Заземление через активное сопротивление

Заземление через активное сопротивление (резистор) подсоединяется произвольно между нейтралью и землей.

Технология использования
В такой схеме полное сопротивление резистора ограничивает ток замыкания на землю Ik1, обеспечивая хорошие подавления перенапряжений.
Но в этом случае защита должна включаться автоматически для устранения первого повреждения. Для сетей питания вращающихся машин определяется значение сопротивления, чтобы получить ток Ik1 от 15 до 50 А. Но при этом необходимо, тем не менее, чтобы этот слабый ток составлял IRN ? 2 Ic (где Ic — полный емкостной ток сети) с целью сокращения коммутационных перенапряжений и облегчения определения значений тока.
Для распределительных сетей принимаются более высокие значения тока (100 — 300 А), которые легче определять и которые обеспечивают подавления импульсов грозового перенапряжения.

Методика заземления нейтрали

Если есть доступ к нейтрали сети (обмотки соединены «звездой» и имеют выведенную нейтраль), резистор заземления подсоединяется либо между нейтралью и землей (см. рис. 1), либо через однофазный трансформатор, соединенный с вторичной обмоткой через эквивалентное сопротивление (см. рис. 2).

Если нет доступа к нейтрали (обмотка, соединенная треугольником) или в случае когда это требуется в соответствии со схемой организации защиты, создается искусственная нейтраль с помощью генератора напряжения нулевой последовательности, подключаемого к сборным шинам; нейтраль подсоединяется через специальный трансформатор с очень слабым реактивным сопротивлением нулевой последовательности: трансформатор с соединением «звезда-треугольник», у которого нейтраль первичной обмотки глухо заземлена, а «треугольник» замкнут на ограничительный резистор (требуется изоляция по низкому напряжению при наименьших затратах на ее обеспечение) (см. рис. 3);

трансформатор с соединением «звезда-треугольник» с ограничительным резистором (изоляция по высокому напряжению), установленным между нейтралью первичной обмотки и землей, и с замкнутым на себя «треугольником»; этот вариант используется реже.

Для обнаружения слабого тока повреждения Ik1 требуется использование защит, отличных от функций защиты по току перегрузки в фазах (см. рис. 4).

С помощью этих защит от замыканий на землю обеспечивается обнаружение тока повреждения:
— либо непосредственно в соединении нейтрали с землей 1,
— либо в сети путем измерения векторной суммы трех токов:
— с помощью трех датчиков фазного тока, подсоединенных к защитам 2,
— или с помощью тора 3: предпочтительно использование этого варианта: более точное измерение. Регулировка уставки защиты производится в соответствии с расчетным значением тока повреждения Ik1 без учета полного сопротивления нулевой последовательности источника и соединения относительно полного сопротивления RN и с учетом двух следующих регулировок:
— регулировка: > 1,3 раза емкостного тока сети со стороны защиты;
— регулировка: порядка 10-20 % от максимального тока замыкания на землю.
Кроме того, при определении тока повреждения с помощью трех трансформаторов тока (ТТ) диапазон регулировок находится, при использовании настоящей методики, в пределах от 5 до 30 % номинального тока ТТ, с учетом погрешности, связанной:
— с асимметрией переходных токов;
— с насыщением ТТ;
— с разбросом значений параметров.

Преимущества метода

— Данная схема представляет собой удачный вариант компромиссного решения между возможностью обеспечить слабый ток повреждения и хорошие подавления перенапряжений.
— При использовании данного метода не требуется применение оборудования с уровнем изоляции между фазой и землей, рассчитанным на линейное напряжение.
— Применяется простая организация селективной защиты и ограничение по току.
Недостатки метода
— Бесперебойность работы поврежденного отходящего фидера нарушается, поскольку в случае замыкания на землю это повреждение должно быть незамедлительно устранено (отключение при первом повреждении).
— Стоимость затрат на установку резистора заземления возрастает в зависимости от величины напряжения и ограничений по току.

Применение

Данный способ заземления нейтрали применяется в сетях среднего напряжения коммунального и промышленного электроснабжения.