Электроснабжение является жизненно важной частью инфраструктуры современного общества. Постоянно растет спрос на высококачественную электроэнергию, а вместе с ним и требования к надежности распределительных сетей. Защита от замыканий на землю (однофазных) является основой обеспечения электробезопасности.
Исходя из статистических данных, до 90% аварийных ситуаций в электрических сетях начинаются с пробоя изоляции одной из фаз на землю. При отсутствии каких-либо защитных мер, ток замыкания приводит к локальному перегреву, при дуговом замыкании – к эскалации перенапряжений, и в итоге замыкание перерастает в междуфазное. Ввиду этого наиболее важной задачей является быстрая и точная компенсация тока однофазного замыкания на землю путем введения в нейтраль тока, противоположного по фазе.
Скорость – наиболее важный параметр защиты. Чем выше скорость срабатывания, тем меньше ущерб от теплового действия тока и, соответственно, выше уровень электробезопасности.
Компания Swedish Neutral производит самую чувствительную, быструю и селективную защиту от однофазных замыканий - систему нейтрализации тока однофазного замыкания на землю "Ground Fault Neutralizer" (GFN), которая совершенствует понятие резонансного заземления нейтрали — при помощи современных технологий, силовой электроники и запатентованной математики система полностью компенсирует ток однофазного замыкания на землю. Ввиду отсутствия тока в месте повреждения, отсутствуют шаговое напряжение и напряжение прикосновения. GFN эффективно компенсирует ток в месте однофазного замыкания. Это происходит исключительно быстро и не оказывает никакого влияния на ток нагрузки. Следовательно, отсутствует необходимость в отключении поврежденного присоединения и электроснабжение всех потребителей, питающихся от поврежденной линии, осуществляется без перебоев.
Система GFN выполнит любые требования к защите от однофазных замыканий на землю, при этом гарантируя максимально возможный уровень электробезопасности.
Полная компенсация тока замыкания на землю
Защита служит для обеспечения безопасности и минимизации риска для человека и материальных ценностей. При электрическом повреждении величина риска пропорциональна количеству энергии, протекающей в месте повреждения.
Известно, что на величину тока замыкания и время срабатывания можно влиять через нейтраль. Сравнительный анализ зависимости величины тока и времени срабатывания защиты от различных способов заземления нейтрали четко отражает превосходство системы GFN. Практически все существующие сети могут быть заземлены с использованием системы GFN. Данное преобразование является одним из наиболее экономически-эффективных вложений, так как существенно улучшает показатели SAIDI (индекс средней длительности прерываний энергоснабжения) и повышает уровень безопасности.
Используя основные свойства нулевой последовательности 3-х фазной системы, GFN поднимает защиту электрических сетей на качественно новый уровень, превосходя остальные виды защиты по всем основным параметрам: скорости, селективности и чувствительности.
Более того, система GFN действует таким образом, что ток замыкания и перенапряжения могут быть полностью устранены без перебоев электроснабжения – по-настоящему умное решение. Вместо отключения фидеров — «врачебной ошибки», с множеством перебоев в электроснабжении, GFN предлагает «умное лекарство». «Антидот» — ток эквивалентный по величине, но противоположный по знаку току однофазного замыкания на землю, который просто вводится в нейтральный проводник.
Скорость — мгновенная нейтрализация замыкания на землю
Статистика электротравм указывает на очевидную зависимость тяжести травмы от времени срабатывания защиты. GFN нейтрализует ток замыкания не более чем за 60 мс, вне зависимости от локации повреждения. Это существенно быстрее реакции любого другого вида защиты.
Вместо отключения поврежденного фидера, GFN снижает ток в месте пробоя практически до нуля, обеспечивая при этом бесперебойность электроснабжения потребителей, питающихся от поврежденного присоединения. Эта уникальная функция гарантированно работает как при кратковременных, так и при устойчивых замыканиях на землю.
Чувствительность — быстрая и точная идентификация повреждения
GFN использует быстрые, надёжные и высокочувствительные алгоритмы идентификации замыканий на землю.
Самый быстрый алгоритм – это определение начальной стадии переходных процессов. Поврежденный фидер определяется мгновенно при появлении признаков пробоя. Данная схема является очень быстрой и достаточно надежной.
