Резистивное заземление нейтралей в судовых электроэнергетических системах

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 629.12.066

Резистивное заземление нейтралей в судовых электроэнергетических системах

В.А. Благинин,

И.Е. Кажекин

Получена зависимость кратностей снижения дуговых перенапряжений от величины фазной емкости в судовых электросетях с резистивным заземлением нейтрали по сравнению с изолированными сетями.

Опыт эксплуатации судовых электроэнергетических систем (СЭЭС) и экспериментальные исследования показывают, что внутренние перенапряжения представляют значительную угрозу для изоляционных конструкций судового электрооборудования. Несмотря на низкие уровни рабочих напряжений, они способны достигать величин, при которых возможен пробой ослабленных участков изоляции. Подтверждение этому можно получить из анализа эксплуатационной аварийности общепромышленного низковольтного оборудования, изоляция которого испытывает примерно такие же воздействия перенапряжений, что и электрооборудование судов. В этом отношении интерес представляет обширная статистика отказов асинхронных двигателей общепромышленных серий, накопленная за многие годы наблюдений. По данным [1] от 85 до 95% всех отказов асинхронных двигателей со всыпными обмотками происходят из-за повреждений их изоляции. При этом в среднем около 5% повреждений изоляции приходится на междуфазную, 2% - на пазовую и 93% - на витковую изоляции. Огромное преобладание числа межвитковых замыканий над суммарным числом замыканий других видов является достаточным доказательством определяющей роли внутренних перенапряжений в аварийности асинхронных двигателей. Дело в том, что при отсутствии перенапряжений пробой межвитковой изоляции в низковольтном электродвигателе маловероятен, поскольку в этом случае к ней прикладывается напряжение, намного уступающее по величине тем значениям, при которых возможно возбуждение трекообразующих процессов в твердых диэлектриках. Возникновение и развитие предпробивных дефектов в изоляции, всегда имеющих форму треков, завершается лишь в тех случаях, когда воздействующее на нее напряжение хотя бы кратковременно превышает наибольшие трекобезопасные уровни в низковольтном оборудовании. Это может происходить только при формировании значительных по величине перенапряжений.

В связи с существованием нижнего предела разрушающих воздействий на изоляцию задача дальнейшего повышения показателей эксплуатационной надежности и безопасности судовых электросистем приобретает новое важное и эффективное решение, ранее не развивавшееся в приложении к судовому электрооборудованию. Оно связано с глубоким ограничением внутренних перенапряжений в СЭЭС по сравнению с их нынешним уровнем.

Для решения подобных задач в электросетях средних классов напряжений (6-35 кВ) широко применяется способ заземления их нейтралей через высокоомный резистор [2,3]. В таких сетях с резистивной нейтралью сохраняется бесперебойность питания потребителей при замыканиях на землю, поскольку при возникновении подобных замыканий поврежденный участок сети не отключается защитой. При этом значительно снижаются максимальные перенапряжения и в несколько раз уменьшается аварийность оборудования, получающего питание от таких сетей [4]. В новой редакции Правил морского Регистра наряду с изолированной допущено использование на судах электросистем с резистивной нейтралью [5]. Ниже приводятся результаты исследований возможности максимального ограничения перенапряжений в низковольтных судовых электросетях за счет перехода от режима изолированной нейтрали к режиму ее заземления через высокоомный резистор. электросеть резистивный напряжение нейтраль

Исследования проводились на физической модели судовой электросети с изолированной нейтралью и с заземлением ее через резистор. В экспериментах создавались неустойчивые однофазные замыкания на корпус. Возникающие при этом перенапряжения регистрировались по методике, описанной в [6]. На основе метода симплекс-планирования эксперимента были определены условия, при которых достигалось наибольшее ограничение перенапряжений для отдельных величин фазной емкости сети. Зависимость отношения максимальных перенапряжений в изолированных сетях Umax_из к их величинам при наилучших соотношениях параметров резистивного заземления нейтрали Umax_рез от величины фазной емкости сети CФ показана на рисунке.

Рис. Зависимость отношения Umax_из к Umax_рез от величины фазной емкости сети Umax_из = 4.67UФ

Приведенная зависимость показывает, что максимальные кратности перенапряжений в судовой электросети с резистивной нейтралью могут быть уменьшены в несколько раз. Если согласно [7] в судовых изолированных сетях наибольшая кратность перенапряжений может достигать величины 4.67UФ, то в сетях с резистивной нейтралью они увеличиваются по мере роста фазных емкостей сети CФ, но в диапазоне CФ от 2 мкФ до 16 мкФ не превышают 3.17UФ. Таким образом, показано, что по сравнению с изолированной - резистивная нейтраль более предпочтительна по показателю наибольших возможных перенапряжений. Особенно эффективна резистивная нейтраль как средство ограничения перенапряжений в сетях с малыми величинами фазных емкостей.

Список литературы

1. Ермолин Н.П. Надежность электрических машин / Н.П. Ермолин, И.П. Жирихин. - Л.: Энергия, 1976. - 248 с.

2. Виштибеев А.В. О резистивном заземлении нейтрали в сетях 6-35 кВ / А.В. Виштибеев, К.П. Кадомская // Энергетик. - 2001. - № 3. - С. 33 - 34.

3. Корепанов А.А. Обоснование эффективности резистивного заземления нейтрали сетей 6(10) кВ: автореф. дисс… канд. техн. наук / А.А. Корепанов. - СПб.: СПбГТУ, 1998. - 19 с.

4. Обабков В.К. Сравнительный анализ и оптимизация режимов заземления нейтрали в коротких сетях различного назначения / В.К. Обабков // Электро. - 2001. - № 4. - С. 15-19.

5. Правила классификации и постройки морских судов / Российский морской регистр судоходства. - СПб., 2007. - Т.2. - 680 с.

6. Благинин В.А. Дуговые перенапряжения в судовых электросистемах с различными режимами нейтрали / В.А. Благинин, В.И. Лозовенко, И.Е. Кажекин // Известия КГТУ. - 2008. - №13. - С.118-121.

7. Благинин В.А. Прогнозирование дуговых перенапряжений в судовых электросетях низких и средних классов напряжений / В.А. Благинин, И.Е. Кажекин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2008. - №2. - С. 247-250.

Размещено на Allbest.ru