Научно-исследовательская работа по электроснабжению на тему Резистивное заземление нейтрали в сетях 10 кВ

Введение

В настоящее время энергетика является важнейшей областью в сфере народного хозяйства, значимость которой в современных условиях переоценить очень тяжело. В связи с постоянным и стремительным развитием технологий, а также из-за внедрения новейших средств производства, происходит увеличение производственных мощностей. Вместе с этим имеет место постоянное ужесточение требований относительно энергоэффективности, безопасности, экологичности и надежности средств производства [4]. Бурный рост экономики и промышленности в конце двадцатого столетия привел к резкому повышению потребления энергии. Первое десятилетие двадцать первого века вскрыло ряд причин увеличения потребления электрической и тепловой энергии. К ним можно отнести эксплуатацию устаревшего оборудования, несовершенство технологических процессов, большие потери в линиях электропередач, низкий уровень эксплуатационного обслуживания электроустановок, а также некоторые организационные вопросы.
Тема настоящей научно-исследовательской работы – «Резистивное заземление нейтрали в сетях 10 кВ».
Цель аттестационной работы – исследование особенностей организации и применения резистивного заземления нейтрали в сетях 10 кВ.
Для достижения цели работы необходимо разрешение следующих задач:
– дать общую характеристику заземляющим устройствам;
– описать назначение заземляющих устройств;
– дать характеристику резистивному заземлению нейтрали в сетях 10 кВ;
– исследовать особенности организации резистивного заземления нейтрали.
В процессе выполнения данной работы предполагается получить значительный теоретический и практический опыт по исследуемой тематике, который будет необходим в процессе дальнейшей учебной деятельности по специальности.
1. Назначение заземляющих устройств

Заземлители или заземляющие устройства (ЗУ) являются обязательным элементом каждой электроустановки. Без ЗУ нормальное функционирование установки невозможно. При этом в понятие нормального функционирования включают целый комплекс вопросов.
С течением времени и развитием техники изменяются и требования к ЗУ. Основное изменение состоит в том, что кроме обязательных функций обеспечения безопасности персонала появилось требование к электромагнитной совместимости (ЭМС). Оно, по существу, означает обеспечение нормальной работы измерительных, информационных и других устройств, работающих с использованием микропроцессоров, ПК и т.п.
В настоящем пособии изложены основные требования к ЗУ, содержащиеся в нормативных документах [1], однако основное внимание уделено основам расчета ЗУ в однородном грунте. Изложен общий метод расчета, позволяющий рассчитывать заземлители практически любой конфигурации, основанный на так называемом методе эквивалентных зарядов. Приведены примеры расчета простейших заземлителей.
Применительно к расчету сложных ЗУ излагаются общие характеристики одной из современных программ, применяемой для этих целей. Работа программы иллюстрируется примером расчета конкретного ЗУ.
Также приведен подход к расчету режимов работы ЗУ при воздействии импульсов тока (тока молнии или тока короткого замыкания на территории подстанции в первые моменты времени и т.д.). Показано, что при воздействии импульсов тока сопротивление заземлителя может значительно возрастать. Обсуждаются другие эффекты, возникающие при воздействии импульсов тока.
Нейтраль – это нулевой защитный проводник, который соединяет между собой нейтрали электроустановок в трехфазных сетях электрического тока. Сфера использования – зануление электроустановок.
Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века [6]. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток – высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного – по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.
В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали, который при входе в здание разветвляется на «PE» - ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N» (рисунок 1).