Нейтраль — это… Определение, устройство и назначение

Энергетика — сложный производственный комплекс, состоящий из множества компонентов. Чтобы каждый элемент функционировал должным образом и выполнял возложенные на него задачи, требуются точные знания и понимание физических процессов, происходящих в электрическом оборудовании. Некоторые из них легко объяснить, поэтому мы рекомендуем вам ознакомиться с таким понятием, как «нейтральный».

Общее назначение нулевого провода в обмотках трансформатора

Нейтраль — это обычное соединение нулевой точки проводника в трехфазных трансформаторах или генераторах. На данный момент существует 4 основных типа атаки нулевой точки:

1. Изолированный. Для этого типа характерно отсутствие нейтрали. Основная схема подключения для представленной сети — треугольник. При однофазных замыканиях на землю на рабочих фазах изменений потребляемой мощности не обнаруживается. Аналогичный тип применяется в распределительных сетях 6-35 кВ.
2. Земля резонансная. Этот вариант предполагает использование заземления нулевой точки обмоток трансформатора или генератора через дугогасящие катушки или реакторы (DGK, DGR). Наличие специализированного оборудования компенсирует повышенный уровень тока, избегая более сложных межфазных повреждений.
3. Глухой на земле. Самый распространенный тип нейтрали, применяемый в жилых сетях. Обмотка трансформатора на стороне низкого напряжения выполнена с разомкнутой звездой, а нулевая точка заземлена через контур заземления трансформатора или трансформаторной подстанции. В случае короткого замыкания линии или однофазного замыкания создается потенциал относительно земли, который активирует срабатывающую защиту линии.
4. Эффективно на земле. Разновидность заземленной нейтрали, применяемая в высоковольтных сетях 110 кВ и выше. Нулевая точка силовых трансформаторов и потенциал повреждения заземлены. Для повышения эффективности защиты используется дополнительное оборудование — одноколонное заземляющее устройство нейтрали (ЗОН). Положение переключающего устройства определяется инструкцией по эксплуатации. Для распределительных сетей 6-35 кВ используется заземление через резистор низкого сопротивления.

Типы соединения обмоток силовых трансформаторов

Как отмечалось выше, нейтраль — это соединение нейтрального проводника трехфазного силового трансформатора или генератора. Чтобы определиться с типом заземления, достаточно взглянуть на схему электроснабжения оборудования. Для изолированной нейтрали схема подключения представляет собой треугольник.

Остальные варианты реализованы через заземление нулевого проводника на землю, ДГК, резистор низкого сопротивления. Последние в основном используются на подстанциях, которые преобразуют электрическую энергию высокого напряжения в энергию с низким потреблением. Концепция — звезда.

Изолированная нейтраль в электрических сетях

Применяется в распределительных сетях 6-35 кВ. Что касается физических проявлений изолированной нейтрали, то напряжение возрастает до линейного. Основное назначение этого типа связано со следующими пунктами:

1. Сеть не выключается, продолжает работать. Потребители, подключенные к фазам без короткого замыкания, перед отключением от сети используют однофазные приборы. В сетях 0,4 кВ дисбаланса напряжений нет, в сетях 6-35 он увеличивается до линейного.
2. Внедрение таких сетей обходится в несколько раз дешевле в обслуживании, что позволяет сэкономить значительные средства на распределении электроэнергии.
3. Высокая эксплуатационная надежность, особенно на воздушных линиях электропередачи. Падение ветки не отключит блок питания и не заставит его работать.

Основные недостатки изолированных сетей:

1. При однофазной схеме сеть продолжает работать, защиты не срабатывают, что иногда приводит к авариям с населением.
2. Наличие феррорезонансных процессов и появление реактивной мощности, ухудшающей качество электроэнергии.

Резистор и напряжение 110 кВ и выше: как исполнена нулевая точка?

Истинное заземление — это особый тип нейтрального проводника, подключаемый к специализированному оборудованию, применяемый в электроустановках выше 1 кВ. Для распределительных сетей используется вариант с заземлением с помощью резисторов с низким сопротивлением, которые обеспечивают немедленное отключение линии в случае однофазного замыкания на землю.

В линиях высокого напряжения 110 кВ и выше также используется нейтраль представленного типа, что обеспечивает быстрое срабатывание защиты. Для повышения чувствительности срабатывания «реле» на каждом силовом трансформаторе установлено специальное оборудование ЗОН. Одноколонный заземлитель нейтрали также обеспечивает защиту от перегрузки.

Заземление через низкоомные резисторы

Использование резисторов с низким сопротивлением считается идеальным решением для обеспечения безопасности людей в распределительных сетях, а также для поддержания изоляции кабельных линий. Реализация защит предполагает удаление нулевой точки на специализированное оборудование, имеющее меньшее омическое сопротивление и подающее сигнал на отключение линии. Блок питания отключается с минимальной задержкой, что является одним из плюсов. Другие включают:

• Второе: нет необходимости в дополнительных расчетах и ​​составлении карт режимов с ограниченными возможностями обзвона распределительных сетей.
• Во-первых, это нейтраль, которая при появлении «земли» точно определяет поврежденное направление и отключает нужную линию.

