Видове неутрално заземяване при разпределение на захранването (част 2)

Алкалните свойства на Канген вода (Юни 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

3. Заземителни системи с устойчивост

Резисторното заземяване се използва в трифазните промишлени приложения в продължение на много години и решава много от проблемите, свързани със здраво заземени и неоснователни системи. Системите за заземяване на съпротивлението ограничават токовете на повреда от фаза-земя.

Разпределител на ниско напрежение - разпределение на мощността (по MEC Electrical Engineering)

Продължение от Типове неутрално заземяване при разпределение на захранването (част 1)

Основните причини за ограничаване на тока на неизправност между фазите и земята чрез съпротивление на заземяване са:

  1. За да се намалят ефектите от изгаряне и топене при неизправно електрическо оборудване като разпределителни уреди, трансформатори, кабели и въртящи се машини.
  2. За намаляване на механичните натоварвания в електрически вериги / Оборудване, пренасящо повредени токове.
  3. За да намалите опасността от токов удар на персонала, причинена от нестабилна заземяване.
  4. За да намалите опасността от възникване на дъга или опасност от флаш.
  5. За да намалите моментното натоварване на линейно напрежение.
  6. За да се осигури контрол на преходните свръхнапрежения в същото време.
  7. Подобряване на откриването на земната повреда в електрическата система.

Резисторите за заземяване обикновено са свързани между земята и неутрала на трансформаторите, генераторите и заземяващите трансформатори, за да ограничат максималния ток на повреда по Закона за ома, до стойност, която няма да повреди оборудването в електроенергийната система и да осигури достатъчен поток от токов дефект за откриване и работа на Земята защитни релета, за да изчистите грешката. Въпреки че е възможно да се ограничат повредените токове с висока устойчивост на неутрални резистори за заземяване, токовете на късо съединение могат да бъдат значително намалени.

В резултат на това защитните устройства не могат да усетят грешката.

Следователно, това е най-често срещаното приложение за ограничаване на еднофазните повредени токове с ниско съпротивителни неутрални резистори за заземяване до приблизително номинален ток на трансформатора и / или генератора.

Освен това ограничаването на повредените токове до предварително определените максимални стойности позволява на дизайнера да селективно координира работата на защитните устройства, което свежда до минимум нарушаването на системата и позволява бързото локализиране на грешката.

Има две категории съпротивление заземяване:

  1. Ниско съпротивление Заземяване
  2. Високо съпротивление Заземяване

Трансформационен ток на земната основа, преминаващ през който и да е от резисторите, когато еднофазови неизправности на земята ще увеличат напрежението между фазите на земята на останалите две фази. В резултат на това, изолацията на проводниците и резисторите на импулсите трябва да се основават на напрежение от линия към линия . Това временно увеличение на напрежението фаза-земя също трябва да се има предвид при избора на двуполюсни и триполюсни прекъсвачи, инсталирани на резисторирани заземителни системи с ниско напрежение.

Увеличаването на напрежението фаза-земя, свързано с токовете на земната авария, също пречи на свързването на линейно-неутрални товари директно към системата. Ако са налице линейно-неутрални товари (като например 277V осветление), те трябва да се обслужват от стабилно заземена система. Това може да бъде постигнато с изолационен трансформатор, който има трифазен делта първичен и трифазен, четири-тел, вторичен.

Резисторно неутрално заземяване

Нито една от тези системи за заземяване (ниско или високо съпротивление) намалява опасностите от дъговидна светкавица, свързани с фазово-фазовите неизправности, но и двете системи значително намаляват или по същество премахват опасностите от електрическа светкавица, свързани с повреда от фаза към земя. И двата вида системи за заземяване ограничават механичните натоварвания и намаляват топлинните повреди на електрическото оборудване, веригите и апаратите, пренасящи повреден ток.

Разликата между заземяване с ниско съпротивление и заземяване с висока устойчивост е въпрос на възприятие и следователно не е добре дефиниран. Обикновено високо-устойчива заземяване се отнася до система, в която пропускащият ток на NGR е по - малък от 50 до 100 А. Заземяването с ниско съпротивление показва, че токът на NGR би бил над 100 А.

По-доброто разграничение между двете нива може да бъде само аларма и изключване. Системата само за аларми продължава да работи с една неизправност на земята в системата за неопределен период от време. В система за изключване на земната повърхност автоматично се отстранява неизправност на земята чрез защитни релета и устройства за прекъсване на веригата. Алармените системи обикновено ограничават тока на NGR до 10 A или по-малко.