Максимально возможный уровень чувствительности обеспечивает второй алгоритм — основанный на адаптивном измерении проводимости нулевой последовательности. Два последовательных измерения проводятся и сравниваются — до и после коммутации емкостного элемента дугогасящего реактора. Ввиду того, что контролируемым параметром является дифференциальное значение сопротивления нулевой последовательности, влияние погрешностей средств измерения на результат исключено. Благодаря этому локализация повреждения происходит исключительно точно, независимо от сопротивления замыкания.
Селективность — идентификация повреждения независимо от локации
Несмотря на то, что GFN немедленно устраняет перенапряжения и нейтрализует ток замыкания – независимо от локации места пробоя изоляции, место повреждения должно быть определено в любом случае для последующей проверки и, в случае необходимости, производства ремонтных работ.
Функция определения расстояния до места повреждения также базируется на двух алгоритмах: очень быстром и очень точном - для локализации как низкоомных, так и высокоомных замыканий на землю в воздушных и кабельных линиях.
В городских электрических сетях фидеры обычно организованны в открытое кольцо, с возможностью подачи питания с обеих сторон с целью повышения надежности энергоснабжения. GFN предоставляет возможность определения расстояния до места повреждения. Необходимо только организовать петлевое соединение фидеров - теперь место замыкания может быть вычислено с высокой точностью одним нажатием кнопки!
Сети электроснабжения в сельской местности обычно имеют радиальную структуру с множеством ответвлений. Локализация повреждений в таких сетях представляет определенную сложность. Система GFN FPI, работая с доступом к современным технологиям коммуникации через интернет, эффективно справляется с данными сложностями. Благодаря адаптивной схеме, GFN FPI гораздо чувствительнее традиционных защит. Это важный шаг вперед, так как данное устройство позволяет бороться с повреждениями, многие из которых являются высокоомными однофазными замыканиями в воздушных сетях - в середине пролета, с плохим контактом с землей и высокой степенью риска возникновения лесного пожара.
GFN FPI работает с любым типом секционного оборудования. Вся информация о замыканиях и управление доступны на главном терминале GFN, но также могут быть переданы на пульт диспетчера.
Глубокий мониторинг состояния сети
Система GFN в сочетании с современными устройствами онлайн измерения активности частичных разрядов предлагает новый мощный инструмент для контроля изоляции сети и реализации предаварийной защиты. Постоянный контроль фазного напряжения относительно земли и возможность регулировки его величины позволяет немедленно погасить активность частичных разрядов путем понижения данного напряжения в подозреваемой фазе, предотвращая, таким образом, дальнейшее разрушение диэлектрика.
Кроме того, полный контроль фазного напряжения относительно земли во время эксплуатации позволяет осуществлять постоянный мониторинг наличия частичных разрядов при уровне рабочего напряжения незначительно большем, чем нормальный, что даёт возможность выявить начальную стадию разрушения изоляционного материала. Это производится без какого-либо влияния на конечного потребителя.
Система GFN - эффективный инструмент для продвинутого управления энергохозяйством, который позволит получить информацию о повреждении еще до фактического пробоя изоляции. Функция усиленного контроля частичных разрядов системы GFN работает с любым оборудованием – с вращающимися машинами, трансформаторами, распределительными устройствами и кабельными линиями. Метод также может быть использован до, в течение и после ввода в эксплуатацию нового предприятия, чтобы проверить качество исполнения кабельных соединений и окончаний.
Анализ качества электроэнергии
Система GFN позволяет поддерживать адекватное качество электрической энергии благодаря следующим функциям: мониторинг гармонического состава сети, компенсация высокочастотной составляющей тока однофазного замыкания на землю в дополнение к основному току 50 Гц, предоставление анализа гармонического состава сети. Отсутствие гармоник в сети благоприятно сказывается на работе оборудования и увеличивает его жизненный цикл, что, в свою очередь, снижает расходы на техническое обслуживание, ремонт и замену оборудования, а также повышает технико-экономические показатели предприятия в целом.
Система нейтрализации тока однофазного замыкания на землю (GFN) представляет собой комплекс оборудования для осуществления полной компенсации тока однофазного замыкания на землю (емкостной и активной составляющих), а также для локализации места пробоя.
Система GFN включает:
дугогасящий реактор ASC (для компенсации емкостного тока озз);
компенсатор RCC-инвертор (для компенсации активного тока озз);
шкаф управления GFN (для управления реактором ASC и RCC-инвертором и для определения и локализации озз).
