Лабораторно робота №1 Дослідження електричних мереж, що працюють з ізольованою, компенсованою і глухо заземленою нейтраллю

Мета роботи - вивчити режими роботи нейтралі електричних мереж різних напруг, особливості роботи електричних мереж при ізольованій. компенсованій і глухозаземленій нейтралі.

1. 1. Основні і теоретичні положення

1.1.1. Режими роботи нейтралі мереж різних напруг

Нейтраллю називають середню точку трансформаторів і генераторів, які мають схему з'єднання "зірка".

Якщо нейтраль обмотки трансформаторів приблизна до заземлюючого пристрою безпосередньо або через малий опір, то таку нейтраль називають глухо заземленою, а мережі, приєднані до даної обмотки – мережами з глухо заземленою нейтраллю. Нейтраль, що приєднана до заземлюючого пристрою або приєднана до нього через трансформатори напруг назива­ють ізольованою, а мережі, які працюють в цьому режимі нейтралі - мережами з ізольованою нейтраллю. Мережі, нейтраль яких заземлена че­рез настроєні індуктивні опорі, що компенсують ємнісний зарядний струм мережі, називають мережами з компенсованою нейтраллю.

В разі замикання однієї фази не землю ( в повітряних електрич­них мережах понад 70% пошкоджень належить саме до нього виду) по­рушується симетрія електричної системи: змінюються напруги фаз віднос­но землі, з'являються струми замикання на землю, з'являється перена­пруга в мережах. Ступінь зміни симетрії залежить від режиму нейтралі, тобто від способу її заземлення.

Вибір режиму нейтралі в електричних мережах напругою до 1000 В визначається головним чином безпекою обслуговування мереж, а в мережах високої напруги, насамперед, безперебійністю електропостачання, надійністю роботи і економічністю електроустановок.

1.1.2. Електричні мережі напругою до 1000 в

Відповідно до "Правил улаштування електроустановок" (ПУЕ) елек­троустановки напругою до 1000 В допускаються як з глухозаземленою так і з ізольованою нейтраллю.

Для найбільш поширених чотирипровідних мереж трифазного струму напругою 300/220 вбо 220/127 В, з якими стикається широке коло осіб, ПУЕ вимагає глухого заземлення нейтралі (рис. 1.1). Такий режим нейтралі виключає значне перевищення номінальної напруги мережі відносно землі.

N

Д

A

B

C

N

Рис. 1.1

Корпуси електрообладнання, що приєднане до чотирипровідної ме­режі, металеві каркаси розподільчих щитів, приводи до електричних апаратів та інші частини електроустановок, розташованих у приміщеннях з підвищеною небезпекою (залізобетонні і цегляні підлоги, висока вологість, наявність технологічних апаратів і механізмів тощо) або на відкритому повітрі повинні мети металевий зв'язок із заземленою нейтраллю установки. Цей зв'язок здійснюється через нейтральний про­від, який прокладається на тих самих опорах повітряної лінії, що і фазні проводи. В цьому випадку замикання не корпус обладнання будь-якої фази призведе до однофазного короткого замикання (КЗ) з дос­татньо великим струмом, запобіжник пошкодженої фази перегорить і мережа продовжуватиме роботу в неповнофазному режимі. Напруга від­носно землі двох інших фаз, які залишилися в роботі, не перевищує фазної.

В умовах підвищених вимог техніки безпеки (наприклад, на вугіль­них шахтах, торфорозробках тощо) деякі трифазні мережі напругою до 1000 В виконують трипровідними з ізольованою нейтраллю. В таких мере­жах (рис. 1.2.а) замикання фази на землю не викликає КЗ і не призво­дить до відмикання пошкодженої фази. В разі повного (металевого глу­хого) замикання фази на землю напруга відносно землі на цій фазі до­рівнює нулю, а напруга відносно землі двох інших не пошкоджених фаз зростає до міжфазної. Векторну діаграму напруг в разі замиканій фа­зи С на землю показано на рис. 6.1.б.

Напруги всіх фаз відносно землі , , визначають геометрично сумою напруги фази відносно землі в нормальному режимі ро­боти , , і напруги нульової послідовності , , . Причому ці останні напруги рівні за значенням і протилежні за знаком фазній напрузі пошкодженої фази і зміну напруг в мережі відносно землі можна розглядати як наслідок накладення на напругу фаз напруг нульової послідовності:

, , .

Д

A

B

C

Д

З векторної діаграми (рис. 1.2.б) видно, що . Кут між векторами і становить 60°.

При однофазних замиканнях міжфазні напруги залишаються незмін­ними за амплітудою і зсунутими за фазою на кут 120°. В цьому неважко впевнитися розглядаючи діаграму рис. 1.2.б: , , .

Основними заходами, що забезпечують безпеку обслуговуючого пер­соналу в разі пошкодження ізоляції в мережах з ізольованою нейтраллю є наявність захисного заземлення обладнання і автоматичне відмикання пошкоджених дільниць. Захисне заземлення (рис. 1.2.а) понижує напругу дотику в разі замикання фази на корпус до відносно безпечних значень.

В усіх мережах з ізольованою нейтраллю повинен бути забезпече­ний також контроль ізоляції для швидкого виявлення замикання на землю. Найбільш проста схема контролю ізоляції - схема, що складається з трьох ламп розжарення або трьох вольтметрів, що включені зіркою з заземленою нейтраллю (рис. 1.2.а). Очевидно, що при замиканні фа­зи С на землю лампа фази С гасне, а дві інші горять яскравіше. Вольтметр фази С при цьому показує нуль, а два інші вольтметри - лінійне значення напруги.