Ele-prof.ru

Электро отопление
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью

Однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью

Распределительные сети 6-35 кВ работают в режиме с изолированной нейтралью. Электроснабжение потребителей осуществляется по трехпроводной системе, по средствам воздушных или кабельных линий. Такой режим работы нейтрали позволяет повысить надежность питания потребителей при некоторых видах повреждений в электрических сетях.

Так например, при однофазном замыкании на землю (такие повреждения занимают самый большой процент среди других), в сетях с изолированной нейтралью аварийного отключения поврежденного фидера не происходит. Линейные напряжения остаются такими же как и до замыкания одной фазы на землю.

Однако при однофазных замыканиях в сетях с изолированной нейтрали происходят процессы, влияющие на режим работы электрической сети в целом. Напряжение на поврежденной фазе, в зависимости от вида замыкания стремится к нулю. В случаях когда, измерительные приборы показывают, что напряжение на фазе равно нулю, говорят, что это «полная земля», а замыкание называется «металлическим».

Однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью

Симметрия линейных напряжений при этом не нарушается, а вот фазные напряжения, двух “здоровых” фаз поднимаются до уровня линейных. Наглядно такое перераспределение напряжений можно увидеть на векторной диаграмме треугольника напряжений. При уменьшении вектора напряжения, к примеру ф. А, вектора напряжений ф. В и ф. С стремятся к векторам напряжений ВА и СА.

Величина тока, протекающего в месте замыкания, находится в прямой пропорциональной зависимости от величины емкости линии и приложенного напряжения. Емкость линии зависит от ее протяженности и разветвленности. Этот ток имеет небольшие значения, однако опасность такого режима, заключается в периодическом зажигании перемежающейся дуги.

При горении дуги, во-первых, увеличивается фазное напряжение, во-вторых появляются апериодические составляющие токов, которые негативно сказываются на состоянии изоляции воздушных и кабельных линий. Кроме того, емкостный характер дуги сопровождается выделением теплоты, что порождает благоприятные условия для перехода однофазного замыкания в междуфазное.

Векторная диаграмма треугольника напряженийПовышение фазных напряжений «здоровых» фаз до уровня линейных напряжений, грозит пробоем ослабленной фазной изоляции других линий, подключенных к этим шинам. Поэтому, согласно правилам техники эксплуатации электрических сетей, к отысканию и отключению поврежденного фидера необходимо приступать незамедлительно.

Для ограничения токов замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью применяют дугогасящие реакторы (ДГР). Иначе их называют дугогасящая катушка или катушка Петерсена. Подключение катушки осуществляется к нейтрали трансформатора, подключенного к шинам компенсируемой сети. Принцип гашения дуги основан на взаимной компенсации токов емкостного и индуктивного характера.

С нарушением симметрии фазных напряжений, в нулевом выводе трансформатора катушки появляется потенциал, величина которого зависит от характера замыкания на землю: чем ниже напряжение на фазном проводе, тем выше напряжение в нейтрали, а соответственно и напряжение приложенное к катушке. Теоретически, самой идеальной компенсации емкостного тока замыкания на землю, можно достичь резонансной настройкой ДГР.

При такой настройке, ток катушки будет равен емкостному току замыкания на землю, и находится в противофазе, при этом достигается полная компенсация тока замыкания. На практике резонансной настройки ДГР достичь получается не всегда, однако и не всегда есть необходимость такой компенсации.

Дело в том, что емкости фаз воздушных линий различаются из-за расположения в пространстве, относительно друг друга. Линии, питающие потребителей с однофазными электроприемниками могут быть загружены неравномерно, это приводит к нарушению симметричности системы и появлению потенциала в нулевом проводнике трансформатора катушки.

Такие несимметричные режимы могут привести к излишней работе дугогасящих реакторов, и даже к возникновению резонансных контуров. Для исключения подобных ситуаций, допускается работа сети в недокомпенсированном режиме.

Компенсация токов замыкания на землю предусматривается при следующих уровнях токов: 6 кВ — 30 А, 10 кВ — 20 А, 35 кВ — 10 А. При более низких уровнях токов однофазного к.з. считается, что дуга не загорается, или гаснет самостоятельно, применение компенсации в этом случае не обязательно.

ПТЭЭП. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей

Раздел 2. Электрооборудование и электроустановки общего назначения

Глава 2.8. Защита от перенапряжений

2.8.1. Электроустановки Потребителей должны иметь защиту от грозовых и внутренних перенапряжений, выполненную в соответствии с требованиями правил устройства электроустановок.

