожалуйста.
Так и хочется сказать «Будьте добры, помедленнее, я записываю».

14 Ответ от Зигмунд Фрейд 2014-07-15 16:32:26

• Зигмунд Фрейд
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2012-12-21
• Сообщений: 176
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

С этого места поподробнее пожалуйста.
Так и хочется сказать «Будьте добры, помедленнее, я записываю».

От однофазных КЗ на стороне «звезды» с глухозаземленной нейтралью (или эффективно) можно использовать дифференциальную защиту нулевой последовательности).
Для реализации дифф. защиты необходимо иметь ТТ на нейтрали защищаемого трансформатора. Вопрос: Как определяется коэффициент трансформации трансформатора тока, устанавливаемый на нейтрали стороны «звезды»?

15 Ответ от вадим 2014-07-16 08:26:25

• вадим
• Проектировщик
• Неактивен

• Откуда: Ростов-на-дону
• Зарегистрирован: 2011-04-28
• Сообщений: 488
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Еще один вопрос. Как выбрать коэффициент трансформации измерительного ТТ устанавливаемый на нейтрали трансформатора (допустим для дифференциальной защиты нулевой последовательности от однофазного КЗ)?

Для любой дифференциальной защиты, да и вообще для любой защиты от КЗ необходимо подключать токовые цепи не к измерительному а к релейному керну ТТ, мы вообще никогда не ставим измерительный керн в нейтрали. А соответственно и выбирать его нужно по токам КЗ, чтобы при коротком между ТТ и резистором или в самом резисторе заземления нейтрали ТТ не насытился.

16 Ответ от вадим 2014-07-16 08:33:03

• вадим
• Проектировщик
• Неактивен

• Откуда: Ростов-на-дону
• Зарегистрирован: 2011-04-28
• Сообщений: 488
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

От однофазных КЗ на стороне «звезды» с глухозаземленной нейтралью (или эффективно) можно использовать дифференциальную защиту нулевой последовательности).

Для глухо(или эффективно)заземленной нейтрали такай защита не актуальна т.к. при правильно расчитаной ДЗТ у нее нет «мертвых» зон в обмотке, такая защита применяется в основном для автотрасформаторов с резистивно-заземленной нейтралью (как показано на прикрепленном к #15, рисунке. И хотя я встречал в ОЭС Юга требование об установке таких защит на АТ с эффективнозаземленной нейтралью, но ИМХО это скорее не необходимость в самой защите сколько попытка на стадии закупки отсеять ЭКРУ, которая им чем то не угодила и у которое подобная защита не реализована, в конце концов удалось убедить что требований таких нет и замечание было снято.

17 Ответ от Bach 2014-07-16 11:04:07

• Bach
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-07-28
• Сообщений: 799
• Репутация : [ 1 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Для глухо(или эффективно)заземленной нейтрали такай защита не актуальна т.к. при правильно расчитаной ДЗТ у нее нет «мертвых» зон в обмотке, такая защита применяется в основном для автотрасформаторов с резистивно-заземленной нейтралью (как показано на прикрепленном к #15, рисунке. И хотя я встречал в ОЭС Юга требование об установке таких защит на АТ с эффективнозаземленной нейтралью, но ИМХО это скорее не необходимость в самой защите сколько попытка на стадии закупки отсеять ЭКРУ, которая им чем то не угодила и у которое подобная защита не реализована, в конце концов удалось убедить что требований таких нет и замечание было снято.

Продольная ДЗТ с начальным током срабатывания 0,3xIном вообще не реагирует на КЗ на землю вблизи нейтрали (как показано на рис выше) вне зависимости от режима нейтрали (глухо-заземлённая или эффективно-заземлённая), равно как и не чувствует витковые замыкания с током на выводах меньше тока срабатывания, в отличие от более чувствительной дифзащиты нулевой последовательности (REF) – может иметь ток срабатывания от 0,05xIном (как правило 0,15xIном).
В руководящих указаниях по РЗ №13 присутствует дифзащита НП под названием: «защита регулировочной обмотки РПН» – дополняет ГЗ РПН (реагирует также на внутренние повреждения в АТ, и в том числе витковые).
Требование наличия дифзащиты НП на АТ не является излишним, а скорее обязательным (более чувствительная защита от внутренних повреждений АТ, в том числе от витковых замыканий, относительно продольной ДЗТ). Пренебрежение данного требования может свидетельствовать о пристрастиях к производителям, не имеющих дифзащиты НП в составе терминалов РЗ АТ (в ущерб защитоспособности комплекса РЗ АТ в целом).

18 Ответ от Bach 2014-07-16 13:08:26

• Bach
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-07-28
• Сообщений: 799
• Репутация : [ 1 | 0 ]

Re: Выбор трансформатора тока на нейтрали силового трансформатора

Еще один вопрос. Как выбрать коэффициент трансформации измерительного ТТ устанавливаемый на нейтрали трансформатора

Длительное протекание тока через заземлённую нейтраль возможно в неполнофазном режиме (максимально допустимый ток определяется характеристиками заземлителя, см. ниже из РД 153-34.3-20.670-97
«Методические указания по применению неполнофазных режимов работы основного электрооборудования электроустановок 330-1150 кВ»
4.6. Указания по обеспечению электробезопасности и термической стойкости заземляющих устройств распределительных устройств подстанций при неполнофазных режимах работы автотрансформаторов и шунтирующих реакторов
4.6.1. При неполнофазной работе AT или ШР для обеспечения термической стойкости ЗУ длительный ток при входном сопротивлении ЗУ относительно ввода тока R0 =0,25 Ом не должен превышать 650 А.
При отличии сопротивления ЗУ, равного Rn от приведенного, допустимый ток определяется как Iдоп = R0 · I0/ Rn

Вывод: от этого тока можно «танцевать» при выборе ТТ.

Источник