Перекос фаз и чем он опасен. его суть и какие приборы обеспечивают защиту

Назначение

При соединении обмоток генератора и приёмника электроэнергии по схеме «звезда» фазное напряжение зависит от подключаемой к каждой фазе нагрузки. В случае подключения, например, трёхфазного двигателя, нагрузка будет симметричной, и напряжение между нейтральными точками генератора и двигателя будет равно нулю. Однако, в случае, если к каждой фазе подключается разная нагрузка, в системе возникнет так называемое напряжение смещения нейтрали, которое вызовет несимметрию напряжений нагрузки. На практике это может привести к тому, что часть потребителей будет иметь пониженное напряжение, а часть повышенное. Пониженное напряжение приводит к некорректной работе подключённых электроустановок, а повышенное может, кроме этого, привести к повреждению электрооборудования или возникновению пожара.
Соединение нейтральных точек генератора и приёмника электроэнергии нейтральным проводом позволяет снизить напряжение смещения нейтрали практически до нуля и выровнять фазные напряжения на приёмнике электроэнергии. Небольшое напряжение будет обусловлено только сопротивлением нулевого провода.

Правила подключения нейтрального провода и заземления

Зная возможные схемы подключения заземления и нулевого провода можно говорить о правилах и требованиях к их подключению. Ведь они хоть и не значительно, но разняться. Кроме того, мы надеемся, что объясним часто встречающийся вопрос зачем заземлять нулевой провод.

Прежде всего поговорим о системе ТТ. Согласно п.1.7.59 ПУЭ данная система может применяться только в исключительных случаях, когда не одна из систем TN не может обеспечить должный уровень защиты.

  • Но и для системы TN все не так просто. Согласно п.1.7.61 ПУЭ на вводе в здание или в электроустановку они должны иметь повторное заземление. Давайте разберемся зачем это необходимо.
  • В системе TN как мы уже знаем, нулевой и защитный проводники монтируются одним проводом. В случае обрыва этого совместного провода получается, что нулевой и защитный провод образуют единое целое. Ведь они не соединены с землей.
  • Если у нас нет соединения с землей, то как мы уже знаем при включении любого электроприбора или даже лампочки нулевой провод оказывается под фазным напряжением.
  • Но для системы TN нулевой и фазный провод частично или полностью объединены. То есть провод заземления тоже оказывается под фазным напряжением. А фазный провод у нас подключен к корпусу нашей стиральной машины, фена, холодильника и другого электрооборудования. Выходит, и на их корпусе появится фазное напряжение. И при прикосновении к ним вы получите удар электрическим током.

Зачем выполнять повторное заземление?

  • Именно исходя из этих соображений повторное заземление нулевого провода по ПУЭ для систем TN обязательно. Ведь такое повторное заземление снижает риск подобных случаев. А если оно выполнено у всех электропотребителей, то вероятность подобных случаев становится еще ниже.
  • Кроме того, нормы ПУЭ в многоэтажных зданиях требуют присоединения PEN шины к шине уравнивания потенциалов, которая согласно п.1.7.82 ПУЭ должна соединяться со всеми заземленными проводниками в доме.
  • Отдельные требования ПУЭ предъявляет к потребителям, которые подключены к электрической сети при помощи воздушной линии. Контур повторного заземления нулевого провода и заземления для таких потребителей должен быть оборудован согласно п.17.101 и 1.7.102 ПУЭ.
  • Для таких потребителей нормируется не только сопротивление искусственного заземлителя, но и предъявляются требования к его материалу, а также сечению и толщине. Ведь на воздушных линиях обрыв одного провода значительно более вероятно.

Принцип работы нулевого провода

Электроэнергия приходит к потребителям от трансформатора напряжения, которая способна преобразовать напряжение промышленной сети в 380 вольт. Вторичная обмотка трансформатора соединена по схеме «звезда», т. е. три провода соединяются в одной точке «ноль». Второй конец высоковольтных проводов выводится на клеммы под названиями А, B и С.

Соединённые вместе концы в точке «ноль» подключаются к контуру заземления в подстанции. Там же происходит и разделение высоковольтного провода нулевого сопротивления на:

  • защитный РЕ-проводник (окрашивается в жёлто-зелёный цвет);
  • рабочий ноль (окрашивается синим цветом).

