Provoz napěťových transformátorů v sítích s izolovaným neutrálem | Publikace.

Elektrické sítě 6–35 kV jsou sítě s izolovaným nebo kompenzovaným neutrálem. Tento neutrální režim umožňuje absenci okamžitého vypnutí sítě v případě jednofázových (SPE) nebo obloukových poruch (AGF). Je třeba poznamenat, že v sítích těchto napěťových tříd není zemní spojení nouzovým režimem a vyskytuje se poměrně často. Regulační dokumenty umožňují provoz linky s izolovaným neutrálem, se zkratem, po dobu až osmi hodin, ale v tomto případě je nutné okamžitě začít hledat místo zkratu a odstranit jej, protože v tomto režimu existuje velké nebezpečí vystavení lidí vysokému napětí.

Rovněž je možné poškození elektrického zařízení v důsledku zvýšení fázového napětí na úroveň síťového napětí. OZZ je zpravidla trvalý kovový zkrat, zatímco OZZ je střídavého charakteru. Například větev houpající se ve větru se dotkne vysokonapěťového vedení (HVL), zkratuje ho k zemi a způsobí zapálení oblouku. OZD je nejnebezpečnějším typem zemního spojení, protože může způsobit přepětí 2,3–3,0násobku nejvyššího fázového napětí. Jsou pozorovány již při prvním zapálení oblouku a jsou doprovázeny jeho vícenásobným zapálením. V těchto režimech jsou vytvořeny všechny podmínky pro výskyt ferorezonance v síti.

Ferorezonance a způsoby ochrany proti ní

Ferorezonanční obvod v síti s izolovaným neutrálem je nelineární obvod s nelineární magnetizační charakteristikou. Třífázový uzemněný napěťový transformátor jsou podle návrhu tři jednofázové transformátory zapojené v konfiguraci hvězda/hvězda se samostatným magnetickým systémem. Při přepětí v síti se indukce v magnetickém obvodu zvýší minimálně 1,73krát. V takových režimech je možné saturování magnetického obvodu a v důsledku toho může v síti nastat ferorezonance. Podle napájecích služeb se ročně během provozu poškodí 7-9 % napěťových transformátorů v důsledku ferorezonance.

Existuje mnoho způsobů, jak chránit VT před rezonančními jevy v síti:

• výroba tepelných čerpadel s co nejnižší pracovní indukcí;
• zahrnutí dodatečných tlumicích odporů do obvodů VN a NN;
• výroba třífázových transformátorů napětí s jedním magnetickým systémem v pětityčovém provedení;
• použití speciálních zařízení zahrnutých v obvodu otevřeného trojúhelníku;
• uzemnění neutrálu třífázového napěťového transformátoru přes proud omezující tlumivku;
• použití speciálních kompenzačních vinutí atd.;
• použití speciálních reléových obvodů k ochraně vysokonapěťového vinutí před nadproudy.

Všechna tato opatření chrání měřicí transformátor napětí do té či oné míry, ale neřeší problém v jeho kořenech.

Uzemněné VT

Uzemněné transformátory napětí se používají v sítích s izolovaným neutrálem. Uzemnění neutrálu VT umožňuje monitorování izolace sítě pomocí přídavných sekundárních vinutí zapojených v konfiguraci hvězda/trojúhelník. To je podle našeho názoru hlavní funkce uzemněných transformátorů; funkce měření a účtování je doplňková. V elektrických sítích se často používají uzemněné transformátory napětí, které nemají ochranné vinutí. Použití uzemněných transformátorů bez použití funkce sledování izolace sítě je neopodstatněné riziko.

To je způsobeno tím, že:

• uzemněné napěťové transformátory podléhají vlivu ferorezonančních jevů;
• Izolaci vysokonapěťového vinutí nelze zkoušet za provozních podmínek s aplikovaným jednominutovým průmyslovým frekvenčním napětím.

