База знаний

Расчёт резистивного заземления нейтрали

Резистивное заземление нейтрали сети — это преднамеренное электрическое соединение нейтрали генератора или специального заземляющего трансформатора с заземляющим устройством через активное сопротивление с целью подавления дуговых перенапряжений и феррорезонансных явлений при однофазном замыкании на землю.

Подключение резистора к фильтру нулевой последовательности

Резистивное заземление является самым распространённым режимом в сетях СН за рубежом. С годами этот режим получает всё большее распространение и у нас. С чего начать, если принято решение о реализации такого режима в вашей сети? Попытаемся разобраться с этим вопросом, детально показав не только методику расчёта, но и отработав её на примере.

СОДЕРЖАНИЕ:

  1. Особенности резистивного заземления.
  2. Как выбрать резистор для высокоомного заземления нейтрали.
  3. Как выбрать резистор для низкоомного заземления нейтрали.
  4. На что нужно обратить внимание при расчёте.

1. Особенности резистивного заземления

В предыдущем материале⎘ мы выделили основные факторы, от которых зависит выбор режима заземления нейтрали сети среднего напряжения. Как показывает опыт проектирования, на федеральном уровне не существует систематизированного способа решения данного вопроса, а сетевые и нефтегазовые компании используют индивидуальный подход по выбору нужного режима. И самые передовые из них идут по пути резистивного заземления нейтрали!

ДОСТОИНСТВА СЕТЕЙ С РЕЗИСТИВНЫМ ЗАЗЕМЛЕНИЕМ НЕЙТРАЛИ:
  1. отсутствие дуговых перенапряжений;
  2. исключение повреждений измерительных ТН из-за феррорезонансных явлений;
  3. простая реализация релейной защиты;
  4. отсутствие необходимости в немедленном отключении ОЗЗ (при высокоомном заземлении нейтрали);
  5. относительная электробезопасность (при низкоомном заземлении нейтрали с отключением места повреждения).
НЕДОСТАТКИ СЕТЕЙ С РЕЗИСТИВНЫМ ЗАЗЕМЛЕНИЕМ НЕЙТРАЛИ:
  1. необходимость отключения ОЗЗ (при низкоомном заземлении);
  2. увеличение тока в месте повреждения (при низкоомном заземлении).

Как уже становится понятно, резисторы подразделяют на высокоомные и низкоомные. Хотя это разделение достаточно условно. Важно понимать основные аспекты: при высокоомном заземлении искусственно создаётся малый ток замыкания на землю, при низкоомном — большой; высокоомное заземление не требует немедленного отключения повреждения, низкоомное — предполагает это; высокоомное заземление может выполняться только при ΣIс≤10А⎘, низкоомное — рекомендуется при больших значениях суммарных ёмкостных токов сети.

2. Как выбрать резистор для высокоомного заземления нейтрали

Высокоомное резистивное заземление нейтрали сети — это такое соединение нейтрали с заземляющим устройством, при котором создаётся активный ток, обеспечивающий длительную работу сети с ОЗЗ (на время поиска и отключения повреждённого участка) без перенапряжений и феррорезонанса.

Электрическая схема сети, заземлённой через резистор
Электрическая схема сети, заземлённой через резистор

Резистор можно подключить к трансформатору со схемой соединения Yн/Δ: в нейтраль обмотки ВН (а) или во вторичную обмотку разомкнутого треугольника (б). Во втором случае магнитопровод трансформатора должен быть броневой конструкции.

Основные параметры резисторов: номинальное сопротивление Rном, номинальная мощность Pном, номинальное напряжение сети UВН, климатическое исполнение и категория размещения.

Обязательные условия при расчёте

IC ≤ 10A, (1)

IR ≥ IC, (2)

где IC — суммарный ёмкостный ток на секцию, расчёт см. здесь⎘.

Расчёт сопротивления резистора

для схемы а)

RN ≤ UВН / (√3*IC), (3)

для схемы б)

RΔ ≤ 27*UВН / (√3*K2*IC), (4)

где

K = UВН / UНН. (5)

Расчетная мощность трансформатора заземления нейтрали и резистора

S(P)ном ≥ UВН2 / (3RN) = (3UНН)2 / RΔ. (6)

Значение тока, протекающего через резистор в режиме ОЗЗ,

IRN = UВН / (√3*RN), (7)

I = 3UНН / RΔ. (8)

Итоговый ток однофазного замыкания на землю

Iозз = √(IR2+IС2) ≥ √2*IС. (9)

Характеристики некоторых резисторов можно найти в Руководящих указаниях [2]

Таблица 1. Расчёт высокоомного заземления нейтрали
Наименование
оборудования
UВН, кВ UНН, кВ Iс, А Тип
схемы
Резистор Трансформатор Iозз, А
Rрасч,
Ом
Rном,
Ом
Pном,
кВт
IR, А Sрасч,
кВА
Sном,
кВА
962.25 37 6.39 37 8.40

Таблицу можно редактировать. В результатах таблицы по умолчанию сделаны ошибки. Дважды нажмите «Выполнить расчёт» и ошибки будут исправлены. Для возвращения к исходному документу просто обновите страницу

3. Как выбрать резистор для низкоомного заземления нейтрали

Низкоомное резистивное заземление нейтрали сети — это такое соединение нейтрали с заземляющим устройством, при котором создаётся активный ток, ограничивающий дуговые перенапряжения, а также обеспечивающий быстрое и селективное отключение ОЗЗ и максимальный охват обмоток трансформаторов защитой от ОЗЗ.