По описанной выше схеме работает система электроснабжения в новостройках. Она именуется, как система TN-S. В распределительном щите здания электрики подводят 3 фазы, РЕ-проводник, а также нулевой провод.

В большинстве старых многоквартирных домов отсутствует РЕ-проводник. Система электроснабжения состоит из 4 проводов, её именуют TN-C. Она устарела и считается небезопасной. Заземление нулевого провода в этом случае осуществляется в распределительном щитке дома.

Фазы и ноль от трансформатора напряжения проводят до жилых помещений подземными или надземными высоковольтными проводами, подсоединяя их в дальнейшем к вводному щитку дома. Тем самым образуется система из трёх фаз с напряжением 380/220 вольт. От вводного щитка электромонтёры разводят провода по подъездам и квартирам. К потребителям поступает электричество при помощи проводов, подключённых к одной из трёх фаз с напряжением сети 220 вольт. Также в жилое помещение проводят защитный провод PE (только при использовании новой системы TN-S) и нулевой провод.

Когда провода нулевого сопротивления проведены к каждому потребителю электроэнергии, неравномерная нагрузка на электросети практически исчезает.

Несимметрия в высоковольтных сетях

Вызвать подобное состояние в сети 6,0-10,0 кВ иногда может подключенное к ней оборудование, в качестве характерного примера можно привести дугоплавильную печь. Несмотря на то, что она не относится к однофазному оборудованию, управление тока дуги в ней производится пофазно. В процессе плавки также могут возникнуть несимметричные КЗ. Учитывая, что существуют дугоплавильные установки запитывающиеся от напряжения 330,0 кВ, то можно констатировать, что и в данных сетях возможен перекос фаз.

В высоковольтных сетях перекос фаз может быть вызван конструктивными особенностями ЛЭП, а именно, разным сопротивлением в фазах. Чтобы исправить ситуацию выполняется транспозиция фазных линий, для этого устанавливаются специальные опоры. Эти дорогостоящие сооружения не отличаются особой прочностью. Такие опоры не особо стремятся устанавливать, предпочитая пожертвовать качеством электроэнергии, чем надежностью ЛЭП.

Основные причины неполадки

Как Вы уже поняли, причиной появления двух фаз на розетке чаще всего является обрыв нуля. Потеря контакта может произойти на этажном щитке, на вводе в квартиру, в одной из распределительных коробок и даже просто в стене.

Если провод отгорел в электрощитке, в квартире погаснет свет, но розетки все также будут работать, но только когда включаешь электроприбор либо освещение в комнате. Если же Вы все выключите и проверите напряжение в розетке, увидите, что фаза будет только одна.

Иной случай, когда обрыв нуля происходит в распределительной коробке одой из комнат. В этом случае перестанет гореть свет только в этой комнате, в остальных все будет работать, как и раньше. Чтобы решить проблему, нужно будет раскрыть распредкоробку и восстановить соединение проводов.

Еще одна частая причина, почему две фазы в розетке – старая проводка при которой вместо автоматических выключателей на вводе вкручены пробки. Если выбьет только одну пробку, нулевую, напряжение появится в двух гнездах. Чтобы такого не произошло, рекомендуем заменить электропроводку в квартире на современную – с нулевой шиной.

Также часто встречается ситуация, когда обрыв происходит непосредственно в стене из-за Вашего непрофессионализма. Перед тем, как вешать картину необходимо обязательно найти электропроводку в стене, чтобы не повредить ее гвоздем (и себя в том числе). Если Вы перебьете только нулевой проводник, появятся две фазы в розетках. Сюда же можно отнести и повреждение провода грызунами, которые могут существовать в пустотах панелей многоквартирных домов. О том, как защитить проводку от грызунов, мы рассказывали в соответствующей статье.

Рекомендуем просмотреть видео, на котором наглядно предоставлена неисправность:

Итак, мы рассказали, почему может появиться напряжение в двух гнездах розетки, как это происходит и что делать, чтобы решить проблему. Теперь хотелось бы объяснить, как сразу же понять, что произошло повреждение провода N и это не обе фазы, а одна, которая перетекла по второй линии электросети.

Дополнительный

  1. Электротехника. /Под ред. В.Г. Герасимова – М.: Высшая школа, 1985. – С.121-131.