Оценка на неутралната резистор за заземяване:

  1. Напрежение : Линейно-неутрално напрежение на системата, към която е свързано.
  2. Първоначален ток : Началният ток, който ще протича през резистора с приложено номинално напрежение.
  3. Време : "Времето", за което резисторът може да работи, без да превишава допустимото повишаване на температурата.

Връх

А. Ниска съпротивление приземен

Заземяването с ниска устойчивост се използва за големи електрически системи, където има висока инвестиция в капиталово оборудване или продължителна загуба на обслужване на оборудването, което има значително икономическо въздействие и не се използва често в системите за ниско напрежение, тъй като ограниченият ток на земната грешка е твърде нисък надеждно работете с прекъсвачи или предпазители. Това прави селективността на системата трудна за постигане. Освен това, заземяващите системи с ниско съпротивление не са подходящи за 4-жични товари и следователно не са били използвани в търговски приложения.

Резисторът е свързан от неутралната точка на системата към земята и обикновено е оразмерен, за да позволи да тече само 200А до 1200 ампера на ток на заземяване. Достатъчен ток трябва да протича така, че защитните устройства да могат да открият повредената верига и да я изключат, но не толкова, че да причиняват големи щети в точката на повреда.

Ниско съпротивление заземяване

Тъй като импедансът на заземяване е под формата на съпротивление, всяко преходно напрежение е бързо отложено и цялото преходно явление на пренапрежение вече не е приложимо. Макар че теоретично е възможно да се прилага в системи с ниско напрежение (напр. 480V), значителна част от напрежението на системата е спаднало през резистора за заземяване, няма достатъчно напрежение в дъгата, което принуждава тока да тече, за да бъде надеждно детектирана.

Поради тази причина ниско съпротивление заземяване не се използва за ниско напрежение системи (под 1000 волта линия линия).

Предимства

  1. Ограничава течения от фаза към земя до 200-400А.
  2. Намалява тока на тока и в известна степен ограничава опасностите от дъговидна светкавица, свързани единствено с условията на фазата на тока при арка.
  3. Може да ограничи механичните повреди и топлинните повреди на прекъснатите трансформатори и въртящи се намотки на машината.

Недостатъци:

  1. Не възпрепятства работата на устройства с прекалено високо напрежение.
  2. Не е необходима система за откриване на неизправности на земята.
  3. Може да се използва на системи със средно или високо напрежение.
  4. Изолацията на проводниците и предпазителите от пренапрежения трябва да се оценяват на базата на напрежението в мрежата. Фазово-неутрално натоварване трябва да се извършва чрез изолационен трансформатор.
  5. Използвани: До 400 ампера за 10 сек. Често се срещат на системи със средно напрежение.

Б. Висока устойчивост на заземяване

Високо-съпротивителното заземяване е почти идентично с ниското съпротивление със заземяване, с изключение на това, че честотата на тока на шума на земята обикновено е ограничена до 10 ампера или по-малко . Висококачественото заземяване постига две неща.

Първият е, че магнитутът на тока на шума на земята е достатъчно нисък, така че да няма значителни повреди в точката на повреда. Това означава, че повредената верига не трябва да бъде изключена, когато се появи повредата. Това означава, че след като възникне грешка, ние не знаем къде се намира грешката. В това отношение тя се изпълнява точно като неоправдана система.

Втората точка е, че може да се контролира преходното явление на пренапрежение, което се намира на незаземени системи, ако е проектирано правилно.

При условия на земна повреда съпротивлението трябва да преобладава над капацитета на зареждане на системата, но не и до точката, позволяваща прекалено голям ток, като по този начин се изключва непрекъсната работа.

Високо съпротивление заземяване

Системите за заземяване с висока устойчивост (HRG) ограничават тока на неизправност, когато една фаза на шорти или дъги на системата към земята, но на по-ниски нива от системите с ниска устойчивост.

В случай, че е налице повреда в заземяването, HRG обикновено ограничава тока до 5-10А.

HRG's са с постоянен ток, така че описанието на дадена единица не включва времеви рейтинг. За разлика от NGR, токовият ток на земя, преминаващ през HRG, обикновено няма значителна величина, за да доведе до работата на устройство с прекалено ток. Тъй като токът на земната неизправност не се прекъсва, трябва да бъде инсталирана система за откриване на неизправности на земята.

Тези системи включват байпасен контактор, прокаран през част от резистора, който импулсира (периодично се отваря и затваря). Когато контакторът е отворен, течният ток на земята преминава през целия резистор. Когато контакторът е затворен, част от резистора е заобиколена, което води до малко по-ниско съпротивление и малко по-висок ток на земната грешка.

