Особенности внутренних перенапряжений в сетях с эффективно заземленной нейтралью

В сетях с номинальным напряжением 110 кВ применяется эффективно заземленная нейтраль. Такой режим нейтрали характеризуется тем, что при заземленной в целом нейтрали сети, нейтрали некоторых трансформаторов могут быть разземлены для уменьшения величины однофазных токов короткого замыкания.

Объяснение этому заключается в следующем. При большом количестве трансформаторов на подстанции заземление их нейтралей параллельно, вследствие чего сопротивление току однофазного короткого замыкания становится очень малым, а сами токи значительно возрастают и могут превысить по величине токи двух- и трехфазных коротких замыканий. Это приведет к неверному срабатыванию релейной защиты, что, в свою очередь, может создать аварийную ситуацию в сети.

Разные виды внутренних перенапряжений отличаются друг от друга своей кратностью, формой, частотой повторяемости и длительностью воздействия на изоляцию. Вероятность возникновения того или иного вида перенапряжений зависит от состава сети, и по данным отечественных и зарубежных исследований, в сетях собственных нужд (СН) мощных электростанций и крупных промышленных предприятий, чаще всего возникновение перенапряжений связано с неполнофазными режимами.

Однофазное замыкание на землю одной из фаз в сети с заземленной нейтралью является коротким замыканием (КЗ). Напряжение на здоровых фазах увеличивается в 1,2 – 1,4 раза, смещение нейтрали происходит оттого, что существует падение напряжение в месте короткого замыкания.

U _3д = 1,4 U _ф

Рис.1.11. Векторная диаграмма напряжений в сети с заземленной нейтралью

В этом случае должно быть очень быстрое отключение КЗ средствами релейной защиты (при быстродействующей защите это доли секунды), а надежность электроснабжения обеспечивается с помощью автоматики повторного включения (АПВ).

В случае заземленной нейтрали уменьшаются вынужденные составляющие напряжения промышленной частоты в случае однофазных или двухфазных КЗ на землю. Это дает возможность обеспечить более глубокое ограничение коммутационных и грозовых перенапряжений, а значит снизить испытательные напряжения и стоимость изоляции электрооборудования высокого напряжения.

В сетях с эффективно заземленной нейтралью возможны случаи возникновения феррорезонансных перенапряжений.

Бороться с резонансными перенапряжениями очень сложно, так как из-за их длительного воздействия выделяется большое количество энергии и не один защитный аппарат (в том числе ограничитель перенапряжений) не выдерживает этого.