  2. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. — М.: Энергоатомиздат, 1985. – С. 123-138.

  3. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – С. 124-143.

К лабораторной работе №7. “Исследование трехфазной электрической цепи с активной нагрузкой , соединенной по схеме “звезда”.

Цель работы:

Таблица.1

Измерено на клеммах источника питания Вычислено
Линейные напряжения Фазные напряжения
U АВ, В U ВС, В U СА, В U А, В U В, В U С, В U Л, В U Ф, В U Л / U Ф
№ опыта Режим работы цепи Токи, мА Напряжения, В
I a I b I c I N U a U b U c U nN
1
2
3
4

Расчетно-графическая часть

Среднее значение тока при симметричной нагрузке Iф=
Векторные диаграммы (m V =______B/Cm; m I =______A/Cm)

Краткие выводы по работе:
Группа____________Студент_____________ Дата________ Преподаватель________________________

1. Назовите отличительные признаки
симметричной трехфазной системы ЭДС

Электродвижущие силы одинаковы по
амплитуде и различаются по фазе на 120 o

Сумма электродвижущих сил симметричной
трехфазной системы в любой момент
времени равна нулю. e A +
e B +
e C =
0

При симметричной системе ЭДС источника
линейное напряжение больше фазного
в
√3 раз.

Фазные токи одинаковы по величине
и совпадают по фазе со своими фазными
напряжениями. Ток в нейтральном проводе
отсутствует

2. Напишите уравнения мгновенных
значений и комплексные выражения
действующих значений симметричной
трехфазной системы ЭДС.

Если ЭДС одной фазы (например, фазы А)
принять за исходную и считать её начальную
фазу равной нулю, то выражения мгновенных
значений ЭДС можно записать в виде

e A =
E m sin
ωt,
e B =
E m sin
(ωt — 120°),
e C =
E m sin
(ωt — 240°) = E m sin
(ωt + 120°).

Комплексные действующие ЭДС будут иметь
выражения:

Ė A = E m e j0° =
E m (1 + j0),
Ė B = E m e -j120° =
E m (-1/2 — j/2),
Ė C =
E m e +j120° = E m (-1/2
+ j/2).

3. Объясните роль нулевого провода при
симметричной и несимметричной нагрузке.
Приведите соответствующие выражения
токов и напряжений и векторные диаграммы.

В случае несимметрии нагрузки трехфазной
трехпроводной цепи (при отсутствии
нулевого провода) между нейтральными
точками генератора и приемников возникает
узловое напряжение или иначе – происходит
смещение нейтрали приемников. Из-за
смещения нейтрали нарушается симметрия
фазных напряжений на приемнике, что
приводит к его ненормальной работе.

Чтобы восстановить равенство фазных
напряжений на приемниках при несимметричной
нагрузке, в трехпроводную цепь добавляется
нулевой провод, благодаря которому
потенциал нулевой точки приемников
становится равным потенциалу нулевой
точки источника.

В этом случае при любой несимметрии
нагрузки смещения нейтрали не происходит
и система фазных напряжений будет
симметричной.

При несимметричной нагрузке обрыв
нулевого провода вызывает значительное
изменение фазных напряжений и токов у
потребителя, что в большинстве случаев
не допустимо. Поэтому в нулевой провод
предохранители не устанавливаются.

Симметричная
нагрузка без нулевого провода

Несимметричная нагрузка с нулевым
проводом

При соединении приемника звездой с
нулевым проводом фазы работают независимо
друг от друга. В этом случае по нулевому
проводу протекает ток, действующее
значение которого равно геометрической
сумме действующих значений токов в
фазах.

4. Как изменится напряжение в трехфазной
симметричной системе, соединенной
звездой без нулевого провода при коротком
замыкании одной фазы нагрузки?

В случае обрыва одной из
фаз без нейтрального провода, две другие
фазы оказываются включенными
последовательно и находятся под линейным
напряжением UВС. Если сопротивления
одинаковы, то напряжения их будут равны,
и каждое составляет половину линейного
напряжения UВС/2.

5. Для какого вида нагрузки применяется
трехфазная четырехпроводная система?

Для несимметричной нагрузки

Что такое нулевой провод

Нулевой провод — это провод, использующийся для выравнивания напряжения в фазах. В случае его отсутствия или повреждения могут сгореть подключенные к фазе приборы и даже может начаться пожар. Поэтому необходимо знать принципы работы с ним.

