Выбор режима нейтрали электроустановок

В 3-х фазных электрических сетях напряжением 110кВ и выше, определяющим фактором при выборе способа заземления нейтрали является стоимость изоляции. Применяется в основном эффективное заземление нейтрали, при котором во время однофазного к.з. на землю напряжение на неповрежденных фазах равно приблизительно 0,8 линейного напряжения.

В современных низковольтных установках, согласно /4/, применяют следующие режимы нейтрали:

1) глухое заземление нейтралей трансформаторов и генераторов;

2) полностью изолированная нейтраль (только у генераторов);

3) нормально изолированная нейтраль трансформатора с включенным в нейтраль или фазу заземленным пробивным предохранителем.

В соответствии с ПУЭ в четырехпроводных сетях переменного тока 220/127 и 380/220 В или трехпроводных сетях постоянного тока глухое заземление обязательно, при номинальном напряжении 500 и 660В нейтраль должна быть надежно изолирована. В трехфазных трехпроводных сетях напряжением 380 и 220 В применяются оба вида нейтралей (ПУЭ не регламентирует запрещение того или иного режима нейтрали). Однако выбор того или иного режима нейтрали должен производиться с учетом всех местных условий с целью обеспечения наилучших условий безопасности /3/.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из испытательного стенда, представляющего собой имитатор трехфазной системы напряжений, трехфазного трансформатора типа ТСН-1,5 и образцовой катушки индуктивности.

Испытательный стенд предназначен для моделирования систем электроснабжения трехфазного тока с различными режимами нейтрали.

Условно графические обозначения питающего трансформатора Тр1 и катушки индуктивности L_k показаны на лицевой панель стенда, в то время как сами аппараты установлены за стендом. Принципиальная схема лабораторной установки приведена на рис. 7.

Распределенные емкости фаз относительно земли представлены на стенде в виде групп конденсаторов C_А(C_А1, C_А2, C_А3), C_В(C_В1, C_В2, C_В3) и C_С(C_С1, C_С2, C_С3). Изменение величины емкости в фазах происходит путем включения или отключения отдельных емкостей, например для фазы А это емкости C_А1, C_А2, C_А3. Включение отдельных емкостей производится тумблерами SA5-SA13. Таким образом, можно получить симметричную или несимметричную нагрузку.

Ввод трехфазного переменного напряжения на стенд осуществляется автоматическим выключателем QF1. Подключение емкостной нагрузки к трансформатору осуществляется пакетным выключателем SA1. Включение и выключение индуктивности в нейтраль трансформатора осуществляется тумблером SA2. Заземление нейтрали трансформатора через активное сопротивление R₀ выполняется тумблером  SA3. Заземление фазы А (во всех аварийных режимах) тумблером SA4. Перед началом работы все автоматы и тумблеры на стенде должны находиться в положении ”отключено” (нижнее положение). Измерение токов и напряжений в схеме стенда выполняется щитовыми приборами магнитоэлектрического типа (с выпрямителем) имеющими равномерную шкалу. Всего на стенде установлено 9 приборов (4 вольтметра и 5 амперметров). Для более точных измерений присутствуют также три выносных амперметра, дублирующих щитовые приборы.

Автоматический предохранитель QF2 отключает нейтраль трансформатора в аварийном режиме, если превышено значение номинального тока предохранителя 10А.

Порядок выполнения работы

Подготовка к проведению исследований

В ходе самостоятельной подготовки к выполнению работы, студент должен ознакомиться с назначением основных элементов лабораторного стенда, приборами и оборудованием, а также внимательно изучить раздел 2 настоящего методического руководства.

Внимание! Категорически запрещается производить включение или выключение силового автомата QF1 без разрешения ведущего занятия преподавателя.

Проведение исследований (экспериментов)

ВНИМАНИЕ! Перед началом каждого эксперимента необходимо убедиться в исправном состоянии лабораторного стенда (лампы НLА – НLС должны гореть с одинаковым накалом).

Система с глухозаземленной нейтралью в нормальных и аварийных режимах

Для проведения экспериментов замкнуть накоротко (зашунтировать) перемычкой (отрезок проводника) клеммы О₁ - О₂ активного сопротивления R_0.

Исходное положение: SA2 – “отключен”, SA3 – “включен”, SA4 – “отключен”.

Нормальный режим работы

Установить с помощью тумблеров в фазах А-С симметричное состояние системы С_А=С_В=С_С=80 мкФ после чего произвести включение стенда пакетным выключателем SA1.

Рис. 7. Схема электрическая принципиальная лабораторной установки

Измерить величины напряжений каждой фазы трансформатора U_А, U_В, U_С вольтметрами V1, V2, V3 и напряжение в нейтрали U_О относительно земли вольтметром V4, а также токи в фазах I_A, I_В, I_С  амперметрами А1, А2, А3 и ток в нейтрали I_О амперметром А4.

Результаты измерений занести в табл. 1 (см. Приложение).