Распределенный нейтральный проводник MV
4-проводные системы характеризуются распределением нейтрального проводника MV с нагрузкой. Этот тип распространения используется в США и в некоторых странах, находящихся под влиянием Северной Америки, и всегда подчиняется нормам ANSI. Он используется только в « прямом заземленном » нейтральном плане и применяет глобальную концепцию заземления, состоящую из заземления нейтрального проводника в нескольких точках сети примерно каждые 200 метров.
Распределение нейтрального проводника MV с нагрузкой (на фото: вторичное распределительное устройство Premset MV, кредит: Schneider Electric)
Поэтому нейтральное напряжение полностью контролируется.
Распределение нейтрального проводника позволяет подавать питание на нагрузку между нейтральной и одной фазой (на одно напряжение). Поэтому значительная часть энергии потребляется в однофазной.
В обычной рабочей ситуации это однофазное использование, распространение которого не полностью контролируется дистрибьютором, приводит к наличию тока в нейтральном проводнике или земле. Общепризнано, что дисбаланс нагрузки между различными фазами может составлять до 40% от номинального тока для фидера.
Из-за прямого заземления ток для непосредственно заземленной неисправности в основном ограничивается сопротивлением сегмента сети между трансформатором HV / MV и местом неисправности. Эта ситуация требует использования «децентрализованной» защиты, способной управлять все более низкими порогами по мере увеличения расстояния и, тем не менее, способной координироваться.
Полученная система защиты является сложной и плохо подходит для реконфигурации сети в случае инцидента. Эта система также должна быть адаптирована к каждой существенной модификации фидера, будь то с точки зрения импеданса или топологии, что представляет собой серьезное ограничение с точки зрения возможности обновления.
Североамериканская накладная структура распределения MV (каждая указанная фаза)
Система защиты
// для сетей с распределенным нейтральным проводником (4-проводной)
В этих сетях небалансный ток из-за однофазных нагрузок может «маскировать» ток замыкания на землю. На самом деле, защита не может различать ток фазы-нейтральной нагрузки и ток фазы-замыкания на землю, если они имеют сопоставимые значения.
Величина тока замыкания фаз-земля связана, с одной стороны, с ожидаемым полным сопротивлением самой неисправности, а с другой - с сетевым сопротивлением между трансформатором питания HV / MV и местом неисправности.
Поэтому он изменяется в зависимости от расстояния от неисправности до подстанции.
Для довольно длинных линий фаза-замыкание на землю далеко может привести к более низкому току, чем небалансный ток, допустимый на питателе подстанции. В этом случае защитное устройство, размещенное на подстанции, не сможет обнаружить эту ошибку. Затем необходимо дополнительное устройство защиты с более низкими порогами, чтобы расширить часть сети, которая фактически контролируется, называемая «защитной зоной».
В сети, чем выше импеданс устраняемых неисправностей, тем меньше защитная зона для каждого устройства.
Поэтому, чтобы иметь адекватное обнаружение сбоев в этом типе сети, где нормальные токи нагрузки уменьшаются, чем больше расстояние от подстанции, ряд защитных устройств должен быть помещен в каскад (см. Рис. 1).
Рисунок 1 - Пример североамериканской распределительной сети, содержащей ряд защитных устройств, помещенных в каскад: обратите внимание на то, как защитные зоны перекрываются
Когда распределенная мощность на последнем сегменте низкая, защита, наиболее удаленная от подстанции, часто имеет форму предохранителей по соображениям стоимости.
Что касается подземных частей (с использованием кабелей) сетей, они, как правило, охватывают меньшую площадь, чем воздушная сеть, и имеют более низкий импеданс, поэтому значение тока замыкания на землю практически не зависит от расстояния от отказа к подстанции.
Тем не менее, для обслуживания ограниченных зон от магистрального кабеля эти сети также включают однофазные соединения, защищенные предохранителями.
операция
// сетей с распределенной нейтралью («4-проводная»)
Эксплуатация этого типа сети может характеризоваться двумя основными трудностями:
- Электрические риски из-за возможных высокоомных неисправностей, которые трудно обнаружить легко
- Если для хорошей непрерывности обслуживания требуется петля, он должен иметь достаточно низкий импеданс в зоне защиты.
Недавние публикации в США отмечают тот факт, что в более чем половине операций по восстановлению проводников, которые упали на землю, проводники на земле все еще находились под напряжением, когда технические специалисты прибыли. Эти ситуации представляют собой высокий риск для людей и оборудования (электрошока или пожара).
Когда нейтраль распределена, две сети могут различаться в зависимости от наличия или отсутствия петлеобразного соединения, которое не включает децентрализованную защиту.
Наличие петлеобразного соединения, которое не включает децентрализованную защиту
Если такой цикл существует, он обязательно должен иметь низкий импеданс, чтобы он мог полностью находиться в зоне защиты устройств подстанции HV / MV (см. Рис. 2). Это типично для плотных городских географических районов с подземным распределением.
Рисунок 2 - Для полной защиты цепи питания от замыканий на землю этот контур должен полностью содержаться в защитной зоне для подстанций HV / MV
Цикл может использоваться в соответствии с принципом открытого цикла, чтобы извлечь выгоду из возможности возврата к службе, связанной с этим компоновкой, если инцидент, касающийся кабеля, происходит в самом цикле. Из этого цикла соединения с защитными устройствами могут быть созданы в однофазной или трехфазной (см. Рис. 3).
При необходимости они могут быть организованы в суб-петли, чтобы извлечь выгоду из одного и того же режима работы, но эти суб-петли должны полностью находиться в зоне защиты соединительных устройств.
Из-за ограниченных импедансов сегментов кабеля и наличия только двух уровней защиты, которые можно управлять, такая система может считаться удовлетворительной с точки зрения возможности ее обновления. Любое географическое расширение, тем не менее, ограничено необходимостью соблюдать защитные зоны.
Рисунок 3 - Это устройства подстанции HV / MV, которые защищают основной контур, а оба конца каждого соединения, организованные в виде подконтура, включают защитные устройства для обеспечения безопасности различных возможных конфигураций.
Наличие соединений, которые физически способны зацикливаться, но включают децентрализованные защитные устройства
Когда сеть структурирована вокруг радиальных фидеров, с каскадными защитными устройствами, макеты типа «аварийного» типа не допускаются, хотя сама топология позволила бы это сделать.
Фактически, пересоединение нагрузки, даже временное, которое происходит в конце древовидной структуры, потребует пересмотра порогов защиты и этапов различения различных соответствующих устройств.
Поскольку эти настройки являются результатом довольно сложных вычислений, с учетом длин и типов различных сегментов, нет никаких шансов, что инциденты могут быть устранены путем изменения настроек. Таким образом, эксплуатация ограничена радиальным режимом, и инциденты могут повлечь за собой длительные периоды без питания до тех пор, пока они не будут отремонтированы.
По аналогичным причинам любое обновление топологии или уровня сетевой нагрузки предполагает проверку совместимости защищающих устройств на месте. Поэтому изменение этого типа сети является очень деликатной и дорогостоящей операцией. Такая система может рассматриваться только посредственно с точки зрения повышения ее работоспособности.
Независимо от структуры сети, неисправности, которые приводят к срабатыванию нынешних устройств защиты, можно легко найти с помощью детекторов, которые реагируют на сверхтоки. Эти детекторы неисправностей, помещенные на фазные проводники, работают как с ошибками между фазами, так и с замыканиями на землю.
Ссылка // Техника Кахи. 203 - Основной выбор общественных распределительных сетей MV компанией Schneider Electric