Линии электропередачи, ОРУ, ЗРУ, распределительные устройства и подстанции защищаются от прямых ударов молнии и волн грозовых перенапряжений, набегающих с линии электропередачи. Защита зданий ЗРУ и закрытых подстанций, а также расположенных на территории подстанций зданий и сооружений (маслохозяйства, электролизной, резервуаров с горючими жидкостями или газами и т.п.) выполняется в соответствии с установленными требованиями.

2.8.2. При приемке после монтажа устройств молниезащиты Потребителю должна быть передана следующая техническая документация:

  • технический проект молниезащиты, утвержденный в соответствующих органах, согласованный с энергоснабжающей организацией и инспекцией противопожарной охраны;
  • акты испытания вентильных разрядников и нелинейных ограничителей напряжения до и после их монтажа;
  • акты на установку трубчатых разрядников;
  • протоколы измерения сопротивлений заземления разрядников и молниеотводов.
Читайте так же:
Как узнать ток светодиода зная напряжение

2.8.3. У Потребителей должны храниться следующие систематизированные данные:

  • о расстановке вентильных и трубчатых разрядников и защитных промежутках (типы разрядников, расстояния до защищаемого оборудования), а также о расстояниях от трубчатых разрядников до линейных разъединителей и вентильных разрядников;
  • о сопротивлении заземлителей опор, на которых установлены средства молниезащиты, включая тросы;
  • о сопротивлении грунта на подходах линий электропередачи к подстанциям;
  • о пересечениях линий электропередачи с другими линиями электропередачи, связи и автоблокировки, ответвлениях от ВЛ, линейных кабельных вставках и о других местах с ослабленной изоляцией.
  • На каждое ОРУ должны быть составлены очертания защитных зон молниеотводов, прожекторных мачт, металлических и железобетонных конструкций, в зоны которых попадают открытые токоведущие части.

2.8.4. Подвеска проводов ВЛ напряжением до 1000 В (осветительных, телефонных и т.п.) на конструкциях ОРУ, отдельно стоящих стержневых молниеотводах, прожекторных мачтах, дымовых трубах и градирнях и подводка этих линий к указанным сооружениям, а также подводка этих линий к взрывоопасным помещениям не допускаются.

Указанные линии должны выполняться кабелями с металлической оболочкой в земле. Оболочки кабелей должны быть заземлены. Подводка линий к взрывоопасным помещениям должна быть выполнена с учетом требований действующей инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений.

2.8.5. Ежегодно перед грозовым сезоном должна проводиться проверка состояния защиты от перенапряжений распределительных устройств и линий электропередачи и обеспечиваться готовность защиты от грозовых и внутренних перенапряжений.

У Потребителей должны регистрироваться случаи грозовых отключений и повреждений ВЛ, оборудования РУ и ТП. На основании полученных данных должна проводиться оценка надежности грозозащиты и разрабатываться в случае необходимости мероприятия по повышению ее надежности.

При установке в РУ нестандартных аппаратов или оборудования необходима разработка соответствующих грозозащитных мероприятий.

2.8.6. Вентильные разрядники и ограничители перенапряжений всех напряжений должны быть постоянно включены.

В ОРУ допускается отключение на зимний период (или отдельные его месяцы) вентильных разрядников, предназначенных только для защиты от грозовых перенапряжений в районах с ураганным ветром, гололедом, резкими изменениями температуры и интенсивным загрязнением.

2.8.7. Профилактические испытания вентильных и трубчатых разрядников, а также ограничителей перенапряжений должны проводиться в соответствии с нормами испытаний электрооборудования (Приложение 3).

2.8.8. Трубчатые разрядники и защитные промежутки должны осматриваться при обходах линий электропередачи. Срабатывание разрядников отмечается в обходных листах. Проверка трубчатых разрядников со снятием с опор проводится 1 раз в 3 года.

Верховой осмотр без снятия с опор, а также дополнительные осмотры и проверки трубчатых разрядников, установленных в зонах интенсивного загрязнения, должны выполняться в соответствии с требованиями местных инструкций.

Ремонт трубчатых разрядников должен выполняться по мере необходимости в зависимости от результатов проверок и осмотров.

2.8.9. Осмотр средств защиты от перенапряжений на подстанциях должен проводиться:

  • в установках с постоянным дежурством персонала — во время очередных обходов, а также после каждой грозы, вызвавшей работу релейной защиты на отходящих ВЛ;
  • в установках без постоянного дежурства персонала — при осмотрах всего оборудования.