За да се избегнат преходни пренапрежения, HRG резисторът трябва да бъде оразмерен така, че количеството ток на земната грешка, което устройството ще позволи да тече, надхвърля зарядния ток на електрическата система. Като правило, таксуващият ток се изчислява на 1А на 2000KVA на системния капацитет за нисковолтови системи и 2А на 2000KVA на капацитета на системата при 4, 16kV.

Тези предполагаеми такси на зареждане се увеличават, ако са налице супресители срещу пренапрежение. Всеки набор от потискащи устройства, инсталирани на ниско напрежение, води до приблизително 0.5А допълнителен заряден ток и всеки набор от потискащи устройства, инсталирани на система 4.16kV, добавя 1.5А допълнителен заряден ток.

Системата с капацитет 3000 KVA при 480 волта ще има прогнозен ток на зареждане от 1, 5 А.Добавете един комплект от потискащи удари, а общият заряден ток се увеличава с 0, 5 А до 2, 0 А. В тази система може да се използва стандартен резистор 5А. Повечето производители на резистори публикуват подробни таблици за изчисления, които могат да се използват за по-подробно определяне на тока на зареждане на електрическата система.

Предимства

  1. Позволява откриване на неизправности с висок импеданс при системи със слабо капацитивно свързване към земята
  2. Някои неизправности от фаза към земя се самоизчистват.
  3. Съпротивлението на неутралната точка може да бъде избрано, за да се ограничат възможните преходни преходи над 2, 5 пъти от максималното максимално напрежение.
  4. Ограничава токовете фаза-земя до 5-10А.
  5. Намалява тока на тока и по същество елиминира опасността от дъговидна светкавица, свързана само с условия на тока от фаза-земя.
  6. Ще отстрани механичните повреди и може да ограничи термичното увреждане на късите трансформатори и въртящите се намотки на машината.
  7. Предотвратява експлоатацията на устройства с прекалено ток, докато грешката не бъде установена (когато само една фаза се повреди на земята).
  8. Може да се използва на ниско напрежение или системи със средно напрежение до 5kV. Стандартът IEEE 141-1993 гласи, че "заземяването с висока устойчивост трябва да бъде ограничено до 5kV клас или по-ниски системи с токове на зареждане от около 5.5А или по-малко и не трябва да се опитва на 15kV системи, освен ако не се използва подходящо заземяване."
  9. Изолацията на проводниците и предпазителите от пренапрежения трябва да се оценяват на базата на напрежението в мрежата. Фазово-неутрално натоварване трябва да се извършва чрез изолационен трансформатор.

Недостатъци

  1. Генерира обширни токови сфери, когато се комбинира със силно или умерено капацитивно свързване към земята.
  2. Изисква система за откриване на неизправности на земята, за да уведоми инженера на съоръжението, че е настъпило състояние на повреда на земята.

Връх

4. Резонансна заземена система

Добавянето на индуктивна реактивност от неутралната точка на системата към земята е лесен метод за ограничаване на наличната заземяваща неизправност от нещо близо до максималния 3-фазен капацитет на късо съединение (хиляди ампери) до сравнително ниска стойност (от 200 до 800 ампера).

За да се ограничи реактивната част на тока на земната повреда в електрическата система, между неутралния трансформатор и заземителната система на станцията може да се свърже неутрален реактор.

Система, в която поне един от неутралите е свързан към земята през един

  1. Индуктивна реактивност.
  2. Петерсенска бобина / спираловидна спирала / неутрализатор на земната повреда.

Токът, генериран от реактивността по време на земна повреда, приблизително компенсира капацитивния компонент на еднофазния ток на земната аномалия, се нарича резонансна заземена система.

Системата едва ли е точно настроена, т.е. реактивният ток не е точно равен на капацитивния ток на земната повреда на системата.

Системата, в която индуктивният ток е малко по-голям от капацитивния ток на земната повреда, е компенсиран. Система, при която индуцираният ток на земната авария е малко по-малък от капацитивния ток на земната недостатъчност, е компенсиран.

Резонансно неутрално заземяване

Опитът показа обаче, че тази индуктивна реактивност към земя резонира с капацитета на шунт на системата към земя при условия на повреда на арка на земята и създава много високи преходни напрежения в системата. За да се контролират преходните напрежения, конструкцията трябва да позволява поне 60% от трифазния ток на късо съединение да протича под земята.

Пример - Реактор за заземяване 6000 ампера за система с 10 000 ампера трифазен капацитет за късо съединение. Поради голямата величина на текущата неизправност, необходима за контролиране на преходните напрежения, индуктивното заземяване рядко се използва в индустрията.

