Потоков реактивной мощности

 

Выражение для продольной составляющей падения напряжения в линии показывает, что падение напряжения зависит от потоков как активной, так и реактивной мощности.

Возможности регулировать активную мощность в целях регулирования напряжения не существует – потребитель должен получить всю необходимую ему для нормальной работы активную мощность.

С другой стороны в питающих сетях, где реактивные погонные сопротивления больше активных, именно произведение  во многом определяет падение напряжения в линиях. Следовательно, целесообразны мероприятия по снижению потоков реактивной мощности в питающих сетях.

Для изменения потоков реактивной мощности применяют компенсирующие устройства, устанавливая некоторые из них в сетях ЭЭС и оговаривая режим потребления реактивной мощности в договорах на пользование электроэнергией с потребителями:

1-батареи конденсаторов (БК);

2-синхронные компенсаторы (СК);

3-синхронные двигатели (СД);

4-статические источники реактивной мощности (ИРМ).

 

Режимы заземления нейтралей в электрических сетях

Общие положения

 

Трехфазные электрические сети можно рассматривать как совокупность трех одинаковых однофазных цепей, объединяемых в единую связанную систему через обмотки электрических машин - генераторов, трансформаторов, двигателей.

Основными способами соединения обмоток в трехфазных сетях являются "звезда" и "треугольник". При соединении обмоток в "звезду" общую точку принято называть "нейтраль".

ПУЭ устанавливают различные режимы работы нейтралей электрических сетей определенных диапазонов напряжений, в соответствии с которыми определяются режимы работы нейтралей (нейтральных точек) отдельных электрических аппаратов и число токопроводящих жил кабелей и проводов фаз воздушных линий электропередач.

Для выполнения заземления используется заземляющее устройство, представляющее собой совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Преднамеренное соединение с заземляющим устройством какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения ее работы, называют рабочим заземлением.

Заземляющее устройство, кроме рабочего заземления, позволяет осуществить и другие виды заземления:

защитное - заземление металлических нетоковедущих частей и вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока из соображений безопасности людей;

грозозащитное - заземление разрядников и молниеотводов.

Отметим, что в качестве защитного мероприятия широко используется " зануление " - преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с нулевым проводом четырехпроводных трехфазных сетей 0,4 кВ. Это мероприятие дополняет защитное заземление не заменяя его, поскольку механизмы достижения положительного эффекта различны - заземление ограничивает потенциал прикосновения при повреждении изоляции электроприемника, а зануление обеспечивает отключение электроустановки с поврежденной изоляцией основной защитой участка сети.

Для обеспечения безопасности электроустановок бытового назначения при напряжении 0,4 кВ все большее распространение находят специальные устройства " защитноеотключение ", которые позволяют производить отключение потенциально опасных участков сети при определенном снижении уровня изоляции, не дожидаясь собственно аварийной ситуации.

Принцип действия УЗО, как защитного выключателя, реагирующего на токи утечки, поясняется схемой рис.2.32.

 

Рис. 2.32. Принципиальная схема устройства защитного отключения

 

До тех пор, пока утечка отсутствует, т.е. нет пробоя, или повреждения изоляции электроприемника, или нет прямого прикосновения человека к токоведущим частям, токи в прямом (1) и обратном (2) проводниках нагрузки (3) равны и наводят в магнитном сердечнике (4) трансформатора тока УЗО равные, но встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2, в результате чего ток во вторичной обмотке (5) равен нулю и не вызывает срабатывание чувствительного элемента – магнитоэлектрической защелки (6).

При возникновении утечки, например в случае прикосновения человека к фазному проводнику, баланс токов и магнитных потоков нарушается.

 

Во вторичной обмотке (5) появляется ток небаланса , который вызывает срабатывание защелки (6), воздействующей в свою очередь на механизм расцепителя (7) и контактную систему (8).

Электромеханическая система УЗО рассчитывается на срабатывание при определенных значениях – "уставках" тока утечки. Наиболее широко применяются УЗО с уставками 10, 30, 100 мА.

Вторым направлением повышения безопасности сетей жилых зданий является переход на европейский стандарт - пятипроводную сеть - с разделением рабочего и защитного проводников.