2.8.10. На ВЛ напряжением до 1000 В перед грозовым сезоном выборочно по усмотрению ответственного за электрохозяйство Потребителя должна проверяться исправность заземления крюков и штырей изоляторов, установленных на железобетонных опорах, а также арматуры этих опор. При наличии нулевого провода контролируется также зануление этих элементов.

На ВЛ, построенных на деревянных опорах, проверяются заземление и зануление крюков и штырей изоляторов на опорах, имеющих защиту от грозовых перенапряжений, а также там, где выполнено повторное заземление нулевого провода.

2.8.11. В сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов допускается работа воздушных и кабельных линий электропередачи с замыканием на землю до устранения повреждения.

При этом к отысканию места повреждения на ВЛ, проходящих в населенной местности, где возникает опасность поражения током людей и животных, следует приступить немедленно и ликвидировать повреждение в кратчайший срок

При наличии в сети в данный момент замыкания на землю отключение дугогасящих реакторов не допускается. В электрических сетях с повышенными требованиями по условиям электробезопасности людей (организации горнорудной промышленности, торфоразработки и т.п.) работа с однофазным замыканием на землю не допускается. В этих сетях все отходящие от подстанции линии должны быть оборудованы защитами от замыканий на землю.

2.8.12. В сетях генераторного напряжения, а также в сетях, к которым подключены электродвигатели высокого напряжения, при появлении однофазного замыкания в обмотке статора машина должна автоматически отключаться от сети, если ток замыкания на землю превышает 5 А. Если ток замыкания не превышает 5 А, допускается работа не более 2 ч., по истечении которых машина должна быть отключена. Если установлено, что место замыкания на землю находится не в обмотке статора, по усмотрению технического руководителя Потребителя допускается работа вращающейся машины с замыканием в сети на землю продолжительностью до 6 ч.

2.8.13. Компенсация емкостного тока замыкания на землю дугогасящими реакторами должна применяться при емкостных токах, превышающих следующие значения:

Читайте так же:
Схема подключения освещения с одним выключателем

Номинальное напряжение сети, кВ

Емкостный ток замыкания на землю, А

В сетях напряжением 6-35 кВ с ВЛ на железобетонных и металлических опорах дугогасящие аппараты применяются при емкостном токе замыкания на землю более 10 А.

Работа сетей напряжением 6-35 кВ без компенсации емкостного тока при его значениях, превышающих указанные выше, не допускается.

Для компенсации емкостного тока замыкания на землю в сетях должны использоваться заземляющие дугогасящие реакторы с автоматическим или ручным регулированием тока.

Измерения емкостных токов, токов дугогасящих реакторов, токов замыкания на землю и напряжений смещения нейтрали должны проводиться при вводе в эксплуатацию дугогасящих реакторов и при значительных изменениях режимов работы сети, но не реже 1 раза в 6 лет.

2.8.14. Мощность дугогасящих реакторов должна быть выбрана по емкостному току сети с учетом ее перспективного развития.

Заземляющие дугогасящие реакторы должны устанавливаться на подстанциях, связанных с компенсируемой сетью не менее чем двумя линиями электропередачи. Установка реакторов на тупиковых подстанциях не допускается.

Дугогасящие реакторы должны подключаться к нейтралям трансформаторов через разъединители.

Для подключения дугогасящих реакторов, как правило, должны использоваться трансформаторы со схемой соединения обмоток «звезда-треугольник».

Подключение дугогасящих реакторов к трансформаторам, защищенным плавкими предохранителями, не допускается.

Ввод дугогасящего реактора, предназначенный для заземления, должен быть соединен с общим заземляющим устройством через трансформатор тока.

2.8.15. Дугогасящие реакторы должны иметь резонансную настройку.

Допускается настройка с перекомпенсацией, при которой реактивная составляющая тока замыкания на землю должна быть не более 5 А, а степень расстройки — не более 5%. Если установленные в сети напряжением 6¸20 кВ дугогасящие реакторы имеют большую разность токов смежных ответвлений, допускается настройка с реактивной составляющей тока замыкания на землю не более 10 А. В сетях напряжением 35 кВ при емкостном токе менее 15 А допускается степень расстройки не более 10%. Применение настройки с недокомпенсацией допускается временно при условии, что аварийно возникающие несимметрии емкостей фаз сети (например, при обрыве провода) приводят к появлению напряжения смещения нейтрали, не превышающего 70% фазного напряжения.

