Введение
В ранних энергетических системах в основном нейтральные необоснованные из-за того, что первая ошибка заземления не требовала отключения системы. Незапланированное закрытие первого замыкания на землю было особенно нежелательным для непрерывных технологических процессов.
Распределительное устройство низкого напряжения - Распределение электроэнергии (по MEC Electrical Engineering)
Эти силовые системы требовали системы обнаружения земли, но обнаружение неисправности часто оказывалось затруднительным. Несмотря на достижение первоначальной цели, незаземленная система не обеспечивала контроль переходных перенапряжений.
Емкостная связь существует между проводниками системы и землей в типичной системе распределения. В результате эта резонансная схема LC серии может создавать сверхнапряжения, значительно превышающие линейное напряжение при повторном повторном ударе одной фазы на землю.
Это, в свою очередь, уменьшает срок службы изоляции, что приводит к возможному сбою оборудования.
Нейтральные системы заземления подобны предохранителям, поскольку они ничего не делают, пока что-то в системе не пойдет не так. Затем, как и предохранители, они защищают персонал и оборудование от повреждений. Ущерб возникает из-за двух факторов: от того, как долго длится ошибка, и насколько велика вероятность сбоя. Замыкание на землю реле отключения и ограничение продолжительности неисправности, а нейтральные заземляющие резисторы ограничивают максимальный ток повреждения.
верхний
Важность нейтрального заземления
Существует множество нейтральных вариантов заземления для систем питания низкого и среднего напряжения. Нейтральные точки трансформаторов, генераторов и вращающихся механизмов в сети заземления обеспечивают опорную точку нулевого напряжения.
Эта защитная мера имеет много преимуществ перед необоснованной системой, например:
- Уменьшенная величина переходного напряжения по напряжению
- Упрощенное местонахождение
- Улучшенная защита системы и оборудования
- Сокращение времени обслуживания и расходов
- Повышенная безопасность персонала
- Улучшенная молниезащита
- Уменьшение частоты сбоев.
верхний
Методы нейтрального заземления
Существует пять методов нейтрального заземления:
- Неоткрытая нейтральная система
- Твердая нейтральная заземленная система
-
Нейтральная заземляющая система сопротивления
- Низкое сопротивление заземления
- Заземление с высоким сопротивлением
- Резонансная нейтральная система заземления
- Заземление Трансформаторное заземление
верхний
1. Незаземленные нейтральные системы
В незаземленной системе нет внутренней связи между проводниками и землей. Однако в качестве системы существует емкостная связь между проводниками системы и соседними заземленными поверхностями. Следовательно, «незаземленная система» на самом деле является «емкостной заземленной системой» в силу распределенной емкости.
При нормальных условиях эксплуатации эта распределенная емкость не вызывает проблем. Фактически, это выгодно, потому что оно фактически создает нейтральную точку для системы; В результате фазные проводники подвергаются напряжению при напряжении только от линии к нейтрали над землей.
Но проблемы могут возникать в условиях землетрясения. Отказ заземления на одной линии приводит к полному линейному напряжению, появляющемуся по всей системе. Таким образом, на все изоляцию в системе присутствует напряжение в 1, 73 раза от нормального напряжения.
Эта ситуация часто может вызывать сбои в старых двигателях и трансформаторах из-за нарушения изоляции.
Незаземленная нейтральная система
преимущества
После первого замыкания на землю, считая, что он остается единственной ошибкой, схема может продолжать работать, что позволяет продолжать производство до тех пор, пока не будет запланировано удобное закрытие для технического обслуживания.
Недостатки
- Взаимодействие между неисправной системой и ее распределенной емкостью может привести к появлению переходных перенапряжений (в несколько раз нормальных) от линии к земле при нормальном переключении цепи с замыканием на землю (короткое замыкание). Эти избыточные напряжения могут привести к сбоям в изоляции в точках, отличных от первоначальной неисправности.
- Вторая ошибка на другой фазе может произойти до того, как первая ошибка может быть очищена. Это может привести к очень сильным токам повреждения линии-к-линии, повреждению оборудования и сбою в работе обоих цепей.
- Стоимость повреждения оборудования.
- Устраняет обнаружение ошибок, связанных с утомительным процессом испытания и ошибки: сначала изолируйте правильный фидер, затем ветвь и, наконец, неисправное оборудование. Результатом является излишнее длительное и дорогостоящее простоя.
2. Сплошные нейтральные заземленные системы
Системы с твердым заземлением обычно используются в низковольтных приложениях при напряжении 600 вольт или менее. В прочно заземленной системе нейтральная точка подключается к земле.
Сплошное нейтральное заземление немного уменьшает проблему переходных напряжений, обнаруженных на незаземленной системе, и обеспечивает, что путь для тока замыкания на землю находится в диапазоне от 25 до 100% от трехфазного тока повреждения системы., Однако, если реактивность генератора или трансформатора слишком велика, проблема переходного напряжения не будет решена.
В то время как надежные заземленные системы являются улучшением по сравнению с незаземленными системами и ускоряют местонахождение неисправностей, им не хватает ограниченных возможностей заземления сопротивления и дополнительной защиты.
Чтобы поддерживать работоспособность и безопасность системы, нейтраль трансформатора заземляется, а заземляющий проводник должен проходить от источника до самой удаленной точки системы внутри той же дорожки качения или трубопровода. Его целью является поддержание очень низкого импеданса для замыканий на землю, так что будет протекать относительно высокий ток повреждения, гарантируя, что автоматические выключатели или предохранители быстро устранят неисправность и, следовательно, минимизируют повреждение.
Сплошные нейтральные заземленные системы
Это также значительно снижает опасность поражения электрическим током для персонала!
Если система не заземлена, нейтральная точка системы будет «плавать» относительно земли в зависимости от нагрузки, подвергая нагрузку от линии к нейтрали до дисбаланса напряжения и нестабильности. Ток однофазного замыкания на землю в заземленной системе может превышать трехфазный ток повреждения. Величина тока зависит от места повреждения и сопротивления повреждения.
Один из способов уменьшить ток замыкания на землю - это оставить некоторые нейтральные нейтрали трансформатора.
преимущества
Основным преимуществом прочно заземленных систем является низкий уровень напряжения, что делает схему заземления общей при высоких уровнях напряжения (HV).
Недостатки
- Эта система включает в себя все недостатки и опасности высокого тока замыкания на землю: максимальный ущерб и помехи.
- На неисправном фидере нет непрерывности обслуживания.
- Опасность для персонала высока во время сбоя, так как создаваемые сенсорные напряжения высоки.
Приложения
- Распределенный нейтральный проводник
- 3-фазное + нейтральное распределение
- Использование нейтрального проводника в качестве защитного проводника с систематическим заземлением на каждом полюсе передачи
- Используется, когда мощность короткого замыкания источника низкая
Продолжение следует в разделе Типы нейтрального заземления при распределении мощности (часть 2)
Рекомендации:
- Майкл Д. Силл, ЧП, инженер-старший инженер GE.
- Стандарт IEEE 141-1993, «Рекомендуемая практика распределения электрической мощности для промышленных установок»
- Дон Селкирк, П. Энг, Саскатун, Саскачеван Канада