Что такое нулевой провод?

При работе с электричеством особого внимания требует нулевой провод. Что это такое, не всегда известно людям, не связанным профессионально с электросетями, и зачастую у них появляется ошибочное заблуждение, что нейтральный кабель – это только заземление. На самом деле, нейтральный проводник соединяет нейтрали установок в трехфазных цепях.

Когда на каждую фазу из трех подается разная нагрузка, появляется смещение нейтрали, вызывающее нарушение симметрии напряжений, то есть, нарушение симметрий нагрузки приводит к тому, что у одних потребители будут получать пониженное напряжение, а другие же повышенное.

При пониженном подключенная электроаппаратура начинает работать неправильно, а при сильно возросшем, любая электроника ломается от перегрузки и может возникнуть пожар.

Уравнивание обеспечивает баланс между повышенным и пониженным напряжением. В этом и заключается роль нулевого провода в электрической цепи.

Принцип работы нулевого провода

Данный проводник, соединяя нейтрали электроустановок с разной нагрузкой, балансирует линии с повышенным напряжением и линии с пониженным. Повышенность и пониженность является следствием того, что на каждой из них работают потребители с разной мощностью потребления.

Чем опасно повреждение нулевого провода?

Во-первых, о последствиях обрыва нуля должны знать все, кто работает с высоковольтными электросетями, так как обрыв может привести не только к уничтожению дорогостоящего оборудования, пожарам, но и к смертям пользователей этим оборудованием.

Он обеспечивает равность разниц потенциалов в линиях с разной нагрузкой. Теперь представьте, что равности нет. На одной, например, будет 340 Вольт, а на другой всего 100 Вольт. А значит, на линии с большей разницей потенциалов сгорит аппаратура, к ней подключённая.

А еще не забывайте, что изоляция тоже может быть пробита.

Причинами повреждения нейтрального соединения могут быть:

  1. механическое повреждение человеком или природными условиями,
  2. короткое замыкание, которое привело к отгоранию,
  3. плохое подключение,
  4. старость проводки.

Задачи и назначение нулевого провода

задача – уравнивание напряжений в фазах. Разница потенциалов в каждой из фаз должна быть одинаковой. Конечно, это не значит, что благодаря ему будет абсолютное равное напряжение во всех трех фазах. Нет, разница потенциалов будет незначительно отличаться из-за сопротивления самой нейтралки, но останется в пределах нормы.

Напряжение смещения нейтрали определяется по следующей формуле:

в формуле выше:

  • Еа, Ев, Ес — ЭДС источника питания
  • Уа, Ув, Ус — проводимости фаз потребителя, напомним, что проводимость — величина обратная полному сопротивлению, то есть У=1/Z
  • 00’ — эти точки соответствуют нулю нагрузки и нулю генератора (трансформатора), питающего данную нагрузку

Под смещением нейтрали
понимают, что между нулевым проводом источника и нагрузки возникает напряжение, а по нулевому проводу течет ток. Но, это в случае, если нулевые провода соединены. Если же нулевой провод источника и нагрузки не соединен, то смещение нейтрали может вызвать нарушение магнитного равновесия в трансформаторе.

Случай 1 — нагрузка однородная равномерная по трем фазам

Идеальный случай (симметричная нагрузка), при котором смещения нейтрали не происходит, сумма напряжений в любой момент времени равна нулю, линейные трех фаз составляют ~380В, фазные ~220В. Под однородностью нагрузки понимается, что она носит либо активный, либо индуктивный, либо емкостной характер по всем трем фазам, как сказали бы электроники — элемент “или”. В нашем примере верным будет утверждение, что Xa=Xb=Xc.

Случай 2 — нагрузка однородная и неравномерная по трем фазам

При данном стечении обстоятельств, происходит смещение нейтрали, которому соответствует отрезок 00’ на рисунке сверху слева, который и создает ток в нулевом проводе. Смещения в ту или иную сторону точки 0’ от точки 0 будет зависеть от характера нагрузки. В данном примере нагрузка однородная, но неравномерная, различающаяся по величине, но не по типу.