Neuzemněná VT

Pro vyřešení všech problémů souvisejících s provozem uzemněných transformátorů napětí v sítích s izolovaným neutrálem naše společnost vyvinula novou třífázovou skupinu. Třífázová skupina 3xNOL.08-6(10)M, sestávající ze tří neuzemněných transformátorů zapojených v konfiguraci delta/delta. Hlavní výhodou 3xNOL.08-6(10)M je absence uzemněné svorky se zeslabenou izolací. To znamená, že transformátor není ovlivněn ferorezonancí a nevyžaduje další ochranu proti jejím účinkům. Izolaci tohoto transformátoru je také možné testovat aplikací jednominutového průmyslového frekvenčního napětí za provozních podmínek, protože v tomto případě není potřeba vysokofrekvenční zdroj.

Neuzemněné transformátory nemají vysokonapěťové svorky se zeslabenou izolací, což také zabrání narušení, ke kterému často dochází během provozu při určování izolačního odporu svorky „X“, protože v regulační dokumentaci existují nesrovnalosti. Velké množství komerčních měřicích míst (CMP) dnes zahrnuje uzemněné napěťové transformátory s vestavěnými pojistkami (GVT). V případě jednofázových zemních spojení, které se, jak bylo uvedeno výše, vyskytují v nadzemních rozvodech poměrně často, se spustí vestavěné ochranné zařízení (BPD). Vestavěný ZPU je primárně určen k ochraně napěťového transformátoru před zkraty v sekundárních obvodech.

Vzhledem k tomu, že provozní proud pojistky je poměrně malý, je VT odpojen v případě různých přepětí, včetně přepětí způsobených jednofázovými zemními spojeními. ZPU chrání vinutí vysokého napětí před nadproudy, které jsou možné v důsledku různých technologických poruch v elektrických sítích. Pokud dojde k aktivaci pojistky, nedojde k žádnému měření elektřiny. Pro obnovení měření je nutné vyměnit pojistkovou vložku ZPU.

Třífázová skupina

Třífázová skupina 3xNOL.08-6(10)M je odolná vůči různým přepětím v elektrických sítích, protože při absenci spojení mezi VT a zemí také chybí obvod nulové složky.

Také v případě jednofázového zemního spojení není izolace neuzemněného transformátoru pod zvýšeným napětím, protože NOL transformátory jsou připojeny na síťové napětí.

Neuzemněné měřicí transformátory napětí nemají všechny nevýhody, které jsou typické pro uzemněné VT, proto je v komerčních měřicích bodech vhodné použít třífázovou skupinu 3xNOL.08-6(10)M.

Zdroj: E.V. Ignatenko, hlavní konstruktér oddělení přístrojových transformátorů OJSC SZTT

Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki

Časopis č. 5(23) 2003

4 režimy neutrálního uzemnění v sítích 6-35 kV. Izolovaný neutrál postavíme mimo zákon

Způsob uzemnění neutrálu sítě je poměrně důležitou charakteristikou. Definuje:

• proud v místě poškození a přepětí na nepoškozených fázích při jednofázové poruše;
• schéma pro konstrukci ochrany relé proti zemním poruchám;
• úroveň izolace elektrického zařízení;
• výběr zařízení pro ochranu před bleskem a spínacím přepětím (přepěťové ochrany);
• nepřerušované napájení;
• přípustný odpor zemnící smyčky rozvodny;
• bezpečnost personálu a elektrických zařízení při jednofázových poruchách.

V současné době se ve světové praxi používají pro uzemnění neutrálu sítí vysokého napětí (v zahraničí se pro sítě s rozsahem provozního napětí 1-69 kV používá termín „střední napětí“):

• izolovaný (neuzemněný);
• pevně uzemněno (přímo připojeno k zemnícímu obvodu);
• uzemněno přes reaktor pro potlačení oblouku;
• uzemněné přes odpor (nízký nebo vysoký odpor).