2.8.16. В сетях, работающих с компенсацией емкостного тока, напряжение несимметрии должно быть не выше 0,75% фазного напряжения.

При отсутствии в сети замыкания на землю напряжение смещения нейтрали допускается не выше 15% фазного напряжения длительно и не выше 30% в течение 1 ч.

Снижение напряжения несимметрии и смещения нейтрали до указанных значений должно быть осуществлено выравниванием емкостей фаз сети относительно земли (изменением взаимного положения фазных проводов, распределением конденсаторов высокочастотной связи между фазами линий).

При подключении к сети конденсаторов высокочастотной связи и конденсаторов молниезащиты вращающихся машин должна быть проверена допустимость несимметрии емкостей фаз относительно земли.

Пофазные включения и отключения воздушных и кабельных линий электропередачи, которые могут приводить к напряжению смещения нейтрали, превышающему указанные значения, не допускаются.

2.8.17. В сетях напряжением 6¸10 кВ, как правило, должны применяться плавно регулируемые дугогасящие реакторы с автоматической настройкой тока компенсации.

При применении дугогасящих реакторов с ручным регулированием тока показатели настройки должны определяться по измерителю расстройки компенсации. Если такой прибор отсутствует, показатели настройки должны выбираться на основании результатов измерений токов замыкания на землю, емкостных токов, тока компенсации с учетом напряжения смещения нейтрали.

2.8.18. В установках с вакуумными выключателями, как правило, должны быть предусмотрены мероприятия по защите от коммутационных перенапряжений. Отказ от защиты от перенапряжений должен быть обоснован.

2.8.19. Потребитель, питающийся от сети, работающей с компенсацией емкостного тока, должен своевременно уведомлять оперативный персонал энергосистемы об изменениях в своей схеме сети для перестройки дугогасящих реакторов.

2.8.20. На подстанциях напряжением 110¸220 кВ для предотвращения возникновения перенапряжений от самопроизвольных смещений нейтрали или опасных феррорезонансных процессов оперативные действия должны начинаться с заземления нейтрали трансформатора, включаемого в ненагруженную систему шин с трансформаторами напряжения НКФ-110 и НКФ-220.

Перед отделением от сети ненагруженной системы шин с трансформаторами типа НКФ-110 и НКФ-220 нейтраль питающего трансформатора должна быть заземлена.

Распределительные устройства напряжением 150¸220 кВ с электромагнитными трансформаторами напряжения и выключателями, контакты которых шунтированы конденсаторами, должны быть проверены на возможность возникновения феррорезонансных перенапряжений при отключениях систем шин. При необходимости должны быть приняты меры к предотвращению феррорезонансных процессов при оперативных и автоматических отключениях.

В сетях и на присоединениях напряжением 6¸35 кВ в случае необходимости должны быть приняты меры к предотвращению феррорезонансных процессов, в том числе самопроизвольных смещений нейтрали.

2.8.21. Неиспользуемые обмотки низшего (среднего) напряжения трансформаторов и автотрансформаторов должны быть соединены в звезду или треугольник и защищены от перенапряжений.

Защита не требуется, если к обмотке низшего напряжения постоянно подключена кабельная линия электропередачи длиной не менее 30 м.

В других случаях защита неиспользуемых обмоток низшего и среднего напряжения должна быть выполнена заземлением одной фазы или нейтрали либо вентильными разрядниками или ограничителями перенапряжения, присоединенными к выводу каждой фазы.

Читайте так же:
168p l3l024 w0 уменьшить ток подсветки

2.8.22. В сетях напряжением 110 кВ разземление нейтрали обмоток напряжением 110 кВ трансформаторов, а также логика действия релейной защиты и автоматики должны быть осуществлены таким образом, чтобы при различных оперативных и автоматических отключениях не выделялись участки сети без трансформаторов с заземленными нейтралями.

Защита от перенапряжений нейтрали трансформатора с уровнем изоляции ниже, чем у линейных вводов, должна быть осуществлена вентильными разрядниками или ограничителями перенапряжений.

2.8.23. В сетях напряжением 110 кВ при оперативных переключениях и в аварийных режимах повышение напряжения промышленной частоты (50Гц) на оборудовании должно быть в пределах значений, приведенных в табл.П.4.1. (Приложение 4). Указанные значения распространяются также на амплитуду напряжения, образованного наложением на синусоиду 50 Гц составляющих другой частоты.

