13. Сети с эффективно и глухо заземленными нейтралями

В сетях 110 кВ и выше определяющим в выборе способа заземления нейтралей является фактор стоимости изоляции. Здесь применяются эффек­тивное заземление нейтрали, при котором во время однофазных замыканий напряжений на неповрежденных фазах относительно земли равно примерно 0,8 междуфазного напряжения в нормальном режиме работы.

Данное обстоятельство позволяет рассчитывать изоляцию на это напряжение, а не на полное междуфазное напряжение в случае изолированной или компенсированной нейтрали.

Однако рассматриваемый режим нейтрали имеет и ряд недостатков. Так, при замыкании одной фазы на землю образуется короткозамкнутый контур через землю и нейтраль источника с малым сопротивлением, к ко­торому приложена ЭДС фазы. Возникает режим к.з., сопровож­дающийся большими токами. Во избежание повреждения оборудования длительное протекание больших токов недопустимо, поэтому к.з. быстро отключаются релейной защитой. Второй недостаток - значительное удорожание выполняемого в распределительных устройствах контура заземления, который должен отвести на землю большой ток к.з. и поэтому представляет собой в данном случае сложное инженерное сооружение.Третий недостаток - значительный ток однофазного к.з., который при большом количестве заземленных нейтралей трансформаторов, а также в сетях с автотрансформаторами может превышать токи трехфазного к.з. Для уменьшения токов однофазного к.з. применяются, если это возможно и эффективно, частичное разземление нейтралей (в основном в сетях 110-220кВ). Возможно применение для тех же целей токоограничивающих сопротивлений, включаемых в нейтраль трансформаторов.

При заземлении нейтрали через резистор в случае однофазного к.з., под действием напряжения в нейтрали U_oN = - E_ф по нему протекает ток

. Ток в месте замыкания определяется как векторная сумма сдвинутых на 90⁰ емкостного тока в сети и активного тока в резисторе , где

Величина тока к.з. в случае резистивного заземления нейтрали увеличивается и составляет . (17)Напряжение на неповрежденных фазах при однофазном КЗ оказывает влияние на выбор грозозащитных разрядников. Частным случаем эффективного заземления нейтрали является глухое заземление нейтрали, для реализации которого принимаются все меры к достижению минимально возможного сопротивления в цепи нейтралей. Практически это достигается соединением нейтралей всех трансформаторов со специальным заземленным проводом, который называется нулевым проводом. Такие сети применяются на напряжение до 1 кВ для одновременного питания трехфазных и однофазных нагрузок, включаемых на фазные на­пряжения (Рис. 10). В них нейтраль трансформатора или генератора при­соединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформатор тока). Для фиксации фазного напряжения при наличии однофазных нагрузок применяют нулевой проводник, связанный с нейтралью трансформатора (генератора). Этот проводник служит для выполнения также и функции зануления, т. е. к нему преднамеренно присоединяют металлические части электроустановок, нор­мально не находящиеся под напряжением. При наличии зануления пробой изоляции на корпус вызовет однофазное к.з. и срабатывание защиты с от­ключением установки от сети. При отсутствии зануления корпуса (двигатель на рис. 10), повреждение изоляции вызовет появление опасного потенциала на корпусе. Целость нулевого проводника нужно контролировать, так как его случайный разрыв может вызвать перекос напряжений по фазам (снижение его на загруженных фазах и повышение на незагруженных).

Может быть принято при необходимости выполнение нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. Сети с = 110 кВ и выше выполняются с эффективным за­землением нейтрали по соображениям стоимости изоляции, так как в таких сетях при замыкании на землю одной фазы напряжение на двух других не превышает 0,8 междуфазного напряжения. Это означает, что изоляцию рассчитывают на это напряжение, а не на полное междуфазное напряжение в случае изолированной или компенсированной нейтрали. Недостатком режима заземленной нейтрали является то, что замыкание фазы на землю является коротким замыканием и тре­бует немедленного отключения.

Значительная часть однофазных замыканий в сетях 110 кВ и выше при снятии напряжения самоустраняется, поэтому автома­тическое повторное включение (АПВ) восстанавливает питание потребителей.

Для уменьшения величины тока однофазного КЗ применяют частичное разземление нейтралей. Например, из двух установлен­ных на подстанции трансформаторов нейтраль заземляется только у одного. Еще одним недостатком режима является усложнение конст­рукции заземляющего устройства, которое должно быть рассчи­тано на большой ток КЗ.