Níže v tabulce. 1 ukazuje metody neutrálního uzemnění používané v různých zemích světa.
V Rusku, podle článku 1.2.16 posledního vydání PUE, uvedeného v platnost 1. ledna 2003, „. provoz elektrických sítí s napětím 3-35 kV lze zajistit jak s izolovaným neutrálem, tak s neutrálem uzemněným přes zhášecí tlumivku nebo rezistor.“ Nyní jsou tedy v sítích 6-35 kV v Rusku formálně povoleny všechny metody neutrálního uzemnění akceptované ve světové praxi, s výjimkou pevného uzemnění. Všimněte si, že navzdory tomu v Rusku existují zkušenosti s používáním pevného uzemnění neutrálu v některých sítích 35 kV (například kabelová síť 35 kV pro napájení v Kronštadtu).
Podívejme se blíže na způsoby neutrálního uzemnění a dáme jim obecný popis.

• více než 30 A při napětí 3-6 kV;
• více než 20 A při napětí 10 kV;
• více než 15 A při napětí 15-20 kV;
• více než 10 A v sítích s napětím 3-20 kV, které mají železobetonové a kovové podpěry na nadzemních elektrických vedeních, a ve všech sítích s napětím 35 kV;
• více než 5 A v napěťových obvodech generátoru bloků generátor-transformátor 6-20 kV.

• není třeba okamžitě odpojit první jednofázový zemní zkrat;
• nízký proud v místě poruchy (s nízkou kapacitou sítě vůči zemi).
• Nevýhody tohoto neutrálního režimu uzemnění jsou:
• možnost vzniku přepětí oblouku v důsledku přerušovaného charakteru oblouku s nízkým proudem (jednotky až desítky ampérů) v místě jednofázového zemního spojení;
• možnost vícenásobného poškození (selhání několika elektromotorů, kabelů) v důsledku porušení izolace na jiných spojích spojených s přepětím oblouku;
• možnost dlouhodobého vystavení obloukovému přepětí na izolaci, což vede k hromadění vad v ní a snížení životnosti;
• nutnost izolovat elektrické zařízení vzhledem k zemi pro síťové napětí;
• potíže s lokalizací místa poškození;
• nebezpečí úrazu elektrickým proudem pro personál a neoprávněné osoby v důsledku dlouhodobé existence zemního spojení v síti;
• obtížnost zajištění správné funkce ochrany relé proti jednofázovým poruchám, protože skutečný zemní poruchový proud závisí na provozním režimu sítě (počet připojených spojení).

• není třeba okamžitě odpojit první jednofázový zemní zkrat;
• nízký proud v místě poruchy (s přesnou kompenzací – nastavení zhášecí tlumivky do rezonance);
• možnost samolikvidace jednofázového zkratu, ke kterému dojde na venkovním vedení nebo přípojnici (s přesnou kompenzací – nastavením tlumivky na zhášení oblouku do rezonance);
• odstranění ferorezonančních procesů spojených se saturací napěťových transformátorů a spínáním částečných fází výkonových transformátorů.

• výskyt obloukových přepětí s výrazným kompenzačním rozladěním;
• možnost vícenásobného poškození během dlouhodobé existence obloukového zkratu v síti;
• možnost přechodu jednofázové poruchy na dvoufázovou s výrazným nesouladem kompenzace;
• možnost významných neutrálních posunů v důsledku nedostatečné kompenzace a výskytu neúplných fázových režimů;
• možnost výrazných neutrálních posunů při rezonančním ladění v nadzemních sítích;
• potíže s lokalizací místa poškození;
• nebezpečí úrazu elektrickým proudem pro personál a neoprávněné osoby v důsledku dlouhodobé existence zemního spojení v síti;
• obtížnost zajištění správné funkce ochrany relé proti jednofázovým poruchám, protože proud poškozeného spojení je velmi nevýznamný.

Neutrál uzemněný přes odpor (vysoký nebo nízký odpor)
Tento režim uzemnění se v Rusku používá velmi zřídka, pouze v některých pomocných sítích blokových elektráren a sítích plynových čerpacích kompresorových stanic. Zároveň, pokud zhodnotíme světovou praxi, pak je odporové uzemnění neutrálu nejpoužívanější metodou (viz tabulka 1).

