Электротехнические установки напряжением выше 1 кВ соглас но Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) разделяются на установки с большими токами замыкания на землю (сила тока однофазного замыкания на землю превышает 500 А) и установки с малыми токами замыкания на землю (сила тока однофазного замыкания на землю меньше или равна 500 А).
В установках с большими токами замыкания на землю нейтрали присоединены к заземляющим устройствам непосредственно или через малые сопротивления. Такие установки называются установки с глухозаземленной нейтралью.
В установках, имеющих малые токи замыкания на землю, нейтрали присоединены к заземляющим устройствам через элементы с большими сопротивлениями. Такие установки называются установ ки с изолированной нейтралью.
В установках с глухозаземленной нейтралью всякое замыкание на землю является коротким замыканием и сопровождается большим током.
В установках с изолированной нейтралью замыкание одной из фаз на землю не является коротким замыканием (КЗ). Прохождение тока через место замыкания обусловлено проводимостями (в основном ёмкостными) фаз относительно земли.
В электрических сетях ЕЭС России приняты следующие режимы работы нейтрали:
- электрические сети с номинальными напряжениями 6... 35 кВ работают с малыми токами замыкания на землю;
- при небольших емкостных токах замыкания на землю - с изолированными нейтралями;
- при определенных превышениях значений емкостных токов - с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор.
Если в одной из фаз трехфазной системы, работающей с изолированной нейтралью, произошло замыкание на землю, то напряжение её по отношению к земле станет равным нулю, а напряжение остальных фаз по отношению к земле станет равным линейному, т. е. увеличится в √З раз. Ток замыкания на землю будет небольшим, поскольку вследствие изоляции нейтрали отсутствует замкнутый контур для его прохождения. Ток замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью будет небольшим и не вызовет аварийного отключения линии. Таким образом, изоляция нейтрали источника питания обеспечивает надежность электроснабжения, так как не отражается на работе потребителей.
Однако в сетях с большими емкостными токами на землю (особенно в кабельных сетях) в месте замыкания возникает перемежающаяся дуга, которая периодически гаснет и вновь зажигается, что наводит в контуре с активными, индуктивными и емкостными элементами э.д.с, превышающие номинальные напряжения в 2,5...3 раза. Такие напряжения в системе при однофазном замыкании на землю недопустимы. Чтобы предотвратить возникновение перемежающихся дуг между нейтралью и землей включают индуктивную катушку с регулируемым сопротивлением.
Поэтому, хотя и разрешается работа сети с изолированной нейтралью при замыкании фазы на землю, его требуется немедленно обнаружить и устранить.
Электрические сети с номинальным напряжением 110 кВ и выше работают с большими токами замыкания на землю (с эффективно заземленными нейтралями).
Замыкание одной фазы на землю при глухозаземленной нейтрали
является однофазным коротким замыканием, при котором возникает значительный ток. Напряжение фаз по отношению к земле при любых режимах не выше фазного номинального напряжения. Исключаются перемежающие дуги. Однофазные замыкания на землю обнаруживаются по большим токам и отключаются автоматически.
4.2. Режим работы нейтрали в установках напряжением до 1 кВ
Электроустановки напряжением до 1 кВ работают как с глухозаземленной (четырёхпроводные сети), так и с изолированной (трёх- проводные сети) нейтралью.
Рис. 4.1. Схема четырехпроводной сети напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью трансформатора и занулением оборудования
В наиболее распространенных четырехпроводных сетях напряже нием до 380 В, общих для силовых и осветительных электроприемников, нейтраль и нейтральный провод обязательно заземляются. Это вызвано тем, что контроль изоляции нейтрального провода относительно земли практически неосуществим. Нейтральный провод, не имеющий заземления, с неустраненными скрытыми дефектами изоляции представляет собой пожарную опасность, так как при однофазном замыкании на землю образуется петля для протекания тока КЗ через нейтральный провод (рис. 4.1.) При относительно малом сечении нейтрального провода этот ток может вызвать значительный его перегрев и возгорание.
В четырёхпроводных сетях необходимо также осуществить заземление всего оборудования на заземлённую нейтраль. Безопасность при этом обеспечивается немедленным автоматическим отключением аварийного участка при протекании большого тока металлического КЗ.
