Zagadnienie wyboru sposobu połączenia z ziemią punktu neutralnego sieci elektroenergetycznych
średnich napięć należy do ciągle aktualnych problemów elektroenergetyki. Wśród wielu kryteriów tego wyboru najbardziej istotne to poziom zagrożenia porażeniowego przy zwarciach doziemnych oraz skuteczność działania zabezpieczeń ziemnozwarciowych, a także poziom przepięć dorywczych i przejściowych.
Kryteria te oparte są na ocenie wartości prądu jednofazowego zwarcia doziemnego, jego rozpływu w sieci i układzie uziomowym oraz poziomów napięć występujących w różnych punktach sieci podczas doziemienia. Wynikające z przyjętych kryteriów wymagania dotyczące wartości prądów i napięć są wzajemnie przeciwstawne, a tym
samym wybór sposobu pracy punktu neutralnego sieci jest efektem kompromisu pomiędzy
poszczególnymi wymaganiami.
Dla wyboru oraz oceny sposobu pracy punktu neutralnego sieci SN konieczne jest przeprowadzenie analizy prądów i napięć w stanach jednofazowych zwarć doziemnych. Analiza taka wymaga przyjęcia wartości parametrów sieci i zakłóceń, wśród których szczególnie istotne są rezystancje układów uziomowych, rezystancja zwarcia oraz napięcie robocze.
W monografii przedstawiono modele uwzględniające losowość wymienionych
parametrów sieci i zakłóceń, które dzięki zastosowaniu metody Monte Carlo umożliwiają analizę w aspekcie statystycznym wartości napięć uziomowych oraz sygnałów wejściowych elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej. Takie podejście umożliwia obiektywną ocenę danego sposobu połączenia z ziemią punktu neutralnego sieci SN, w efekcie wspomagając decyzję o wyborze tego sposobu.
- Spis treści
-
Streszczenie 7
Abstract 9
Wykaz oznaczeń 11
1. Wstęp 23
2. Problemy wyboru sposobu połączenia z ziemią punktu neutralnego sieci elektroenergetycznych 26
2.1. Wprowadzenie 26
2.2. Sieci ze skutecznie uziemionym punktem neutralnym 28
2.3. Sieci średnich napięć z nieskutecznie uziemionym punktem neutralnym 32
2.3.1. Sieci z izolowanym punktem neutralnym 35
2.3.2. Sieci z punktem neutralnym połączonym z ziemią przez cewkę 37
2.3.3. Sieci z punktem neutralnym połączonym z ziemią przez rezystor 41
2.3.4. Sieci z punktem neutralnym połączonym z ziemią przez układ równoległy cewki i rezystora 43
2.3.5. Wpływ parametrów sieci i zakłóceń na prąd jednofazowego zwarcia doziemnego 44
3. Kryteria wyboru sposobu połączenia z ziemią punktu neutralnego w sieciach średnich napięć 49
3.1. Zagrożenie porażeniowe 49
3.1.1. Najwyższe dopuszczalne wartości napięć rażeniowych dotykowych i krokowych 51
3.1.2. Ocena instalacji uziemiającej stacji SN/nn ze względu na napięcia dotykowe i uziomowe 53
3.1.3. Porażenie prądem elektrycznym w ujęciu probabilistycznym 59
3.2. Skuteczność działania zabezpieczeń ziemnozwarciowych 61
3.3. Przepięcia ziemnozwarciowe 63
4. Analiza czynników losowych wpływających na skutki jednofazowych zwarć doziemnych w sieciach średnich napięć 67
4.1. Przedmiot rozważań 67
4.2. Impedancje dróg ziemnopowrotnych linii średnich napięć 70
4.3. Losowość rezystancji uziemienia stacji SN/nn 73
4.3.1. Losowość rezystywności gruntu 73
4.3.2. Wpływ korozji na rezystancję uziomu 75
4.3.3. Losowość wypadkowej rezystancji uziemień przewodu ochronno-neutralnego sieci niskiego napięcia 76
4.4. Statystyczny model rezystancji uziemienia stacji SN/nn 77
4.4.1. Badania statystyczne rezystancji uziemienia stacji SN/nn 77
4.4.2. Statystyki opisowe próby 82
4.4.3. Model statystyczny rezystancji uziemienia stacji SN/nn 90
4.5. Rezystancja zwarcia 93
4.6. Napięcie robocze na szynach SN stacji WN/SN 95
5. Model sieci średniego napięcia do statystycznych badań skutków jednofazowych zwarć doziemnych 97
6. Metoda statystycznej oceny skutków jednofazowych zwarć doziemnych w sieciach średnich napięć 105
6.1. Statystyczna metoda
oceny zagrożenia porażeniowego w stacjach SN/nn 106
6.2. Statystyczna metoda doboru nastaw zabezpieczeń ziemnozwarciowych 112
7. Zastosowanie analizy statystycznej do wyboru wariantu pracy punktu neutralnego przykładowej sieci średniego napięcia 124
7.1. Analizowana sieć 124
7.2. Statystyczna ocena zagrożenia porażeniowego w stacjach SN/nn dla różnych wariantów pracy punktu neutralnego 126
7.3. Statystyczny dobór nastaw zabezpieczeń ziemnozwarciowych dla różnych wariantów pracy punktu neutralnego 145
7.4. Wybór wariantu pracy punktu neutralnego analizowanej sieci 175
8. Podsumowanie 179
Załącznik. Model sieci średniego napięcia z uwzględnieniem parametrów podłużnych linii 181
Bibliografia 187