Sposoby połączenia z ziemią punktu
Sposoby połączenia z ziemią punktu
neutralnego sieci elektroenergetycznych
neutralnego sieci elektroenergetycznych
Wprowadzenie
Wprowadzenie
Kryteria wyboru sposobu połączenia uwzględniają różne czynniki
natury technicznej i ekonomicznej:
Ciągłość (niezawodność) dostawy energii do odbiorców
Wybiorczość lokalizacji i likwidacji zwarć doziemnych przez
zabezpieczenia
Wartości przepięć łączeniowych i ziemnozwarciowych
(powstających w czasie zwarć doziemnych)
Bezpieczeństwo człowieka i środowiska
Koszty
2/ 16
Sposoby połączenia z ziemią p.n.
Sposoby połączenia z ziemią p.n.
Skutecznie uziemiony punkt neutralny  sieć uziemiona
Jest to sieć 3-fazowa, której punkt neutralny połączony jest z ziemią przez
rezystancję lub reaktancję o dostatecznie małej wartości, zapewniającej
odpowiednie warunki pracy sieci w czasie zwarć doziemnych.
Uziemionymi sÄ… sieci elektroenergetyczne WN.
Izolowany punkt neutralny  sieć izolowana
Jest to sieć, w której brak jest połączenia punktu neutralnego z ziemią, za
wyjątkiem takiego połączenia przez bardzo dużą impedancję urządzeń
zabezpieczeniowych, pomiarowych lub sygnalizacyjnych.
Sieciami izolowanymi są SE nn (500 V) oraz SN o małych wartościach prądu
zwarcia doziemnego.
3/ 16
Sposoby połączenia z ziemią p.n.
Sposoby połączenia z ziemią p.n.
Punkt neutralny uziemiony przez dławik  sieć kompensowana
Jest to sieć 3-fazowa, której punkt neutralny jest połączony z ziemią przez
reaktancję indukcyjną, dobraną w taki sposób, aby przy zwarciu doziemnym
następowała kompensacja prądu zwarciowego w stopniu umożliwiającym
samoczynne zgaśnięcie łuku elektrycznego związanego z tym zwarciem.
Sieci kompensowane - SE SN o dużych wartościach prądu zwarcia doziemnego.
Punkt neutralny uziemiony przez rezystor  sieć z uziemieniem przez
rezystor
Jest to sieć 3-fazowa SN, której punkt neutralny jest połączony z ziemią przez
rezystancję, zapewniającą odpowiednie warunki pracy sieci w czasie zwarć
doziemnych.
Bezpośrednio uziemiony punkt neutralny  sieć nn typu T
Sieć 3-fazowa lub 1-fazowa z bezpośrednim połączeniem z ziemią punktu
neutralnego.
4/ 16
SE ze skutecznie uziemionym punktem neutralnym
SE ze skutecznie uziemionym punktem neutralnym
Uziemienie powinno być wykonane w sposób zapewniający:
Uf max z
ke =
Ograniczenie współczynnika zwarcia doziemnego
Uf
do wartości:
w sieciach 110 kV
ke d" 1,4
w sieciach 220 i 400 kV
ke d" 1,3
Ufmax z  maksymalne napięcie między fazą a ziemią podczas zwarcia doziemnego,
Uf  napięcie fazowe, które wystąpiłoby w tym samym miejscu sieci w normalnych
warunkach ruchowych
Ograniczenie prądu zwarcia 1-fazowego do wartości nie
przekraczajÄ…cej prÄ…du zwarcia 3-fazowego
5/ 16
SE ze skutecznie uziemionym punktem neutralnym
SE ze skutecznie uziemionym punktem neutralnym
Ograniczenie przepięć umożliwia zmniejszenie wytrzymałości
izolacji linii, której poziom w istotny sposób wpływa na koszty.
Ograniczenie prądu zwarcia 1-fazowego do wartości nie
przekraczajÄ…cej prÄ…du zwarcia 3-fazowego jest wygodne dla
doboru urządzeń na wytrzymałość zwarciową.
Zalety sieci ze skutecznie uziemionym punktem neutralnym:
Zmniejszenie krotności przepięć ziemnozwarciowych
Możliwość likwidowania zwarć przemijających przy
zastosowaniu SPZ
6/ 16
SE z izolowanym punktem neutralnym
SE z izolowanym punktem neutralnym
E = U / 3
PrÄ…d zwarcia doziemnego:
Ma charakter pojemnościowy
Stosunkowo niewielką wartość
Iz = 3ÉCE = 3U ÉC
C  pojemność doziemna sieci
7/ 16
SE z izolowanym punktem neutralnym
SE z izolowanym punktem neutralnym
Zwarcie ma charakter:
Trwały
PrzemijajÄ…cy
A
ukowy
Zwarcie powoduje:
Przepięcia ustalone
PrzepiÄ™cia nieustalone  (2÷4,5)Uf
Przepięcia łączeniowe  do 3 Uf
Narażenie izolacji
Narażenie środowiska np. zmniejszenie wytrzymałości
mechanicznej słupa
8/ 16
SE z izolowanym punktem neutralnym
SE z izolowanym punktem neutralnym
Zwarcie doziemne jest to zwykle zwarcie o łuku przerywanym, który
gaśnie samoistnie pod wpływem wiatru lub izolacji, przy czym im mniej
rozległa jest sieć tym warunki samogaszenia lepsze.
