Компенсированная нейтраль — что это такое?

Смысл схемы компенсированной нейтрали заключается в реактивном сопротивлении, согласованном с общей емкостью сети между фазой и землей, устанавливаемыми между нейтралью и землей таким образом, чтобы при замыкании на землю значение тока повреждения было близко к нулю:

Рисунок 1 — Замыкание на землю в сети с заземлением через компенсирующее реактивное сопротивление

Преимущества схемы с компенсированной нейтралью:

• Cхема позволяет уменьшить ток повреждения даже если значение емкости между фазой и землей велико: происходит спонтанное гашение неустойчивых замыканий на землю.
• В месте повреждения напряжения прикосновения ограничиваются.
• Обеспечивается поддержание рабочего состояния оборудования несмотря на наличие устойчивого повреждения.
• Сигнал о первом повреждении выдается при определении прохождения тока через катушку.

Недостатки схемы с компенсированной нейтралью:

• Затраты на катушку могут быть высокими в связи с необходимостью изменять значение реактивного сопротивления для адаптации его к условиям процесса компенсации.
• В период действия повреждения необходимо убедиться в том, что циркулирующий ток нулевой последовательности не представляет опасности для людей и оборудования.
• Имеется значительный риск возникновения переходного перенапряжения в сети.
• Требуется присутствие персонала, осуществляющего контроль работы оборудования.
• Требуется применение сложной селективной защиты при первом повреждении.

Система с компенсированной нейтралью обеспечивает компенсацию емкостного тока сети.

В действительности, ток повреждения составляет сумму токов, которые проходят в следующих цепях:

• цепь заземления через реактивное сопротивление;
• цепи емкостей неповрежденных фаз относительно земли;

Происходит взаимная компенсация этих токов, поскольку:

• один ток является индуктивным (цепь заземления);
• другой ток является емкостным (цепи емкостей неповрежденных фаз). Таким образом, в противофазе эти токи взаимно компенсируются.

На практике за счет малого сопротивления катушки возникает слабый резистивный ток со значением в несколько ампер (см. рис. 2).

Рисунок 2 — Векторная диаграмма токов при замыкании на землю

Защита

Методика обнаружения повреждения основана на использовании активной составляющей тока нулевой последовательности.

В действительности, повреждение вызывает циркуляцию тока нулевой последовательности во всей сети, но при этом только в поврежденной цепи есть резистивный ток нулевой последовательности. Кроме того, при настройке устройств защиты необходимо учитывать возможность возникновения самоустраняющихся повторяющихся повреждений (возвращающиеся отказы). Когда реактивное сопротивление заземления и емкость сети согласованы

• ток повреждения имеет минимальное значение;
• является резистивным;
• повреждение самоустраняется.

При этом компенсирующее реактивное сопротивление называется дугогасительной катушкой или катушкой Петерсена.

Применение

Данный способ заземления нейтрали применяется в распределительных сетях среднего напряжения с высоким значением емкостного тока Ic.