ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ СЕТИ С КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

На сегодняшний момент в России и странах СНГ имеется множество вариантов режимов работы нейтрали. Каждый из них имеет свои преимущества и свои недостатки. В данной статье будет рассмотрен режим работы компенсированной нейтрали, применяемой в распределительных сетях с высоким значением емкостного тока среднего напряжения. [1]

В настоящее время в электроэнергетике используются несколько режимов работы нейтрали. А именно, глухозаземленная, изолированная от земли и эффективно заземленная, компенсированная нейтраль (резонансно – заземленная). Нейтрали (нейтральные точки) электроустановок – это общие точки фаз обмоток генератора и трансформатора.

Каждый режим работы нейтрали используется на определенное напряжение, снижает вероятность возникновения аварийного режима. Каждый режим по-своему эффективен, основываясь на технико-экономическом соответствии бесперебойности электроснабжения потребителей.

В данной статье рассмотрим сеть с компенсированной нейтралью. Сеть с компенсированной нейтралью – это такая сеть, нейтраль которой соединена через реактор или компенсирующий емкостный ток с заземляющим устройством.

Рисунок 1. Схема сети с компенсированной нейтралью

Компенсированная нейтраль способствует компенсации емкостного тока сети, что хорошо повышает надежность системы, т.е способность ограничивать токи, через место повреждения на линии электропередач с помощью дугогасящих аппаратов после гашения дуги. Эта сеть применяются на напряжение 6 – 35 кВ. [2] Такие сети относятся к сетям с малыми токами замыкания на землю. Для компенсации емкостных токов в нейтраль сети устанавливают дугогосящую катушку. Это обеспечивает минимальный ток в месте замыкания. Добиться полной компенсации практическим путем сложно, в месте повреждения имеет место остаточный ток (обуславливается наличием активного сопротивления катушки). Сеть с компенсированной нейтралью схожа с сетью с изолированной нейтралью тем, что когда происходит замыкания на землю фазы С, напряжение оставшихся фаз А и В увеличивается в  раз (увеличивается до линейного значения), при этом напряжение становится равным фазному напряжению напряжение между землей и нейтралью. Дуга в такой сети гаснет посредством компенсации индуктивного и емкостного тока, так как они направлены противоположно друг другу. Сети с компенсированой нейтралью делят на 3 группы (режима работы) [4]:

– недокомпенсация, когда присутствует емкостный характер замыкания тока на землю.

– резонанс (идеальный режим сети) – значение тока замыкания на землю равно активной составляющей;

– перекомпенсация – у тока замыкания на землю преобладает индуктивный характер.

Но, как и везде, в каждом из этих режимов есть свои преимущества и свои недостатки.

Рассмотрим преимущества схемы с компенсированной нейтралью [5]:

– данная схема позволяет уменьшить ток повреждения, даже при большом значении емкости между землей и фазой.

– В том месте, где произошло повреждение напряжение прикосновения ограничиваются.

– При наличии устойчивого повреждения поддерживается рабочее состояния оборудования.

– При определении прохождения тока через катушку срабатывает сигнал о первом повреждении.

А теперь недостатки схемы с компенсированной нейтралью [3]:

– Затраты на катушку могут оказаться высокими в связи с тем, что необходимо изменить значение реактивного сопротивления для то, чтобы адаптировать его к условиям процесса компенсации.

– В момент повреждения необходимо убедиться, что циркулирующий ток нулевой последовательности не опасен для оборудования и человека.

– Есть большой риск возникновения переходного перенапряжения в сети.

– Необходимо присутствие персонала, который осуществляет контроль работы оборудования.

– Необходимо применение сложной селективной защиты при первом повреждении.

– Сложность эксплуатации системы (необходимо вести постоянное наблюдение за системой)

– Трудность в определении аварии (места повреждения)

– Возможность повышения напряжения на здоровых фазах, вплоть до линейного, что очень нежелательно

– При длительном дуговом замыкании на землю возникает возможность множества различных повреждений

Сеть с компенсированной нейтралью очень выгодна в эксплуатации, поскольку представляет хорошую безопасность и высокую надежность. [1] Этот режим работы нейтрали применяется в России в основном в кабельных сетях с разветвленной системой промышленных предприятий, со значительными емкостными токами. В этом тоже есть минусы, изоляция кабеля не является самовосстанавливающей, поэтому повреждения не устраняются. Кабельные сети не способны заглушить однофазное замыкание на землю.

На практике не всегда возможно обеспечить режим резонансной настройки дугогосящего аппарата. [5] Если нет системы плавного регулирования компенсации – не обеспечивается оперативно резонанс емкостных токов линии и индукционного тока реактора. При изменении нормальной работы компенсации может возникнуть увеличение тока в месте повреждения, приводит к появлению значительных перенапряжений, но их меньше, чем в сетях с изолированной нейтралью. Наиболее вероятны возникновения перенапряжений если емкостные проводимости линии несимметричны, либо, когда появляются фазные режимы (неодновременное включение заземляющих трансформаторов в цепь).

Сети с компенсированной нейтралью следует применять в эксплуатацию тогда, когда есть превышения нормы по емкостным токам.

Список литературы:

1. Ильиных М. В., Сарин Л. И., Ширковец А. И. Анализ опыта эксплуатации сети 6 кВ ТЭЦ Кузнецкого металлургического комбината с компенсированной и комбинированно заземленной нейтралью //Ограничение перенапряжений. Режимы заземления нейтрали. Электрооборудование сетей. – С. 6-35.
2. Шкрабец Ф. П., Ковалев А. И. Оптимизация режимов работы нейтрали распределительных сетей //Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта. – 2009. – №. 26.
3. Режимы нейтрали [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/4614425/  (дата обращения 18.11.2016).
4. Сети с компенсированной нейтралью [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://svyatik.org/svarka-11796.html  (дата обращения 17.11.2016).
5. Трехфазные сети с резонансно – заземленной (компенсированной) нейтралью [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://studopedia.ru/2_115433_trehfaznie-seti-s-rezonansno-zazemlennoy-kompensirovannoy-neytralyu.html (дата обращения 18.11.2016).
6. Несветайло М. В., Владимиров Л. В., Особенности работы сетей с компенсированной нейтралью [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://science.kuzstu.ru/wp-content/Events/Conference/RM/2015/RM15/pages/Articles/Energetika/23.pdf (дата обращения 17.11.2016).