Системный подход к заземлению нейтрали
Интересен взгляд зарубежных исследователей на разработку систем заземления нейтралей, заключающийся в системном подходе. Поскольку в электроэнергетической системе нет «подсистем», которые остаются как самостоятельные изолированные «острова», разработка систем заземления нейтрали должна исходить из философии системного подхода и размышлений. Система заземления нейтрали является основой всех частей энергосистемы, связанных с заземлением. Подробнее рассмотрим системный подход для достижения общих и узконаправленных целей заземления в энергосистеме и как эти цели относятся к примененному методу заземления нейтрали.
Общие цели заземления
Руководство Национального Электрического Кодекса США (NEC) выделяют две основные причины заземления электрических сетей переменного тока:
а. Для ограничения напряжения, вызванного молнией или случайным контактом силовых проводов с проводниками более высокого напряжения
б. для стабилизации напряжения в условиях нормального режима работы (с поддержкой напряжения на одном уровне относительно земли так, чтобы любое оборудование, подключенное к системе, было под действием только этой разницы потенциалов)
Более ранние издания NEC определяют и третью основную причину:
с. Для облегчения работы устройств защит от максимальных токов, таких как предохранители, автоматические выключатели или реле, в условиях замыкания на землю
Эта третья причина остается в силе, даже несмотря на то, что она была удалена из текущего текста NEC.
Очевидно, что инженеры-энергетики признают, что заземление системы переменного тока охватывает гораздо больше, чем эти три причины. Однако, когда применяется NEC, проектировщики должны не забывать, что требования Кодекса конкретно ограничены первыми двумя установленными причинами.
Вкупе с установленными NEC причинами для заземления, для проектировщиков крайне важно понимать и принимать всесторонний системный подход при проектировании системы заземления так, чтобы были соблюдены общие цели заземления:
1) Обеспечить защиту персонала;
2) Обеспечить защиту компонентов энергосистемы;
3) Обеспечить максимальную непрерывность нормальной работы энергосистемы.
Особые цели заземления
Пригодность систем заземления и, в частности, используемого метода заземления нейтрали энергосистемы, должна оцениваться по способности выбранной системы удовлетворять следующим особым целям заземления:
1) Снижение опасности поражения электрическим током, шагового напряжения и напряжения прикосновения и других факторов, опасных для персонала;
2) Предотвращение образования дуги как источника воспламенения легковоспламеняющихся веществ во взрывоопасных зонах, классифицированных согласно ПУЭ;
3) Ограничение перенапряжений, связанных с молнией или случайным контактом с более высоким напряжением, и предотвращение повреждения систем изоляции в энергосистеме;
4) Ограничение разрушающих факторов повреждения для сокращения теплового старения, воспламенения и плавления элементов в точке замыкания;
5) Ограничение механических воздействий токов замыкания на землю на электрическое оборудование и проводники;
6) Облегчение определения места замыкания на землю и повышение эффективности устройств РЗА;
7) Минимизация случаев прекращения энергоснабжения, вызванных ОЗЗ;
8) Сокращение падений линейных напряжений в энергосистеме и ложных срабатываний устройств РЗА, вызванных ОЗЗ.
Таким образом, особые цели заземления должны быть учтены наравне с общими целями заземления в Философии проектирования, принятой при строительстве или реконструкции энергосистемы в качестве фундамента системного подхода.