Важные недостатки такого типа заземления:

1. Не эффективен при высоких токах замыкания на землю, поскольку проблемы возникают на подстанциях, где установлены резисторы с низким сопротивлением.
2. Низкий КПД на воздушных линиях, а также на протяженных линиях. В первом случае малейшее приближение ветвей дерева отключит питание. Особенно актуально у потребителей 1-й особой категории, 1-й и 2-й.
3. Чрезмерные отключения, возникающие из-за некорректной работы защит (отсутствие АПВ), приводят к простоям в потреблении, материальным потерям энергоснабжающей организации.

Глухое заземление силовых трансформаторов на землю

Все, что подключено к распределительной сети 0,4 кВ, — это нейтраль с твердым заземлением. Представленный тип занимает особое место и роль с точки зрения безопасности. При появлении замыкания на массу срабатывает защита, в частности сгорает ПН-2 или выключается машина. Применительно к этой сети также разрабатывается защита электропроводки домов и квартир. Ярким примером является действие УЗО, обеспечивающего обнаружение токов утечки.

Основными преимуществами нейтрали такого типа являются:

1. Идеально подходит для распределения электроэнергии, гарантирует работу бытовых и специализированных однофазных / трехфазных приборов.
2. Схема защиты не требует специализированного и дорогостоящего оборудования. Технические средства, такие как предохранители или автоматические выключатели, могут легко справиться с замыканием на землю.

К недостаткам можно отнести:

1. Защита нечувствительна к коротким замыканиям на большие расстояния. Необходимо точно рассчитать омическое сопротивление контура нулевой фазы и правильный выбор переключателей или предохранителей.
2. При отсутствии замыкания на землю срабатывания не происходит. Это представляет опасность для человека, которая устраняется применением изолированных проводов.

Резонансно-заземленные или компенсированные нейтрали

Резонансные заземленные нейтрали в основном используются в распределительных сетях напряжением 6-35 кВ, в которых схема подключения осуществляется по кабельным линиям. Подключение нулевой точки осуществляется с помощью специальных поршней или регулируемых трансформаторов РУОМ. Такая система позволяет определять индуктивность в сети при однофазном КЗ, что обеспечивает компенсацию уровня тока.

Нейтраль этого типа снижает риск аварии, переход от однофазной к межфазной цепи. Преимущества для напряжения 6-35 кВ:

1. Главное преимущество связано с предназначением оборудования. Высокая степень защиты изоляции кабельных линий при соответствующей настройке.

Недостатками сети с нейтралью такого типа являются:

1. Сложность настройки. Может произойти недостаточная или чрезмерная компенсация, что помешает правильному использованию оборудования. Для совмещения необходимо рассчитать индуктивность токов исходя из длины линии, мощности трансформаторов. При изменении схемы или добавлении силового оборудования поршневые трансформаторы не всегда выполняют поставленные задачи.
2. Неправильно настроенное оборудование и высокий износ кабельных линий приводят к цепной реакции, в результате которой выходят из строя несколько слабых участков сети.
3. Повышенные технические потери, возникающие при эксплуатации, а также проблемы с безопасностью. Компенсация тока подстанции реализована по отношению к земле.
4. Невозможность определить линию, на которой произошло короткое замыкание. Процесс выбора источника питания заземления осуществляется путем сравнения гармонических токов, что не всегда считается эффективным средством получения достоверной информации.

Нулевой проводник и дугогасящая катушка, реактор

Разница между резонансной нейтралью и заземлением зависит от используемого оборудования. Как отмечалось выше, нулевая точка может быть размещена на катушке гашения дуги плунжерного типа или на управляемом реакторе. Основные отличия связаны со следующими моментами:

1. DGK берет на себя компенсацию через отключенную систему поршневых трансформаторов. Настройка осуществляется службой релейной защиты путем расчетов реальной сети. В случае замыкания на землю ток компенсируется в соответствии с индуктивностью. Процесс нерегулируемый и нерегулируемый, что является неприятным моментом в случае появления «земли» в нескольких местах на разных линиях.
2. ГДР — более современный прибор, предполагающий использование автоматических систем определения индуктивности сети. Среди популярных вариантов считаются балласты типа РУОМ с настройкой САМУР. Опрос осуществляется в реальном времени, что обеспечивает работу даже при множественных замыканиях на землю.

Неважно, надежно ли заземлена нейтраль или изолирована, использование всех типов найдет место в современной электроэнергетике. А знание особенностей позволит понять физическую суть проблемы.