Ten rodzaj zwarcia stanowi ok. 70% wszystkich zwarć w sieciach
napowietrznych.
Cechy sieci izolowanej
Samoistna likwidacja zwarcia w wyniku samogaszenia Å‚uku
Zapewnienie ciągłości dostawy energii (mniej wyłączeń awaryjnych)
Mniejsze koszty inwestycyjne i eksploatacyjne
Duże przepiÄ™cia: ustalone - "3Uf , nieustalone  (2÷4,5) Uf
Narażenie izolacji kabli i środowiska na działanie przepięć
Trudności z zapewnieniem wybiorczości działania zabezpieczeń
(małe prądy zwarciowe)
9/ 16
SE z izolowanym punktem neutralnym
SE z izolowanym punktem neutralnym
Z izolowanym punktem neutralnym pracujÄ…:
Sieci 500 V - do zasilania silników w kopalniach rud miedzi
Sieci SN napowietrzne i napowietrzno-kablowe, jeżeli prąd
ziemnozwarciowy nie przekracza dopuszczalnej wartości
granicznej, podanej w tabeli:
Un [kV] 3-6 10 15-20 30-40 60
Ic [A] 30 20 15 10 5
Sieci kablowe, jeżeli prąd zwarciowy nie przekracza 50 A.
Graniczne wartości pojemnościowego prądu zwarcia z ziemią
wynikajÄ… z warunku samogaszenia Å‚uku ziemnozwarciowego.
10 / 16
SE z kompensacjÄ… ziemnozwarciowÄ…
SE z kompensacjÄ… ziemnozwarciowÄ…
Kompensację ziemnozwarciową stosuje się wówczas, gdy prąd
zwarcia doziemnego przekracza wartości graniczne.
Zasada kompensacji polega na włączeniu dławika pomiędzy punkt
neutralny a ziemiÄ™.
1
3ÉL
ÉC
Iz = E
L
C
11 / 16
SE z kompensacjÄ… ziemnozwarciowÄ…
SE z kompensacjÄ… ziemnozwarciowÄ…
Przy kompensacji zupełnej: Zwykle wartość indukcyjności dławika
dobiera się w taki sposób, aby sieć
1
Iz = 0 Ò! 3ÉL = 0
pracowała nieco przekompensowana
ÉC
(mniejsze przepięcia)
1
StÄ…d: IL > IC
L =
3É2C
12 / 16
SE z kompensacjÄ… ziemnozwarciowÄ…
SE z kompensacjÄ… ziemnozwarciowÄ…
Cechy sieci skompensowanej sÄ… podobne do sieci izolowanej, tylko
lepsze są warunki samogaszenia łuku z powodu mniejszej wartości
prÄ…du.
Dławik gaszący włącza się za pomocą transformatora uziemiającego.
13 / 16
SE z uziemieniem przez rezystor
SE z uziemieniem przez rezystor
Uziemienie przez rezystor stosuje siÄ™ w celu:
Ograniczenia przepięć nieustalonych
Zwiększenia prądów ziemnozwarciowych do wartości zapewniającej
prawidłowe działanie zabezpieczeń
Stosuje się także sieci z przejściowym uziemieniem punktu neutralnego.
Normalnie sieć pracuje jako skompensowana. Rezystor jest załączany po
kilku sekundach od chwili powstania zwarcia, dla umożliwienia zgaszenia
łuku i zlikwidowania zwarć przemijających. Włączenie rezystora powoduje
wymuszenie dodatkowego prÄ…du pobudzajÄ…cego zabezpieczenie.
Sposób ten łączy zalety kompensacji w zakresie likwidacji zwarć
przemijających z zaletami małooporowego uziemienia w zakresie
prawidłowego działania zabezpieczeń.
14 / 16
SE SN  podsumowanie
SE SN  podsumowanie
Większość SE SN pracuje z kompensacją ziemnozwarciową.
Zalety:
Zmniejszenie wartości prądów zwarć doziemnych
Możliwość zasilania odbiorów pomimo zwarć
Zmniejszenie zagrożenia porażeniowego oraz szkodliwego
działania prądów zwarciowych
Tanie rozwiązania uziemień i zabezpieczeń
Zalety kompensacji ograniczają następujące czynniki:
wzrost rozległości sieci
wyższe harmoniczne w prądzie i brak możliwości ich
kompensowania
mało dokładna regulacja zaczepowa urządzeń gaszących i duże
prądy resztkowe uniemożliwiające samoistną likwidację zwarć
15 / 16
SE SN  tendencje zmian
SE SN  tendencje zmian
Stosowane rozwiÄ…zania:
Zachowanie kompensacji z jednoczesnym:
" dzieleniem dużych sieci na mniejsze sekcje
" modernizacją metod pomiaru i kontroli nastawień dławików
ziemnozwarciowych
" instalowaniem urządzeń kompensacyjnych z płynną regulacją
pod obciążeniem
" stosowaniem rezystorów wymuszających
Rezygnacja z kompensacji i wprowadzenie trwałego uziemienia
punktu neutralnego (głównie przez rezystor)
16 / 16