Случай 3 — нагрузка по трем фазам разнородная

В случае с разнородной неравномерной нагрузкой нейтральная точка нагрузки (0’) вышла за пределы треугольника. Значения же фазных напряжений на нагрузке превышают это значение на источнике питания в несколько раз. Однако, не следует забывать, что это смещение происходит только на нагрузке, а не на источнике питания.

Неоднородность нагрузки будет влиять на источник питания (трансформатор или генератор), только, если относительно источника эта нагрузка будет велика. В этом случае может произойти нарушение магнитной устойчивости трансформатора.

Следует помнить, чем выше нагрузка, тем большее влияние на систему она может оказывать, аналогично, как большие двигатели серьезнее просаживают напряжение на шинах при перерывах питания на электростанциях.

В соответствии с
ГОСТ 13109 для осветительных установок и
приборов допускается отклонение
напряжения
(3.6.)
в пределах от — 2,5% до +5% номинального.
Для электродвигателей и электрических
аппаратов в пределах от — 5% до +10%
номинального.

Колебания напряжения
влияют на характеристики потребителей.

Для освещения

При снижении
напряжения резко уменьшается световой
поток Ф, а при увеличении срок службы
ламп Т снижается.

У люминесцентных
ламп при U=1,1U н
срок службы
снижается до 25%, а при U≤0,8U н
не происходит
зажигания.

При снижении
напряжения уменьшается крутящий момент
асинхронных двигателей, их мощность и
скольжение (S):

где n 0
–синхронное
число оборотов;

n –фактическое число
оборотов.

При снижении
напряжения на 10% пусковой момент снижается
примерно на 20%.

Отклонение напряжения
влияет на работу практически всех
потребителей.

Колебание
напряжения
(3.7.)
вызывает соответствующее колебание
характеристик токоприемников, зависящих
от величины напряжения.

Отклонения и колебания
напряжения в питающей сети возникают
при работе мощных потребителей, мощность
которых соизмерима с мощностью к.з.
энергосистемы.

Отклонение напряжения
у потребителей происходит также из-за
потерь напряжения в питающих линиях
электропередач- воздушных или кабельных.

Маркировка кабеля СИП-4 по цветам

5.2.7.2 Основные токопроводящие жилы самонесущих изолированных проводов должны иметь отличительное обозначение в виде продольно выпрессованных рельефных полос на изоляции, как показано на рисунке Б.1 (приложение Б), или цифр 1, 2, 3, нанесенных тиснением или печатным способом. Изолированная нулевая несущая жила не должна иметь отличительного обозначения. Отличительное обозначение также может быть выполнено в виде цветных продольных полос шириной не менее 1 мм. Цвет полос должен быть контрастным по отношению к черному цвету. Вспомогательные жилы для цепей освещения должны иметь отличительное обозначение: «В1», «В2» или «В3», нанесенное тиснением или печатным способом. Маркировка цифрами и буквами тиснением или печатным способом должна производиться с интервалом не более 500 мм. Высота цифр (букв) должна быть не менее 5 мм, ширина – не менее 2 мм (для цифры 1 минимальная ширина – 1 мм). Вспомогательные жилы для цепей контроля могут не иметь отличительного обозначения. Отличительное обозначение, выполненное печатным способом или в виде цветных продольных полос, должно быть стойким к воздействию солнечного излучения в течение всего срока службы.

Рисунок Б.1 1(первая жила) – одна полоса; 2 (вторая жила) – две полосы; 3 (третья жила) – три полосы; (нулевая жила) – без обозначения. Размеры a,b,h являются справочными.

Из вышесказанного следует: если например на китайском или российском кабеле СИП-4 2х16 мм одна из жил имеет цветную полоску – значит это «фаза». Жила не имеющая отличительных изображений соответственно «ноль».

Соотношения между линейными и фазными напряжениями в нагрузке, соединенной в звезду

1

Напомнив, что в трехфазной цепи при соединении нагрузки в звезду Y линейные токи равны фазным (формула (5-4)), обратим внимание на то, что для источника питания по рис. 5.4, 6 очевидны следующие соотношения:

Решив совместно эти равенства, будем иметь

2. Рассуждая аналогично относительно приемника, соединенного в Y, получим

где

Для симметричной трехфазной цепи с нагрузкой индуктивного характера, соединенной в звезду с нулевым проводом (см. рис. 5.4, а, ключ К замкнут), полярная и топографическая диаграммы первого рода, построенные в комплексной плоскости, выглядят, как показано на рис. 5.5, а и б соответственно.