Петерсен смола

Петерсенската бобина е свързана между неутралната точка на системата и земята и е класифицирана така, че капацитивният ток в земната неизправност да бъде компенсиран от индуктивен ток, преминаващ през Петерсенската намотка . Ще остане малък остатъчен ток, но това е толкова малко, че всяка дъга между фазата на повреда и земята няма да се поддържа и грешката ще изгасне. Незначителни земни неизправности, като например счупен ивичен изолатор, могат да се държат на системата, без да се прекъсва доставката. Преходните повреди няма да доведат до прекъсвания на доставките.

Въпреки че стандартната "Peterson coil" не компенсира целия ток на земната повреда в мрежата поради наличието на резистивни загуби в линиите и намотките, сега е възможно да се приложи "компенсация на остатъчния ток" чрез впръскване на допълнителни 180 ° от фаза ток в неутрална чрез Peterson бобина. По този начин токът на неизправност се намалява до нула. Такива системи са известни като "Резонансно заземяване с остатъчна компенсация" и могат да се разглеждат като специален случай на реактивно заземяване.

Резонансното заземяване може да намали EPR до безопасно ниво. Това се дължи на факта, че Петерсенската бобина често може ефективно да действа като високочестотен импеданс NER, което значително ще намали всякакви земни повредени токове, а оттам и всякакви съответни опасности от EPR (напр. Напрежения при натиск, стъпкови напрежения и прехвърлени напрежения, включително опасности, телекомуникационни мрежи).

Предимства

  1. Малък реактивен ток на земната недостатъчност, независим от капацитета на фазата на земята на системата.
  2. Позволява откриване на неизправности с висок импеданс.

Недостатъци

  1. Риск от значителни загуби на активна земна повреда.
  2. Високи разходи, свързани.

Връх

5. Трансформатори за заземяване

В случаите, когато не е налице неутрална точка за неутрално заземяване (напр. За делта намотка), може да се използва заземителен трансформатор за осигуряване на връщаща пътека за еднофазни прекъсвачи.

Трансформатори за заземяване

В такива случаи импедансът на заземителния трансформатор може да бъде достатъчен да действа като ефективен импеданс на заземяване. Допълнителен импеданс може да бъде добавен в серия, ако е необходимо. Специален "зигзаг" трансформатор понякога се използва за заземяване на делта намотки, за да осигури нисък импеданс на нулева последователност и висок положителен и отрицателен последователен импеданс на тока на повреда.

Връх

заключение

Системите за заземяване на съпротивлението имат много предимства пред стабилно заземени системи, включително намаляване на опасността от аварийна светкавица, ограничаване на механичните и топлинни повреди, свързани с неизправности, и контролиране на преходните напрежения.

Системите за заземяване с висока устойчивост могат да се използват и за поддържане на непрекъснатост на обслужването и подпомагане при намирането на източника на неизправност.

При проектирането на система с резистори, инженерът по проектиране / консултиране трябва да вземе предвид специфичните изисквания за изолационни качества на проводниците, резистори на пренапрежения, дефектни монополярни прекъсвачи и метод за обслужване на фазово-неутрални товари.

Сравнение на системата за неутрално заземяване

състояниеБез основаниеТвърдо заземенНиската съпротивление е заземенаВисока съпротива приземнаРеактивно заземяване
Имунитет на преходни пренапреженияпо-лошодобредобренай-добротонай-доброто
73% Увеличение на напрежението при напрежение при състояние на повреда на линия-земябеденнай-добротодобребеден
Защитено оборудванепо-лошобеденПо-добренай-добротонай-доброто
Безопасност на персоналапо-лошоПо-добредобренай-добротонай-доброто
Надеждност на услугатапо-лошодобреПо-добренай-добротонай-доброто
Разходи за поддръжкапо-лошодобреПо-добренай-добротонай-доброто
Лесна за локализиране на първата земна повредапо-лошодобреПо-добренай-добротонай-доброто
Разрешава дизайнера да координира защитните устройстваНевъзможнодобреПо-добренай-добротонай-доброто
Намаляване на честотата на грешкитепо-лошоПо-добредобренай-добротонай-доброто
Осветително устройствоНеограничен ненутен типGrounded-neutraltypeНеограничен ненутен типНеограничен ненутен типНеограничен ненутен тип
Ток за повреда от фаза към земя в проценти от трифазен ток на неизправностПо-малко от 1%Различни, може да са 100% или повече5 до 20%По-малко от 1%5 до 25%

справка:

  • От Майкъл Д. Сейл, PE, GE Старши инженер по спецификация.
  • Стандарт IEEE 141-1993, "Препоръчителна практика за разпределение на електроенергия за промишлени предприятия"
  • Дон Селкърк, П. Ен, Саксън, Саскачеван Канада

Свързани електрически ръководства и статии

ТЪРСЕНЕ: Статии, софтуер и ръководства