Tabulka 1. Metody neutrálního uzemnění v zemích po celém světě

Rýže. 2. Schéma dvoutransformátorové rozvodny s neutrálem uzemněným přes zhášecí tlumivku.

Rýže. 3. Schéma dvoutransformátorové rozvodny s neutrálem uzemněným přes odpor.

Rýže. 4. Možnosti připojení rezistoru k neutrálu sítě 6-10 kV.

Rýže. 5*. Severoamerický spotřebitelský transformátor.

Absence obloukových přepětí při jednofázových poruchách a možnost organizace selektivní ochrany relé jsou nepopiratelné výhody režimu uzemnění s odporovým nulovým vodičem. Právě tyto výhody přispěly k širokému použití tohoto neutrálního uzemňovacího režimu v různých zemích.

Pevně ​​uzemněný neutrál
Jak již bylo zmíněno, 6-35 kV se v domácích sítích nepoužívá. Tento neutrální režim uzemnění je široce používán v USA, Kanadě, Austrálii, Velké Británii a příbuzných zemích. Najde uplatnění ve čtyřvodičových nadzemních sítích vysokého napětí 4-25 kV. Jako příklad je na obr. 5 znázorněn úsek sítě 13,8 kV v USA. Jak je patrné z obr. 5, trolejové vedení je po celé délce a větvích opatřeno čtvrtým nulovým vodičem. Koncepcí výstavby sítě je minimalizace délky nízkonapěťových sítí s napětím 120 V. Každý soukromý dům je napájen vlastním snižovacím transformátorem 13,8/0,12 kV, připojeným na fázové napětí. Na obr. 5* je znázorněn takový jednofázový spotřebitelský transformátor s uzemněným středem vinutí NN. Hlavní vzduchové vedení je rozděleno do sekcí pomocí sekcí – recloserů. Transformátory každého jednotlivého spotřebiče a odbočky z vedení jsou chráněny pojistkami. Odlučovače se používají na odbočkách z linky k zajištění odstávky během mrtvé doby.
Tento způsob neutrálního uzemnění se nepoužívá v sítích obsahujících vysokonapěťové elektromotory. Jednofázové poruchové proudy v tomto případě dosahují několika kiloampérů, což je nepřijatelné z hlediska poškození statoru elektromotoru (tavení oceli při jednofázové poruše).

Rýže. 5. Schéma nadzemní čtyřvodičové distribuční sítě 4-25 kV USA.

Použití pevného neutrálního uzemnění ve vysokonapěťových sítích v Rusku je stěží nutné a je pravděpodobné v dohledné budoucnosti. Všechny domácí linky 6-35 kV jsou třívodičové a spotřebitelské transformátory jsou třífázové, to znamená, že přístup k budování sítě je výrazně odlišný od zahraničního. Výše uvedený případ pevného uzemnění neutrálu v kabelové síti 35 kV zásobující město Kronštadt je výjimkou. Toto rozhodnutí bylo záměrně učiněno projekčním ústavem vzhledem k tomu, že jednofázový poruchový proud v této síti je asi 600 A. Kompenzace je v tomto případě neúčinná a spolehlivé vysokonapěťové nízkoodporové odpory v Rusku neexistovaly. dobu, kdy bylo řešení implementováno.

• úroveň kapacitního proudu sítě;
• přípustný jednofázový poruchový proud na základě poškození v místě poškození;
• bezpečnost personálu a neoprávněných osob;
• přípustnost odpojování jednofázových poruch z hlediska návaznosti technologického cyklu;
• dostupnost rezervy;
• typ a vlastnosti použité ochrany.

© JSC „Novinky z elektrotechniky“
Použití materiálů stránek je možné pouze s písemným souhlasem redakce
Při citování materiálů je vyžadován hypertextový odkaz na web s uvedením autora