Электрическая схема сети, заземлённой через резистор
Электрическая схема сети, заземлённой через резистор

Резистор подключается к нейтрали обмотки ВН трансформатора со схемой соединения Yн/Δ или к нулевой точке специального фильтра нулевой последовательности ФНП. В сетях 6-10 кВ предпочтительным является второй вариант подключения.

Обязательное условие

IR ≥ 2*IC. (10)

Необязательное условие

IC > 10A. (11)

Расчёт сопротивления резистора

RN ≤ UВН / (√3*IСЗ.max). (12)

C учётом того, что

IСЗ.max = КЧНБР*IC, (13)

где

КЧ — коэффициент чувствительности защит,

КН — коэффициент надёжности,

КБР — коэффициент броска ёмкостного тока в момент возникновения ОЗЗ,

выражение по определению сопротивления можно упростить

RN ≤ UВН / (√3*(2..4IС)). (14)

Значение тока, протекающего через резистор в режиме ОЗЗ

IR = UВН / (√3*RN). (15)

Итоговый ток однофазного замыкания на землю

Iозз = √(IR2+IС2) ≥ √5*IС. (16)

Расчетная мощность трансформатора заземления нейтрали и резистора

S(P)ном = UВН*IR / √3. (17)

Полученное значение мощности трасформатора (фильтра) можно определить, как импульсное (максимальное в течение 10 с), т.к. условие работы данного оборудования — кратковременное.

Если время ОЗЗ ограниченно, то мощность трансформатора может быть принята меньшей, с учетом его перегрузки, но выбор мощности в этом случае будет зависеть от перегрузочной способности конкретного типа трансформатора.

Например, если определено, что время протекания тока через обмотку трасформатора не превысит 4 с, то значение тока через резистор можно определить по выражению

IR,4 = √(10/4)*IR / 3, (18)

где учтено, что по фазам обмотки ВН трансформатора в режиме ОЗЗ протекают одинаковые по величине токи, равные одной трети тока через нейтраль.

Мощность трансформатора тогда будет

Sном ≥ uк/100*√3*UВН*IR,4. (19)

Таблица 2. Расчёт низкоомного заземления нейтрали
Наименование
оборудования
UВН, кВ Iс, А Резистор Трансформатор Iозз, А
Rрасч,
Ом
Rном,
Ом
IR, А Pном,
кВт
Sрасч,
кВА
uк, % Sрасч,4,
кВА
Sном,
кВА
38.91 190.00 1111 1111 77 193.50

Таблицу можно редактировать. В результатах таблицы по умолчанию сделаны ошибки. Дважды нажмите «Выполнить расчёт» и ошибки будут исправлены. Для возвращения к исходному документу просто обновите страницу

4. На что нужно обратить внимание при расчёте

Голубым цветом залиты изменяемые ячейки. Значения токов выводятся с зелёной или красной заливкой — при соответствии или несоответствии исходным условиям (2), (9), (10), (16).

Сопротивление резистора следует выбирать из предлагаемого номенклатурного ряда номиналом меньше полученного расчётного значения, номинальную мощность трансформатора — больше расчётной.

Дробные числа нужно писать через точку.

ВЫВОД

В настоящее время выполнено не так много проектов по включению резисторов в нейтраль отечественных сетей. И методики по внедрению этого оборудования ограничиваются лишь отраслевыми стандартами. Этой статьёй мы попытались оказать посильную помощь проектировщику в выборе резисторов, сославшись на существующие правила и показав их жизнеспособность.

При выборе резисторов обязательно обращайте внимание на их габариты, вес и условия их работы. Помните, что высокоомные резисторы предназначены для длительного включения, поэтому требуют значительных условий по охлаждению, следовательно, чаще вынуждены устанавливаться на ОРУ. Низкоомные резисторы, или резисторы кратковременного включения, преимущественно монтируются в помещении.

Заказать подобный расчёт можно через форму обратной связи на сайте

РЕКОМЕНДУЕМ К ПРОЧТЕНИЮ

  • Энергетик
  • 02 февраля 2024

Расчёт ёмкостных токов замыкания на землю и выбор ДГР

Подробнее

  • Энергетик
  • 29 февраля 2024

Изолированная нейтраль обречена на исчезновение

Подробнее

Сверхпроводник

Моделирование подстанции

Представляем вашему вниманию видеообзор сборки нашей подстанции

Смотреть
Пройди тестирование —
проверь свои знания в сфере
энергетики
Пройти тест
Лучшее, что Вы можете сделать для нас, выразив благодарность, — это подписаться на наш телеграм-канал
Обратная связь через Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
©2024. Энергетик.ру — все права защищены