Справочник строителя | Режимы нейтрали и заземления

СЕТЬ 6...35 кВ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ЕМКОСТНОГО ТОКА ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

Принцип компенсации емкостного тока замыкания на землю заключается в том, что благодаря катушке индуктивности, включенной между нейтралью N и заземлителем (рис. 1), в месте замыкания на землю, кроме тока I_З.З, проходит индуктивный ток I_L.

Рис. 1. Принцип компенсации емкостного тока замыкания на землю

Указанные токи сдвинуты по фазе друг относительно друга на 180°. По этой причине они вычитаются друг из друга; в результате суммарный (остаточный) ток в месте замыкания на землю I_ОСТ.З << I_З.З, т. е. во много раз меньше емкостного тока I_З.З.

На рис. 2 приведена векторная диаграмма напряжений (рис. 2, а) и токов (рис. 2, б) в сети с компенсацией тока I_З.З. Направления токов показаны на рис. 1.

Пояснения к построению векторных диаграмм.

Вектор напряжения U_АВ получается как разность векторов ЭДС: ?_АВ = ?_А – ?_B. Направление вектора ?_АВ — от конца вектора ?_B к концу вектора ?_А . Это объясняется тем, что выражение для ?_АВ можно записать в виде ?_А = ?_B + ?_АВ. Для нахождения суммы двух векторов необходимо к концу одного вектора (?_B) пристроить другой вектор (?_АВ). Суммарный вектор (?_А) получается, если соединить начало вектора ?_B (точка N) с концом вектора ?_АВ. Направление вектора — от точки N к концу вектора ?_АВ. Эти правила относятся к построению вектора ?_АС. Для построения векторной диаграммы токов схему, изображенную на рис. 1, удобно представить в виде, показанном на рис. 3.

Рис. 2. Векторные диаграммы: а— напряжений; б— токов

Рис. 3. Токи и напряжения при замыкании фазы А на землю

Через место замыкания на землю проходит сумма токов ?_B.З, ?_C.З, ?_L- Первые два тока имеют емкостный характер и опережают по фазе векторы соответствующих ЭДС ?_АВ и ?_АС на 90°. Вектор тока в катушке индуктивности L отстает по фазе на 90° от вектора вызвавшей этот ток ЭДС ?_А.

Сумма токов ?_{B З} и ?_С.З построена по правилу параллелограмма (можно было бы, как показано на рис. 2, б, пристроить к концу вектора ?_B.З вектор ?_С.З). Сумма этих векторов, т. е. вектор емкостного тока замыкания на землю, обозначена как ?_З.З.

Вектор остаточного тока замыкания на землю построен как сумма векторов ?_L и ?_З.З. Его направление — от точки 0 к концу пристроенного к вектору ?_L вектора ?_З.З.

Идеальной является резонансная настройка катушки, т. е. I_ост = 0. Однако в реальности это не достигается, т. к. число включенных линий в сети непостоянно.

Остаточный ток должен иметь индуктивный характер, т. е. I_L > I_З.З. Это необходимо для сохранения во всех режимах сети направления мощности нулевой последовательности. Невыполнение этого положения, предписанного ПТЭ, может привести к неправильным действиям направленных защит и сигнализации о замыкании на землю.

Катушку индуктивности L принято называть заземляющим дугогасящим реактором (реактор — от слова реактивный, т. е. его сопротивление имеет реактивный характер).

Заземляющие дугогасящие реакторы (ДГР) обычно устанавливают не на городских, а на сетевых подстанциях, чтобы длина связей до любого места замыкания на землю была минимальной. При этом подстанция должна быть связана с питающей сетью не менее чем двумя линиями (исходя из соображений надежности сохранения питания на ней). Мощность ДГР определяется по емкостному току замыкания на землю. Так как эта мощность реактивная, то

Q_ДГР = nI_З.З·U_Ф.НОМ

где n =1,25 — коэффициент, учитывающий развитие сети; U_Ф.НОМ — номинальное фазное напряжение сети.

Так как ток ДГР I_L является утроенным током нулевой последовательности, то сопротивление нулевой последовательности трансформатора, к нейтрали которого подключена ДГР, должно быть минимальным. Можно показать, что этому требованию удовлетворяет трансформатор со схемой соединения ?/Δ. На вводе ДГР, предназначенном для заземления, устанавливают трансформатор тока ТА (рис. 1), необходимый для контроля тока при наладке и испытаниях системы компенсации I_З.З. Для подключения ДГР используют отдельные силовые трансформаторы, т. к. обмотки НН основных силовых трансформаторов центров питания не имеют нейтрали (они соединены в треугольник).

При эксплуатации сети меняются ее параметры: из-за коммутации (включения или отключения) линий меняется емкость фаз относительно земли. Это приводит к расстройке системы компенсации. Допустимая степень расстройки равна 5%. Чтобы удовлетворить данному требованию, лучше всего применять ДГР с плавным автоматическим регулированием индуктивности.

Отключение (обрыв) одной из фаз трансформатора, к нейтрали которого подключена ДГР, приводит к повышению напряжения на нейтрали. Это напряжение составляет 0,5U_Ф.НОМ), что длительно не допускается (по ПТЭ длительно допускается напряжение на нейтрали трансформатора не более 15% и в течение 1 часа не более 30% номинального фазного напряжения). Нормы напряжения на нейтрали обусловлены тем, что изоляция обмоток трансформаторов в области нейтрали ослабленная и напряжение на нейтрали может привести к ее пробою.

Теоретический анализ показывает, что при полной компенсации тока замыкания на землю можно исключить появление повторных пробоев изоляции после первого пробоя, и сеть может надежно работать. Поэтому ведутся разработки специальных регулируемых дугогасящих реакторов и устройств для их автоматического регулирования. В частности, хорошие результаты в этом направлении достигнуты профессором В. К. Обабковым. В этих разработках осуществляется компенсация не только емкостной составляющей тока замыкания на землю, но и его активной составляющей, что необходимо для исключения возникновения перемежающейся электрической дуги.

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях