Класифікація електроустановок відносно заходів електробезпеки та режими навантаження електроприймачів

Відносно заходів електробезпеки ПУЕ підрозділяє електроустановки на такі чотири типи [45]:

– електроустановки напругою до 1 кВ в електричних мережах з ізольованою нейтраллю;

– електроустановки напругою до 1 кВ в електричних мережах з глухозаземленою нейтраллю;

– електроустановки напругою вище 1 кВ в електричних мережах з глухозаземленою або ефективно заземленою нейтраллю;

– електроустановки напругою вище 1 кВ в електричних мережах з ізольованою, компенсованою або (і) заземленою через резистор нейтраллю.

Розглянемо електроустановки напругою до 1 кВ в електричних мережах з ізольованою і глухозаземленою нейтралями джерела живлення.

1. Електроустановки напругою до 1 кВ в електричних трифазних мережах з ізольованою нейтраллю, тобто нейтраллю генератора, вторинної обмотки силового трансформатора, яка не приєднана до заземлюючого пристрою або приєднана до нього через пристрої з великим опором (прилади сигналізації, вимірювання захисту, заземлюючі дугогасильні реактори та інші подібні їм пристрої з великим опором).

В мережах з ізольованою нейтраллю джерело живлення (генератор, вторинна обмотка трансформатора) має обмотки, з’єднані за схемою “зірка” або за схемою “трикутник” (рис. 3.7). Нейтральна точка не приєднана до заземлюючого пристрою або приєднана до нього через резистор з великим опором, через опір приладів сигналізації, вимірювання та інших подібних їм пристроїв, наявність яких практично не впливає на струм замикання на землю. Як показано в [15], електрична мережа з ізольованою нейтраллю при високому опорі ізоляції та малої ємності, як правило, більш безпечна в період нормального режиму роботи електроустановки.

У першій схемі (рис. 3.7, а) нейтральна точка не приєднана до заземлюючого пристрою або приєднана до нього через пробивний запобіжник (розрядник), резистор з великим опором, через опір приладів сигналізації, вимірювання та інших подібних їм пристроїв, наявність яких практично не впливає на струм замикання на землю. Пробивний запобіжник служить захистом від можливих перенапруг у вторинних колах, у випадку переходу вищої напруги первинної обмотки знижувального трансформатора у вторинну мережу та при пробою ізоляції між обмотками. Запобіжник зв’язаний з землею через малий опір заземлюючого пристрою (R_з = 4 Ом) і спрацьовує шляхом пробою повітряного проміжку (біля 0,2 мм) у слюдяній пластинці.

У другій схемі (рис. 3.7, б) захист від можливих перенапруг здійснюється розрядником, який включений у фазу А вторинної обмотки трансформатора (вторинні обмотки трансформатора з’єднані за схемою “трикутник”). Це досить поширена схема.

Електричні мережі електроустановок з ізольованою нейтраллюживляться від трифазних трансформаторів, нейтралі яких не мають заземлення, проте приєднані до заземлювача через пробивний запобіжник (розрядник), який служить захистом від можливих перенапруг у вторинних колах, у випадку переходу вищої напруги первинної обмотки знижувального трансформатора у вторинну мережу, та при пробою ізоляції між обмотками (рис. 3.7). Пробивний запобіжник зв’язаний з землею через малий опір заземлюючого пристрою (4 Ом) і спрацьовує шляхом пробою повітряного проміжку (біля 0,2 мм) в слюдяній пластинці.

Електроустановки з ізольованою нейтраллю є джерелом живлення електроприймачів, що працюють в умовах підвищеної небезпеки ураження електричним струмом (торф’яні підприємства, вугільні шахти, відкриті розробки тощо), а також електроприймачів з симетричним навантаженням. Наприклад, живлення цеху токарних станків, в яких основою приводу служать трифазні асинхронні електродвигуни.

Мережі з ізольованою нейтраллю є відносно короткі. Тому їх доцільно застосовувати на об’єктах з підвищеною небезпекою ураження струмом за умови незначної ємності проводів відносно землі, відсутності дії агресивного середовища та можливості підтримувати високий рівень ізоляції проводів мережі відносно землі. Це трьохпровідні мережі з робочою напругою 36, 42, 127, 220, 380 і 660 В.

Формалізуємо вище викладене. Розглянемо симетричний режим навантаження при з’єднанні обмоток джерела живлення та електроприймачів зіркою (рис. 3.8). Симетричне навантаження створюють трифазні асинхронні двигуни, трифазні індукційні печі, трифазні світильники тощо. Формальною ознакою симетричності навантаження є те, що векторна сума електрорушійних сил (е.р.с.) трифазного джерела або струмів фаз у будь-який момент часу дорівнює нулю:

+ + = 0; + + = = 0,

(3.1)

де – струм в нульовому проводі (зображення вектора, наприклад , адекватне зображенню цієї ж величини в комплексній формі ).

Миттєві електрорушійні сили (е.р.с.), які індукуються на трьох фазних обмотках, мають вигляд (рис. 3.9 а, б):

e_A = E_А sin wt; e_B = E_В sin (wt – 2p / 3); e_C = E_С sin (wt – 4p / 3), (3.2)

де E_А = E_В = E_С = E_m – амплітуди е.р.с., вектори яких (, , ) зміщені послідовно один від одного на кут 2p / 3 (120°). Як наслідок, миттєві значення фазних напруг (u_A, u_B, u_C) змінюються таким же чином. Тому вектори фазних напруг (, , ) і лінійних напруг (, , ) зміщені послідовно один від одного на кут 2p / 3 (рис. 3.9, в). внаслідок симетричного навантаження модулі фазних і лінійних напруг однакові, тобто:

U_A = U_B = U_C = U_ф; U_AB = U_BC = U_CA = U_л (3.3)

Як видно з рис. 3.9, в, лінійні та фазні вектори напруг пов’язані між собою такими залежностями:

= – ; = – ; = – . (3.4)

Опустивши перпендикуляр з вектора на вектор легко знайти співвідношення між лінійною і фазною напругами, враховуючи те, що вектори фазних напруг зсунуті під кутом 120° одна відносно одної: U_AB / 2 = U_A cos 30°; U_AB = U_A (3.9, г). Таким чином, зв'язок між лінійною і фазною напругами така:

U_л = × U_ф (3.5)

Якщо споживачі на кожній фазі однакові і становлять активне навантаження R, то як показано в підручниках з електротехніки [2], фазні струми збігаються за фазою з відповідними фазними напругами (рис. 3.10, а). При виключно індуктивному навантаженні L падіння напруги на індуктивності випереджує струм на кут p/2, а при виключно ємнісному навантаженні падіння напруги на ємності відстає від змін струму на p/2. При активно-індуктивному навантаженні фази вектор струмів відстає на відповідний кут від фазної напруги, а при активно-ємнісному навантаженні струм випереджує фазну напругу.

В реальному випадку, при наявності в колі послідовно з’єднаних активного, індуктивного та ємнісного опорів фазна напруга випереджує струм на кут j_А за умови, що індуктивний опір X_L більше ємнісного опору X_C, тобто X_L > X_C (рис. 3.10, б), де:

f×L; . (3.6)

Таким чином, при з’єднанні трифазної системи зіркою і симетричному (рівномірному) активному навантаженні фаз вектори лінійних напруг випереджують відповідні фазні напруги на кут 30°. При симетричному активно-індуктивному навантаженні існує зсув фаз між векторами фазних струмів і відповідних фазних напруг (рис. 3.10, б).

Режим з ізольованою нейтраллю означає, що електроустановка має електричний зв'язок з землею тільки через опір ізоляції, характер якого приймається чисто ємнісним. Якщо активний опір однофазних замикань на землю (ОЗЗ) позначити як R_з, а ємнісний опір електричної трифазної мережі – X_C, то діюче значення електричного струму замикання на землю І_з при фазній напрузі U_ф визначається співвідношенням:

І_з = U_ф / . (3.7)

Носіями ємності в коротких мережах (шахтні мережі) є головним чином джерела напруги та електроприймачі тому, що питома вага кабельної мережі у створенні ємності складає всього 20 –30 % [62]. В протяжних ЛЕП (як повітряних, так і кабельних) ємність мережі головним чином визначається ємністю самої лінії.

Враховуючи те, що для трифазної мережі ємнісний опір

X_C = 1 / (3wС), (3.8)

струм через людину, яка доторкнулася до струмоведучої частини електрообладнання, яке знаходиться під напругою, істотно залежить від числового значення ємності: зі збільшенням С зменшується X_C і відповідно збільшується струм замикання на землю І_з, а значить і сила струму через людину.

Таким чином, в мережі з ізольованою нейтраллю ОЗЗ викликає струм замикання на землю І_з, який переважно визначається ємністю мережі (X_C >> R_з). На практиці струм замикання І_з зменшують компенсаційними котушками (реакторами), які включають між нейтраллю мережі та заземлюючим пристроєм.

Як результат, мережа з ізольованою нейтраллю має перевагу над іншими мережами – відносно менші струми ОЗЗ і простота реалізації цього режиму. Разом з тим, до недоліків вказаної мережі відносяться високі перенапруги при дугових переміжних ОЗЗ, велика ймовірність переходу ОЗЗ в двофазне КЗ і виникнення ферорезонансних процесів [32].

Розглянемо замкнене коло змінного струму з активним і реактивним опорами. Повна комплексна потужність нерозгалуженого кола визначається через показникові форми струму й напруги , де b – a = j – зсув фаз між напругою і струмом. Добуток комплексу напруги () на спряжений вираз комплексу струму () дає повну комплексну потужність , тобто: = × = U × I × = U × I × = U × I × (cos j + j × sin j) = U × I × cos j + j× U × I × sin j = P + j× Q. Звідси маємо формули активної P, реактивної Qта повної (загальної) Sпотужностей:

P = U I cos j; Q = U I sin j; S = U × I. (3.9)

Нехай маємо трифазну мережу змінного струму, яке живиться трансформатором, вторинна обмотка якого з’єднана за схемою зірка. При симетричному навантаженні струми і напруги всіх трьох фаз рівні, тому споживана потужність електроприймачем визначається так:

P = 3 U_ф I_ф cos j; Q = 3U_ф I_ф sin j; S = 3U_ф I_ф. (3.10)

При з’єднанні обмоток джерела зіркою U_ф= U_л / , I_ф = I_л, звідси маємо:

P = U_л І_л cos j; Q = U_л І_л sin j; S = U_л І_л, (3.11)

де U_л і І_л – лінійна напруга та струм відповідно, а j – кут зсуву фаз між напругою і струмом. Очевидно повна комплексна потужність та її модуль визначаються за формулами:

= × = U × I × = P + j× Q, (3.12)

= S = U × I = (3.13)

де дійсна частина комплексної потужності (Re ) є активною потужністю P, яка пов’язана з виконанням певної корисної роботи в електричному колі (обертання ротора електродвигуна, нагрівання резистивних елементів кола тощо), а уявна частина (Im ) – реактивна потужність Q, яка обумовлена енергією магнітного поля індуктивності та електричного поля ємності.

При з’єднанні однакових електроприймачів (симетричне навантаження) зіркою маємо U_ф= U_л / , I_ф = I_л, а при з’єднанні трикутником U_ф= U_л, I_ф = I_л / .

Студентам рекомендується математично довести тезис: “При зміні виду з’єднання приймача з трикутника на зірку споживана потужність зменшується в три рази. При зміні виду з’єднання джерела з трикутника на зірку споживана потужність збільшується в три рази” [51, с. 62]. Ми ж зазначимо, що схеми з’єднання системи “джерело – електроприймач” відіграють суттєву роль в процесах забезпечення безпеки електрообладнання. Якщо фазні напруги вторинних обмоток знижувального силового трансформатора (джерела) U_ф= 220 В, то, як можна довести, при переході від однієї схеми з’єднання вказаної системи до іншої

(D Ù Y) ® (D Ù D) «(Y Ù Y) ® (Y Ù D), (3.14)

де знак Ù означає кон’юнкцію (логічне “ і ”), знак ® – імплікацію (“ якщо...то ”), знак «– відношення еквівалентності, потужність електроприймача дискретно зростає прямо пропорційно падінню напруги на електропиймачі, яка відповідає ряду: (127 В) ® (220 В) «(220 В) ® (380 В). Таким чином, схема з’єднання системи “джерело – електроприймач” типу (Y Ù D) найбільш небезпечна з точки зору пожежної безпеки та електробезпеки.

2. Електроустановки напругою до 1 кВ в електричних трифазних чотирипровідних мережах з глухозаземленою нейтраллю, яка приєднана до заземлюючого пристрою безпосередньо або через малий опір (наприклад, через трансформатор струму). Ці електроустановки є джерелом живлення переважної більшості електрообладнання. Електричні мережі електроустановок з глухозаземленою нейтраллю – мережі великих промислових підприємств, міські та сільські мережі, мережі власного витрачання електростанцій, мережі сільськогосподарського виробництва, мережі підприємств невиробничої сфери та побуту тощо.

Електроустановки з генераторною напругою 230/133, 400/230 і 690/400 В та відповідно з експлуатаційною лінійною / фазною напругою 220/127, 380/220 і 660/380 В, що мають глухозаземлену нейтраль, широко застосовують там, де неможливо забезпечити надійну ізоляцію проводів (через високу вологість, агресивність середовища, велику протяжність тощо), у випадку великих значень ємнісних струмів замикання на землю (довгі мережі), а також коли не можна швидко відшукати чи усунути ушкодження ізоляції.

Вказані електричні мережі живляться від вторинних обмоток знижувальних трансформаторів трансформаторної підстанції (ТП) з номінальною напругою 400/230 (друга ступінь електропостачання). Переважно застосовується мережа 380/220 для живлення електродвигунів на номінальну напругу 380 В й освітлювальних установок на 220В. Як показано в [15], електрична мережа з глухозаземленою нейтраллю, як правило, більш безпечна в аварійний період роботи.

Мережа з глухозаземленою нейтраллю розрахована як на симетричне, так і на асиметричне навантаження, при якому числові значення струмів на фазних провідниках є різні.

На рис. 3.11 зображена схема трифазної чотирипровідної мережі з глухозаземленою нейтраллю з приєднаними до неї трифазним електродвигуном (М) і однофазним електроприймачами (електролампа, розетка). Група з’єднань обмоток трансформатора Y / Y_н – 0.

Статистика показує, що більше 75% замикань в електроенергетичних системах приходиться на долю однофазних замикань на землю (ОЗЗ). Тому електробезпека істотно залежить від значень струмів ОЗЗ, які, в свою чергу, залежать від режиму нейтралі [32].

Для режиму з глухозаземленою нейтраллю, яка приєднана до заземлюючого пристрою безпосередньо, струм ОЗЗ, діюче значення якого визначається за законом Ома, може досягати надто великих значень, враховуючи мале значення опору R_р кола струму ОЗЗ:

І_з = U_ф / R_р, (3.15)

де R_р – опір заземлюючого пристрою, U_ф – фазна напруга.

Опір заземлюючого пристрою або опір робочого заземлення R_р до якого приєднані нейтраль джерела живлення або виводи джерела однофазного струму, в будь який час року не повинні перевищувати 2, 4 і 8 Ом відповідно для лінійних напруг 660, 380 і 220 В джерела трифазного струму або 380, 220 і 127 В джерела однофазного струму [45].

На практиці важко дотримуватися симетричного навантаження, при якому в нульовому проводі струм буде рівний нулю.

Несиметричний режим роботи мережі з глухозаземленою нейтраллю пов'язаний з різними навантаженнями на фазних провідниках (проводах) L₁ , L₂ , L₃ (рис. 3.12). Якщо включений в роботу електродвигун, то маємо симетричний режим навантаження, а якщо додатково підключити електролампу, то режим буде несиметричним. При цьому відбувається порушення симетрії фазних струмів, які подамо в комплексній формі , , , що в свою чергу спричиняє до встановлення різних за величиною фазних напруг , , на затискачах приймача навіть при симетрії аналогічних напруг на затискачах вторинної обмотки трансформатора. Наявність нейтрального провідника N і струму в ньому послаблює вказану асиметрію за рахунок падіння напруги на нульовому проводі

= × , (3.16)

де – повний опір нейтрального провідника (рис. 3.13).

Практика показує, що падіння напруги на нульовому проводі = × значно менше падіння напруги на фазних проводах , , (рис. 3.13). Зокрема, на фазі А маємо:

= × = × = × × , (3.17)

де – комплексний струм у фазному проводі А; – повний опір фазного проводу та навантаження, який складається з активного опору наявних резистивних елементів та реактивного опору , пов’язаного з наявністю індуктивності L та ємності С в мережі, а значить індуктивного X_L і ємнісного X_C опорів; j = – одиничне уявне число.

Із топографічної діаграми напруг (рис. 3.13) слідує, що при несиметричному навантаженні Z_A ¹ Z_B ¹ Z_C напруга в однієї із двох фаз може зменшитися (), а в інших – збільшиться (, ) порівняно з номінальною напругою (U =220 B). При цьому виникне напруга () на нульовому проводі, що порушить правильну експлуатацію електрообладнання.

3. Електроустановки напругою вище 1 кВ в електричних трифазних мережахз глухозаземленою або ефективно заземленою нейтраллю джерела живлення – електроустановки в електричних мережах з заземленою нейтраллю, які використовуються при лінійних напругах вище 1 кВ та мають великі струми замикання на землю.

Належить констатувати [62], що електричні мережі 110 кВ і вище працюють з глухозаземленою нейтраллю.

Електрична мережа з ефективно заземленою нейтраллю – трифазна електрична мережа напругою вище 1 кВ, в якій коефіцієнт замикання на землюне перевищує 1,4 (k_з £ 1,4), У цьому випадку замикання однієї із фаз на землю напруга непошкодженої фази відносно землі в місці замикання не перевищує напругу U₁ = k_зU_ф. Коефіцієнт замикання на землю k_з – це відношення різниці потенціалів між непошкодженою фазою і землею в точці замикання на землю іншої фази U₁ (або двох інших фаз) до різниці потенціалів між фазою і землею (U_ф) в цій точці до замикання:

k_з = U₁ / U_ф. (61)

Заземлення нейтралі джерела живлення (генератора, трансформатора) в мережі з ефективно заземленою нейтраллю виконується через резистор R₀ , який має малий опір, шляхом під’єднання до заземлювача безпосередньо (наглухо) або через реактор. Включення в нейтраль джерела живлення реактора або резистора має за мету зменшення значень струмів короткого замикання (КЗ).

Зазначимо, що мережа вище 1кВ з ефективно заземленою нейтраллю має перевагу над мережею з ізольованою нейтраллювнаслідок можливості автоматичного відключення пошкодженої ділянки релейним захистом.

…3 рівень† Ð _________________________________________________________

Малий активний опір заземлення нейтралі R₀ у багато разів менше ємнісного опору X_C електричної мережі (R₀ << X_C) та дорівнює звичайно декільком омам. Проте цього опору достатньо для спрацювання релейного захисту від ОЗЗ через металеві конструкції. Ємнісний опір X_C практично не чинить впливу на значення струму ОЗЗ І_з, у зв’язку з чим маємо за законом Ома для діючих значень

І_з = U_ф / (R_з + R₀), (62)

де R_з – опір замикання, який вважається активним та має такі значення [4, с. 305]:

а) R_з = 0 – 30 Ом (металеве замикання на землю);

б) R_з = 5 – 50 Ом (при дуговому ОЗЗ);

в) R_з = 0,85 – 1,0 кОм (при замиканні через тіло людини, ГОСТ 12.1.038 –82).

…2 рівень† Ð _________________________________________________________

Електроустановки напругою вище 1 кВ в електричних мережах з ізольованою, компенсованою або (і) заземленою через резистор нейтраллю мають відносно невеликі струми замикання на землю та функціонують при напрузі 1 кВ до 35 кВ включно (3, 6, 10, 20 і 35 кВ). Вказані мережі живляться від понижувальних трансформаторів районних ТП або міських знижувальних підстанцій.

Відповідно ПУЕ, робота електричних мереж 3 – 35 кВ повинна передбачатися з ізольованою або заземленою через дугогасильні реактори нейтраллю.

Перевагою мережі з ізольованою нейтраллю є те, що “…у випадку замикання однієї із фаз на землю не утворюється коло КЗ, а струм замикання залежить від стану ізоляції мережі та ємності відносно землі” [24, с. 82]. Недоліком цієї мережі є те, що при дугових замиканнях фази на землю навколо місця замикання можуть виникати і тривало існувати високі потенціали, небезпечні для людей. Мережі з ізольованою нейтраллю використовується у вітчизняній ЕЕС напругою до 35 кВ включно при ємнісних струмах до 30 А.

Мережа з компенсованою нейтраллю – це мережа, яка має нейтраль, заземлену через великий індуктивний опір компенсаційної (дугогасильної) котушки, тобто дугогасильного реактора (ДГР). При відповідному виборі індуктивності котушки L і, відповідно, індуктивного опору X_L, ємнісний струм ЛЕП на дерев’яних опорах можна компенсувати індуктивним струмом котушки при резонансі струмів у схемі (рис. 22). Це необхідно здійснювати тому, що ємність кожного проводу ЛЕП 6 – 35 кВ складає приблизно 5000 – 6000 пФ / км і питомий ємнісний струм рівний 2,7 – 3,3 мА / кВ × км [12].

Відповідно ПУЕ, компенсація ємнісного струму замикання на землю повинна застосовуватися при значеннях цього струму в нормальних режимах [18]:

– в мережах 3 – 20 кВ, які мають залізобетонні та металеві опори на повітряних лініях електропередачі (ПЛ) і на всіх мережах 35 кВ зі струмом замикання на землю більше 10 А;

– в мережах, які не мають залізобетонних та металевих опор на ПЛ: при напрузі 3 – 6 кВ зі струмом замикання на землю більше 30 А; при 10 кВ – більше 20 А; при 15 – 20 кВ – більше 15 А;

– при струмах замикання на землю більше 50 А рекомендується застосування не менше двох заземлювальних дугогасильних реакторів.

У теперішній час використовують реактори з автоматичним настроюванням компенсації, які здатні ситуаційно підтримувати оптимальний режим компенсації. Вказані реактори в енергосистемі є елементом багаторівневої ієрархічної системи протиаварійної автоматики [20].

…3 рівень† Ð _________________________________________________________

Компенсація ємнісних струмів в Україні застосовується в ЕЕС 3 – 35 кВ при значеннях ємнісного струму більше 10 – 30 А в залежності від виду мережі і робочої напруги головним чином з метою зменшення напруги кроку, імовірності пошкодження обладнання струмами ОЗЗ та зменшення пожежонебезпеки [4]. З компенсованою або з незаземленою нейтраллю виконуються мережі 10 (6) – 20 кВ. Електричні мережі 35 кВ здійснюються з компенсованою нейтраллю (допустимий струм замикання на землю 10 А). Допускається робота з незаземленою нейтраллю при струмах ОЗЗ до 30 А – при 6 кВ, 20 А – при 10 кВ і 15 А – при 20 кВ [30].

Режим компенсованої нейтралі здійснюється з’єднанням нейтральної точки вторинної обмотки силового трансформатора з землею за допомогою ДГР (рис.22). Застосовується відоме з електротехніки [32] явище резонансу струмів, який може виникнути в паралельному колі, одна з віток якої містить L і R_з, C і R_з, де R_з – активний опір ОЗЗ.

Резонанс паралельного кола – це такий стан мережі, коли загальний струм І співпадає за фазою з напругою U, струми у вітках з реактивними ємнісними та індуктивними опорами однакові за модулем (І_L = І_C) і протилежні за напрямом, реактивна потужність рівна нулю і коло споживає тільки активну потужність (рис. 23).

У нашому випадку коефіцієнт потужності cos j = 0, реактивна провідність вітки з індуктивністю рівна реактивній провідності вітки з ємністю b_L = b_C. Так, як провідності обернено пропорціональні відповідним реактивним опорам, тобто

1 / X_L = 1/ X_C, (63)

де X_L – індуктивний опір трьох фаз мережі (X_L = w L₀), а X_C – ємнісний опір трьох фаз відносно землі (X_C = 1/(3w C)), C – ємність однієї фази мережі по відношенні до землі.

При резонансі струмів у мережі між генератором і споживачем через ЛЕП проходить тільки активний струм, який за фазою співпадає з напругою

І_а = U / R_з, (64)

а повна потужність мережі дорівнює активній потужності

S = UІ_а = P, (65)

а генератор і ЛЕП повністю розвантажуються від реактивного струму, що спричиняє до зменшення втрат енергії і до збільшення коефіцієнта корисної дії (ККД) передачі електроенергії. Резонансне значення індуктивності ДГР визначається з рівності (61):

L₀ = 1 /(3w² C) (66)

Таким чином, при відповідному виборі індуктивності ДГР (L = L₀) ємнісний струм лінії можна компенсувати індуктивним струмом котушки при резонансі струмів у схемі. Ефективність компенсації тим вище, чим більше ємнісний струм. Для підтримання значення індуктивності ДГР, близького до резонансного, використовується ручне або автоматичне регулювання. Разом з тим, в реальних мережах ємність постійно змінюється при зміні режиму роботи мережі (ЕЕС), а струм ОЗЗ несинусоїдний. Тому точної компенсації, як правило, не буває, зокрема вищі гармоніки в складі струму в принципі не можуть бути скомпенсовані ДГР. Тому завжди є або недокомпенсація (І_L < І_C), або перекомпенсація (І_L > І_C), яка може досягати більше 15% [4]. При цьому струм ОЗЗ, і зокрема його активна складова, можуть виявитися небезпечні для людини. Струм ОЗЗ визначається так:

. (67)

До основних переваг режиму з компенсованою нейтраллю є майже повне усунення установленого струму ОЗЗ при точній компенсації та незначному струмі витоку, практично повне запобігання великих перенапруг, безперебійне постачання споживачів електроенергією. До основних недоліків відноситься можливість виникнення резонансу напруг при нормальному режимі роботи ЕЕС, необхідність автоматичної настройки ДГР в резонанс зі змінюваною ємністю, неможливість компенсації постійної складової струму ОЗЗ і вищих гармонік без застосування додаткових складних пристроїв.

…2 рівень† Ð _________________________________________________________

Мережі ззаземленою через резистор нейтраллю (режим з резистованою нейтраллю) застосовуються для відносно невеликих струмів замикання на землю. При цьому нейтраль трансформатора з’єднана з землею через резистор R₀ , опір якого знаходиться в межах (1…2) X_C, де X_C – ємнісний опір електричної мережі. У цьому випадку діюче значення струму ОЗЗ може виявитися навіть трохи менше, ніж при ізольованій нейтралі.

…3 рівень† Ð _________________________________________________________

Резистування нейтралі (з’єднання нейтралі джерела живлення з землею через резистор R₀) добавляє додаткову паралельну вітку до ємнісної вітки. Якщо опір замикання R_З , то сила струму замикання на землю визначається формулою [4]:

(68)

Дослідження функції І_а (R₀) на екстремум (мінімум) методом знаходження похідних дає оптимальний результат

(69)

Цей оптимальний опір знаходиться межах (1…2) X_C при достатньо великих R_З , а саме того ж порядку, що й опір тіла людини. При цьому сила струму ОЗЗ не більше, ніж при ізольованій нейтралі. Це, в свою чергу, забезпечує значне зниження перенапруг при дугових замиканнях порівняно з ізольованою нейтраллю.

До основних переваг режиму нейтралі з резистором є малі струми перехідного процесу, запобігання великих перенапруг, зниження ймовірності переходу ОЗЗ в двофазне замикання. До недоліків можна віднести ускладнення конструктивних рішень порівняно з ізольованою нейтраллю.