Связан ли ток нулевой-последовательности со способом заземления нейтральной точки?

В анализе и защите энергосистемы ток нулевой последовательности является основной концепцией, тесно связанной с методом заземления системы. Ясный ответ: ток нулевой последовательности не только связан с методом заземления нейтральной точки, но также его величина, путь и даже его существование полностью определяются методом заземления. Понимание взаимосвязи между ними является ключом к овладению анализом неисправностей в энергосистемах, конфигурацией релейной защиты и управлением качеством электроэнергии.

I. Основная концепция: что такое ток нулевой последовательности?

Ток нулевой последовательности не является обычным током нагрузки; скорее, это особая составляющая тока, генерируемая, когда в системе возникает асимметричное замыкание (например, однофазное заземление) или трех-дисбаланс фаз. Используя метод симметричных компонент, любую трехфазную асимметричную систему можно разложить на три симметричные системы: положительную последовательность, отрицательную последовательность и нулевую последовательность.

II. Как определяется метод заземления нейтрали для тока нулевой последовательности?

Метод заземления нейтральной точки непосредственно определяет, может ли ток нулевой-последовательности протекать плавно, а также величину импеданса пути, тем самым определяя амплитуду тока нулевой-последовательности. В основном его можно разделить на две категории:

⑴ Нейтральная точка эффективно заземленной системы (система с высоким током заземления)

Метод: включает прямое заземление нейтральной точки или заземление через небольшое сопротивление.

Характеристики пути нулевой последовательности: он обеспечивает путь с низким-импедансом для тока нулевой последовательности (обратного тока к нейтральной точке трансформатора через землю).

Влияние на ток нулевой-последовательности:

При возникновении однофазного замыкания на землю-неисправная фаза генерирует огромный ток нулевой-последовательности.

Из-за малого сопротивления контура амплитуда тока очень велика (до нескольких тысяч ампер), что по величине того же порядка, что и фазный ток короткого-замыкания.

(2) Нейтральная точка не-эффективно заземленной системы (система с малым током заземления)

Метод: включает нейтральную точку, незаземленную или заземленную через катушку гашения дуги.

Характеристики пути нулевой последовательности: он обеспечивает путь с высоким-импедансом или неполный путь для протекания тока нулевой последовательности.

Влияние на ток нулевой-последовательности:

- Нейтральная точка не заземлена: между системой и землей нет прямого электрического соединения. При однофазном заземлении емкостной ток заземления очень мал (только алгебраическая сумма емкостных токов системы) и имеет очень небольшую величину (обычно от нескольких ампер до нескольких десятков ампер), и в месте повреждения не возникает большая дуга. Сетевое напряжение системы остается симметричным и система может работать с отказами в течение 1-2 часов.

- Заземление через дугогасительную катушку. Дугогасящая катушка представляет собой индуктивную катушку. Когда происходит однофазное заземление, генерируемый им индуктивный ток компенсирует (нейтрализует) емкостный ток системы на землю, делая остаточный ток в точке заземления очень малым. Дуга может погаснуть сама по себе, а также система может работать с неисправностью в течение короткого периода времени.