В настоящее время в ПУЭ включены следующие определения:

п.1.7.17. Защитным проводником (РЕ) в электроустановках называется проводник, применяемый для защиты от поражения людей и животных электрическим током. В электроустановках до 1 кВ защитный проводник, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора, называется нулевым защитным проводником.

п.1.7.18. Нулевым рабочим проводником (N) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, используемый для питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока.

Совмещенным нулевым защитным и нулевым рабочим проводником (PEN) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, сочетающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.

Способ заземления нейтрали практически не сказывается на нормальном режиме работы сети, но при повреждениях фазной изоляции оказывает решающее влияние на режим работы сети.

Вопросы выбора режима заземления нейтрали электрической сети оказывают сильное влияние на важнейшие характеристики систем электроснабжения:

1. Безопасность эксплуатации электроустановок;

2. Надежность электроснабжения;

3. Стоимость электроустановок, прежде всего воздушных и кабельных линий;

4. На величину тока замыкания на землю и размеры разрушений, вызываемых им в месте повреждения;

5. На величины напряжений фаз относительно земли и связанные с ними условия работы изоляции;

6. На работу проводов связи, ТИ и ТУ, цепей автоблокировки железных дорог и т.д.

Величина тока замыкания на землю, в свою очередь, определяет требования, предъявляемые к заземляющим устройствам электроустановок и релейной защите от замыканий на землю.

Известно основное формальное разделение электроустановок с точки зрения безопасности и организации эксплуатации: электроустановки до и выше 1000 В.

Для удобства выработки формальных требований к электроустановкам и сетям с точки зрения их реакции на самый распространенный вид ненормальных и аварийных режимов – однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) - все электрические сети делятся также на две группы:

· сети с большим током замыкания на землю

· сети с малым током замыкания на землю.

В качестве условной границы раздела принята величина такого тока, равная 500 А.

Принципиальное отличие выделенных групп состоит в их реакции на ОЗЗ:

· сети с большим током ОЗЗ требуют по возможности более быстрого отключения места повреждения действием на выключатели токовых защит;

· сети с малым током замыкания на землю, кроме особой группы сетей, работающих в особо опасных условиях, могут продолжать свою работу в течение некоторого времени или до отыскания места повреждения.

По условиям работы изоляции эффективность заземления нейтрали удобно характеризовать отношением максимального напряжения неповрежденной фазы относительно земли при замыкании на землю U _фз к нормальному фазному напряжению U _ф. Это отношение называется коэффициентом эффективности заземления нейтрали k _з:

.

(2.14)

В настоящее время ПУЭ выделяют режимы заземления нейтралей сетей, приведенные в табл.2.8.

 

Таблица 2.8. Области применения режимов заземления нейтралей сетей по ПУЭ

 

Вид заземления нейтрали сети	Область применения	k з, ф-ла (2.14)	Ток ОЗЗ
глухозаземленная	– сети до 1000 В (большой ток ОЗЗ)	1	Большой
изолированная	– сети 6, 10, 35 кВ	√3=1,73	Малый
компенсированная (резонансная)
высокоомная резистивная
низкоомная резистивная			Большой
эффективно заземленная	- сети 110 кВ и выше	<1,4	Большой

 

Выбор глухозаземленного режима работы нейтрали для самых распространенных сетей 0,4 кВ продиктован двумя основными соображениями:

· большой долей относительно маломощных однофазных электроприемников;

· соображениями безопасности эксплуатации электрических сетей, в зоне действия которых может находится большое число людей, в т.ч. не подготовленных к эксплуатации электроустановок.

В нашем курсе на этом классе сетей более подробно останавливаться не будем.

В России, согласно п. 1.2.16 последней редакции ПУЭ, введенных в действие с 1 января 2003 г., "...работа электрических сетей напряжением 3-35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор". Таким образом, сейчас в сетях 6-35 кВ в России формально разрешены к применению все существующие способы заземления нейтрали, кроме глухого заземления. Отметим, что, несмотря на это, в России имеется опыт применения глухого заземления нейтрали в некоторых сетях 35 кВ, например, кабельная сеть 35 кВ электроснабжения г. Кронштадта. Такое решение было сознательно принято проектным институтом в связи с тем, что ток однофазного замыкания в этой сети составляет около 600 А. Компенсация в данном случае малоэффективна, а иных надежных технических решений на момент проектирования и монтажа сети в России не существовало.