При построении полярной векторной диаграммы сначала отложили векторы фазных напряжений источника питания U_A>U_B>U_c> согласно (5-3), относительно которых под углами ср отложили векторы фазных (в данном случае и линейных) токов /я,/^,/с. Затем, руководствуясь (5-9), построили векторы линейных напряжений U_AB,U_BC,U_CA. Поскольку фазные и линейные напряжения и токи источника равны соответствующим напряжениям и токам приемника (см. рис. 5.4), то полярная векторная диаграмма приемника совпадает с полярной векторной диаграммой источника, что показано на рис. 5.5, а.

На рис. 5.5, б изображена та же векторная диаграмма, но топографическаякоторая строилась в той же последовательности, что и полярная. Совпадения векторных диаграмм напряжений источника и приемника здесь показано совмещением обозначений выводов первого со вторыми (А(а), В(Ь), С (с)), а токов — нулевых точек (я, N).

Полярная и топографическая векторные диаграммы для симметричной трехфазной цепи с нагрузкой индуктивного характера, соединенной в звезду без нулевого провода (см. рис. 5.4, а, ключ К разомкнут), на комплексной плоскости будут в точности повторять рис. 5.5, а и б, поскольку в этом случае смещение нейтрали UnN = 0.

Топографическая векторная диаграмма для несимметричной трехфазной цепи с нагрузкой индуктивного характера, соединенной в звезду без нулевого провода (см. рис. 5.4, а, ключ К разомкнут), на комплексной плоскости представлена на рис. 5.5, в. Здесь векторы линейных напряжений источника и приемника совпадают и образуют два совмещенных равносторонних треугольника, поскольку потенциалы фл = , фя = фЛ, фс = фс.

Нейтральная точка источника питания N, как и прежде, будет находиться в центре тяжести этих треугольников. Для построения же векторов фазных напряжений нагрузки следует сначала определить смещение нейтрали UnN по формуле (5-8), в которой YnN = 0, поскольку нулевой провод оборван (ZnN = оо), и по нему найти «местоположение» нулевой точки п, после чего из этой точки провести векторы в точки а(А), Ь(В) и с(С). В результате получим векторы фазных напряжений приемника, поскольку U_a =U_na, U_b = Цпь> Нс =Н-пс- После этого изображают векторы фазных токов приемника la,lb’L относительно векторов фазных напряжений На’Нв’Нс- О ни > как показано на рис. 5.5, в, разные но величинам и отстают от соответствующих фазных напряжений на различные углы (во избежание затемнения на рис. 5.5, в углы не обозначены).

Из векторных диаграмм по рис. 5.5, а и 6 нетрудно вывести соотношение между линейными и фазными напряжениями симметричного приемника, соединенного в звезду. Так, из треугольника пОЬ (см. рис. 5.5, а), очевидно, что cos пЬО = ОЬ / пЬ = cos 30° = Ubc / 2 Ub, откуда Ubc = 2 Ub cos 30° = = 2Ub-j3 / 2 = l3Ub. Учитывая, что Ubc = илу, a Ub = ифГ, получим

т.е. линейное напряжение симметричной трехфазной цепи при соединении нагрузки в звезду больше фазного в V3 раз (или фазное напряжение меньше линейного в л/3 раз). То же самое можно установить из треугольника anb (см. рис. 5.5, б).

КОММЕНТАРИЙПредотвращение самопроизвольного смещения нейтрали – задача для разработчиков ТН

В статье А.Ю. Емельянцева «Феррорезонансные процессы без замыкания на землю» описаны случаи появления в электрических сетях 6–35 кВ так называемого явления «ложной земли». Новосибирские ученые согласны с выводами автора и приводят свои аргументы в поддержку его позиции.

