Обзор заземленной системы заземления (на фото: заземленная солнечная панель JEM Solar, jemsolar.com)
Продолжение из технической статьи: Обзор системы заземления (необоснованный)
Темы охватывали
- Прочно заземленная система
- Сопротивление заземленной системы
- Причина заземления сопротивления
- Заземление системы на уровне EHV
Прочно заземленная система
Рисунок 3 - Прочно заземленная система
Предположим, что R-фаза (Phase-3 на рисунке 3) закорочена на массу, чем:
- Если = ток по короткому пути (ток повреждения)
- In = Ток через нейтральное заземление
- Icy = Емкостный ток, возвращающийся через сеть Фаза-2 (Y -фаза)
- IcB = Емкостный ток, возвращающийся через сеть Фаза-1 (В-фаза)
Мы можем написать:
If = In + IcY + IcB + Ir // Уравнение-08
Где Ir = Ток, возвращающийся через сопротивление изоляции сети, которое всегда незначительно
В случае LV напряжение в системе между фазой и землей составляет 415 / 1, 732 = 240 В. Сопротивление заземляющей пластины, заземляющие соединения и т. Д.
,
составляет порядка 1, 5 Ом, поэтому ток заземления ограничен примерно 240 / 1, 5 = 160 ампер. Это не очень высокая величина, поэтому никакого преднамеренного импеданса не требуется в нейтральном соединении с землей.
Согласно уравнению -08 для If можно видеть, что если IcY и IcB пренебрежимо малы, то If = In, что имеет место в системе LV. На уровне 415 В емкостные токи заземления не значительны, поэтому мы можем написать:
If = In для прочно заземленной системы LV // Уравнение-09
Вернуться к индексу ↑
верхний
Сопротивление заземленной системы
Рисунок 4 - Сопротивление заземленной системы
В случае системы MV (от 3, 3 кВ до 33 кВ) напряжение между фазой и землей велико. Также емкостной зарядный ток недостаточно велик, чтобы компенсировать его, поэтому ток замыкания на землю, вероятно, будет чрезмерным.
Следовательно, сопротивление подключается между нейтральным и заземляющим контактами. Ток по нейтрали ограничен до 100-400 ампер.
Ограничение тока / тока замыкания на землю через нейтраль
Хотя весь компонент энергосистемы на уровне MV рассчитан на уровень полной неисправности системы МВ, например:
- Обмотка трансформатора,
- Кабели,
- Автобусные каналы,
- Вращающаяся обмотка машины и т. Д.
Чем обеспечивается защита от ограничения тока / тока замыкания на землю через нейтраль?
Нейтраль трансформатора или генератора заземлена через импеданс, основным элементом которого является сопротивление. Этот метод используется, когда ток замыкания на землю будет слишком большим, если не ограничен (например) генераторы MV. Здесь резистор намеренно связан между нейтралью и землей. Это должно ограничивать ток замыкания на землю.
Вернуться к индексу ↑
Причины ограничения тока замыкания на землю
Причинами ограничения тока замыкания на землю являются:
1. Во вращающихся электрических машинах, таких как двигатели и генераторы, если ток замыкания на землю высок, как в случае сплошного заземления, повреждение ядра будет высоким. Чтобы ограничить повреждение сердечника, производители машин допускают только ограниченный ток замыкания на землю.
Это дается в виде кривой повреждения ядра.
2. Типичным значением будет 25A-100A в течение 1 секунды. Это значение используется в качестве руководства при выборе NGR и установке реле замыкания на землю статора в защите генератора.
3. Урон обмотки во вращающихся электрических машинах не вызывает серьезной озабоченности (хотя обмотки рассчитаны на полный уровень неисправности). Ремонт повреждений намотки может быть произведен с помощью местного повторного намотчика. Но, в случае повреждения ядра, ремонт не может быть выполнен на месте. Машина должна быть отправлена обратно на заводские работы для ремонта, что приводит к длительным потерям продукции.
Поскольку вращающиеся электрические машины не присутствуют в уровнях напряжения от 22 кВ, эти системы обычно прочно заземлены.
4. Отношение X0 / X1 системы также определяет тип нейтрального заземления. Если соответствующее отношение X0 / X1 попадает под этот предопределенный диапазон. Это выбор между погодой для работы с более высоким напряжением или более высоким током при коротком замыкании. Эффективно заземленная снижает предел перенапряжения здоровых фаз, в то время как другая фаза коротко замыкается на землю. Но ток замыкания на землю очень высок.
Это означает, что системе понадобится выключатель большой мощности, но система изоляции должна быть умеренной.
Но по мере того как импеданс от нейтрали до земли увеличивает ток замыкания на землю, но при этом коэффициент перенапряжения повышается даже до 1, 73 раза! Поэтому требуется прерыватель с малой потребляемой мощностью, но HIGH BIL для всей системы изоляции.
Предположим, что R-фаза (Phase-1 на рисунке 4) закорочена на массу, чем:
- Если = ток по короткому пути (ток повреждения)
- In = Ток через нейтральное заземление
- Icy = Емкостный ток, возвращающийся через сеть Фаза-2 (Y -фаза)
- IcB = Емкостный ток, возвращающийся через сеть Фаза-3 (В-фаза)
Повторяя уравнение-8, мы можем написать:
If = In + IcY + IcB + Ir
Пренебрегая Ir и подставляя следующее:
In = -V1 / Rn (Отрицательный знак указывает на то, что емкостной заряд и ток разряда находятся в фазе против тока через нейтраль)
IcY + IcB = общий емкостный заряд и разрядный ток здоровой фазы = j3CwV1 из уравнения-07
Представление диаграммы Phasor будет:
Рисунок 5 - Схема фазора
Итак, наконец, после подстановки выражения In и IcY + IcB для тока замыкания на землю в системе MV будет:
If = -V1 / Rn + j3CwV1 // Уравнение -10
Величина тока замыкания на землю будет:
| Если | = | V1 | √ (I / Rn) 2+ 9C2w2
Вернуться к индексу ↑
Заземление системы на уровне EHV
В случае системы HV (выше 33 кВ) Емкостный ток заземления достаточно большой, чтобы нейтрализовать токи замыкания на землю, поэтому в нейтральном и заземляющем контактах не требуется никакого сопротивления.
Твердое заземление принято повсеместно по следующим причинам:
1. Как мы уже понимали, это выбор между погодой для работы с более высоким напряжением или более высоким током при коротком замыкании. На уровне EHV, если мы выбираем более высокое напряжение, чем из-за более высокой стоимости изоляции при выборе EHV более высокого напряжения, не будет жизнеспособной идеи.
Лучше выбрать более высокий ток, выбрав твердое заземление.
2. Вращающиеся машины не присутствуют в системе EHV, поэтому нет необходимости ограничивать ток замыкания на землю, как и в системе MV. Даже если вращающиеся машины присутствуют из-за более высокого напряжения, то емкостный ток заземления также достаточно велик, чтобы нейтрализовать ток замыкания на землю.
Вернуться к индексу ↑
Рекомендации:
- Руководство по проектированию промышленных электрических сетей By Schneider electric
- Система защиты и энергосбережения от Sunil S Rao, публикации Khanna
- ЗАЗЕМЛЕНИЕ: Ваши вопросы ответили Джеффом Кроншоу
- Рекомендованная IEEE практика распределения электроэнергии для промышленных предприятий