Материал: Электроснабжение. учебно-методическое пособие. Сергеев В.А., Мамонтов Д.А

3.Не допускается одновременное измерение тока и напряжения на обоих каналах СН1 и СН2 виртуального осциллографа PCS1000A.

4.При необходимости перезагрузки или отключения ноутбука в процессе выполнения работы следует помнить, что напряжение на его розетке питания сохраняется даже при отключении входного выключателя QF1 и QF2.

8.При одновременной работе с двумя входами виртуального осциллографа СН1 и СН2 при измерении двух мгновенных значений напряжений и токов следует убедиться, что обе измеряемые цепи гальванически не связаны, т.е. включенный между ними вольтметр покажет напряжение, равное нулю.

9.Студенты, нарушающие дисциплину, настоящие правила и инструкцию по технике безопасности при работе в лаборатории, отстраняются от лабораторных работ.

6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 РЕЖИМЫ РАБОТЫ НЕЙТРАЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью настоящей лабораторной работы является изучение влияния способа заземления нейтрали электроустановок напряжением до 1 кВ и свыше 1 кВ на надежность работы системы электроснабжения.

2. КРАТКИЕТЕОРЕТИЧЕСКИЕПОЯСНЕНИЯ

2.1.Общие сведения о существующих способах заземления нейтрали электроустановок

В настоящей лабораторной работе рассматриваются встречающиеся на практике способы соединения нейтральной точки (далее - нейтрали) источников электрической энергии (генераторов, трансформаторов и др. устройств) в 3-х фазных электрических сетях переменного тока с землей.

К числу таких систем относятся:

1)система с изолированной нейтралью, т.е. нейтраль нормально не соединенная с землей (рис. 1а);

2)резонансно-заземленная (компенсированная) система, т.е. система, заземленная через дугогасящую катушку без сердечника (рис. 1б);

3)система с заземленной нейтралью (соединение с землей через активное сопротивление или глухое заземление нейтрали на землю) (рис. 1в, 1г). Короткое замыкание нейтрали на землю принято называть глухим или металлическим замыканием (соединением с землей).

7

В соответствии с рекомендациями МЭК (Международной электротехнической комиссии) различают:

1)системы с эффективно заземленной нейтралью, когда коэффициент заземления не превышает 80 %;

2)системы с неэффективно заземленной нейтралью, когда коэффициент заземления больше 80 %.

Здесь и далее под коэффициентом заземления понимается отношение наивысшего напряжения, возникающего при однофазном коротком замыкании на землю на неповрежденной (далее – “здоровой”) фазе к междуфазному (линейному) напряжению, выраженное в процентах. Коэффициент заземления определяет выбор того или иного уровня изоляции электроустановок.

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы или аппараты, имеющие большое сопротивление (приборы сигнализации, измерения, защиты, дугогасящие реакторы, трансформаторы напряжения и другие аппараты).

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, например, через трансформаторы тока.

Выбор того или иного режима нейтрали электроустановок является результатом учета многих технико-экономических факторов конкретной системы электроснабжения.

При выборе способа заземления нейтрали должны учитываться следующие общие требования к эксплуатации электросетей высоких напряжений:

1)надежность работы электрических сетей;

2)бесперебойность электроснабжения приемников электроэнергии;

8

3)экономичность системы;

4)возможность устранения опасных перенапряжений;

5)ограничение электромагнитного влияния на линии

связи;

6)безопасность системы;

7)возможность дальнейшего развития системы без значительной реконструкции.

Рис. 1.1. Способы заземления нейтрали:

а) изолированная нейтраль; б) нейтраль, заземленная через дугогасящую катушку P (резонансное заземление); в) глухо заземлённая нейтраль; г) нейтраль, заземленная через активное сопротивление (эффективно-заземлённая нейтраль)

Чтобы определить, в какой степени тот или иной способ заземления нейтрали удовлетворяет указанным выше требованиям рассмотрим нормальный и аварийные режимы работы трехфазной системы при различных способах заземления нейтрали питающего трансформатора.

Наиболее частым видом повреждений в современных системах электроснабжения является однофазное короткое замыкание на землю (около 2/3 всех повреждений) –

9

случайное электрическое соединение с землей находящихся под напряжением частей электроустановки с заземленными конструктивными частями или непосредственно с землей. Ток, проходящий через землю в месте замыкания, называется током однофазного замыкания на землю. В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) /3/ электроустановки напряжением свыше 1000 В подразделяются на: электроустановки с большими токами замыкания на землю, в которых ток однофазного короткого замыкания на землю превышает 500 А, и установки с малым током замыкания на землю, в которых ток однофазного короткого замыкания на землю менее 500 А.

Однофазное замыкание на землю нарушает симметрию электрической системы, при этом в зависимости от способа заземления нейтрали, системы по-разному реагируют на однофазное замыкание на землю.

Расчетная схема замещения 3-х фазной 4-х проводной (в общем случае) симметричной системы электроснабжения для рабочих и аварийных режимов строится единым образом на основе следующих допущений:

1)система питающих напряжений источника 3-х фазного переменного напряжения рабочей частоты 50 Гц предполагается симметричной, т.е. содержащей лишь первые гармоники (прямая последовательность напряжений);

2)источник напряжения предполагается бесконечно большим по мощности и обладающим малым внутренним сопротивлением, что позволяет не учитывать падения напряжения от токов, протекающих по обмоткам питающего генератора (трансформатора);

3)распределенные активные и реактивные параметры линии (емкость и сопротивление изоляции по отношению к земле) условно могут быть представлены в виде

сосредоточенных эквивалентных емкостей и активных сопротивлений фаз;

10