Кира Кадомская, д.т.н. Олег Лаптев, к.т.н. НГТУ, г. Новосибирск

Самопроизвольное смещение нейтрали, или, как называют его энергетики, эффект «ложной земли», – явление феррорезонансного характера, обусловленное процессами в трансформаторах напряжения (ТН). Его суть заключается в искажении фазных напряжений сети с изолированной нейтралью и появлении напряжения нулевой последовательности при отсутствии однофазных замыканий на землю. Оно возникает, как правило, при включении ненагруженных шин или непротяженных сетей 6–10 кВ и связано с компенсацией тока намагничивания одной (или нескольких) фаз ТН емкостным током этой фазы . В эксплуатации (в сетях 6–35 кВ с изолированной нейтралью) этот эффект встречается значительно реже, чем устойчивый феррорезонанс при однофазных дуговых замыканиях (ОДЗ) или при отключении однофазных металлических замыканий (ОЗЗ). Практически все современные ТН (в т.ч. и антирезонансные) в той или иной степени подвержены явлению «ложной земли». Так, на рис. 1а приведен пример процесса в короткой (Cф = 20 нФ) сети 6 кВ с антирезонансным ТН типа НАЛИ-СЭЩ-6 (моделировалось включение сети). Принцип действия этого ТН (его антирезонансных свойств) полностью аналогичен ТН типа НАМИТ- 10-2, рассматриваемому в статье. При появлении напряжения 3U размыкается вторичная обмотка специального однофазного трансформатора нулевой последовательности (ТНП), включенного между нейтральной точкой соединения обмоток ВН и землей. Большое (свыше 300 кОм) реактивное сопротивление этого трансформатора (с разомкнутой вторичной обмоткой) обеспечивает невозможность возникновения устойчивого феррорезонанса при ОДЗ или отключении ОЗЗ. Как видно из рис. 1а, размыкание вторичной обмотки ТНП приводит к существенному уменьшению напряжения 3U. Компьютерная осциллограмма, очевидно, аналогична опытной, приведенной в статье А.Ю. Емельянцева на рис. 2. При меньшей емкости сети наличие ТНП уже может не оказывать существенного влияния на явление «ложной земли». Например, для того же ТН типа НАЛИ-СЭЩ-6 при емкости фазы сети 10 нФ расчет процесса приведен на рис. 1б. Исследования, проводившиеся в разное время на кафедре ТЭВН НГТУ, показали, что явлению «ложной земли» подвержены антирезонансные ТН типа НАМИ-10-95, трехфазные антрезонансные группы ТН типа ЗНОЛ.06 и рассмотренные выше ТН типа НАЛИ-СЭЩ. Традиционные ТН, такие как НТМИ, и трехфазные группы ТН типа ЗНОМ(Л) также подвержены «ложной земле». Этот вид феррорезонанса не приводит к повреждению ТН, т.к. увеличение тока в обмотках ТН несущественно (до 40–60 мА), а повышение напряжения на фазах до 1,7–2 Uф.m для ТН, как правило, не опасно (испытательное напряжение изоляции фаз обмоток ТН 4–6 Uф.m). Однако появление напряжения 3U0 может приводить к неправильной работе систем релейной защиты, повышение напряжения на фазах представляет опасность для остального оборудования (ОПН, ЭД). В обсуждаемой статье указываются основные причины появления «ложной земли»: подача напряжения на короткую сеть (холостые шины) с ТН, отключение участка сети с замыканием на землю (уменьшение емкости сети), броски токов намагничивания при включении силовых трансформаторов. Последняя причина представляет особый интерес, т.к. не упоминается в .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Статья А.Ю. Емельянцева («Леноргэнергогаз») представляет собой ценную подборку опытных данных по явлению «ложной земли», которые могут быть использованы при исследовании этого явления, стойкости к нему новых типов обычных и антирезонансных ТН, разработке мер по его предотвращению. Одной из таких мер является использование демпфирующих сопротивлений. Важным выводом является и то, что ГОСТ 1983-2001 неточно определяет термин «антирезонансный ТН», и, по сути, современные антирезонансные ТН 6–35 кВ таковыми не являются.

ЛИТЕРАТУРА

1. Зихерман М.Х. Трансформаторы напряжения для сетей 6–10 кВ. Причины повреждаемости // Новости ЭлектроТехники. 2004. № 1(25). 2. Зихерман М.Х. Антирезонансные трансформаторы напряжения. Достижения и перспективы // Новости ЭлектроТехники. 2007. № 2(44). 3. Степанов Ю.А., Овчинников А.Г. Трансформаторы напряжения контроля изоляции 6–10 кВ. Сравнительный анализ моделей // Новости Электротехники. 2003. № 6(24).

Оцените статью:
Оставить комментарий
Adblock
detector