Компенсация емкостных токов (однофазных) на землю в сетях 6-35 кВ

С целью уменьшения токов замыкания на землю в сетях 3-35 кВ применяют компенсацию емкостных токов замыкания на землю путем заземления нейтралей генераторов или трансформаторов через специальные дугогасящие катушки.

Так как емкостной ток замыкания на землю и индуктивный ток дугогасящей катушки отличаются по фазе на 180°, то в месте замыкания на землю они компенсируют друг друга. В результате ток замыкания на землю не будет превышать 5-10 А, благодаря чему не возникает перемежающаяся дуга.

В сетях с большими токами ОЗЗ, согласно ПТЭЭ (Правила технической…, 1996; 2003) необходимо применять режим с резонансно-компенсированной нейтралью, то есть компенсировать емкостную составляющую тока ОЗЗ с помощью дугогасящего реактора (ДГР), имеющего индуктивное сопротивление. В результате компенсации емкостного тока ОЗЗ дуговые перенапряжения снижаются.

Причем определяющую роль в этом снижении играет резонансная настройка ДГР при XДГР = ХСо/3, где XДГР – индуктивное сопротивление ДГР, ХСо – емкостное сопротивление фазы сети на землю. Напряжение на поврежденной фазе при гашении дуги в момент перехода тока О33 через ноль в первый момент остается близким к нулю, что способствует быстрому восстановлению электрической прочности изоляции в точке замыкания. В результате повреждение либо самоликвидируется, либо возникает режим с повторными однофазными пробоями изоляции через 0.1÷0.3 с. В таком режиме кратности перенапряжений относительно невелики.

Компенсация токов ОЗЗ с помощью дугогасящих реакторов (ДГР) с фиксированной настройкой имеет основной недостаток – увеличение тока в месте замыкания при изменении конфигурации сети или режимов ее работы и необходимость периодической настройки ДГР. Например, при ремонтном режиме возможно уменьшение емкости С0 вследствие изменения нагрузки (Тр. с.ш. ГПП-11А; I с.ш., Тр.с.ш. ГПП-11Б и т.д.) При этом величина остаточного (раскомпенсированного) тока ОЗЗ увеличивается, и, соответственно, увеличивается вероятность повторных зажиганий дуги. Особую опасность в данной ситуации (при раскомпенсации) создают аварийные режимы со скачкообразными изменениями С0.

В настоящее время разработаны способы и устройства автоматической настройки индуктивного сопротивления ДГР. Наиболее распространены устройства, использующие реакторы плунжерного типа с асинхронным двигателем, имеющие инерционную настройку. Новое поколение ДГР использует магнитно-вентильный реактор, который регулирует рабочий ток за счет подмагничивания участков магнитопровода постоянным током. Быстродействие у последних моделей не превышает 0.01 сек.

Еще одним важным эффектом компенсации емкостных токов считается снижение тока первой гармоники в месте замыкания, теоретически, до нуля при строгой настройке и отсутствии активных потерь вследствие протекания токов нулевой последовательности и высших гармоник в точке замыкания.

Реально существует относительно малый остаточный ток ОЗЗ первой гармоники, имеющий активный характер, а в сетях со значительными гармоническими искажениями токов и напряжений в токе замыкания обязательно присутствуют высшие гармоники относительно большой величины (Кучумов и др., 2003).

Высшие гармоники в токе ОЗЗ могут появиться даже в сети с относительно малым уровнем высших гармоник, так как неизбежно возникают резонансные условия в контуре замыкания на землю на присутствующих в электрической сети высших гармониках. Резонансные частоты в контуре тока ОЗЗ сильно зависят от параметров сети и от места возникновения замыкания, а степень развития резонансных явлений зависит от величины активного сопротивления в месте замыкания. Поэтому проявление высших гармоник и их величина оказываются весьма нестабильными. Этот фактор ставит под сомнение достаточность, с точки зрения надежности и селективности, применения защит, реагирующих только на высшие гармоники (Кучумов и др., 2003). Кроме того, возможны резонансное смещение нейтрали и перенапряжения на отдельных фазах на первой гармонике.

Для оценки возможности применения систем автоматической настройки реакторов был выполнен контроль спектрального состава напряжения в участках сети, подключенных к ГПП, который показал повышение величины 3-ей гармоники до 4 % (I с.ш. ГПП-11А), а также наличие высших гармонических составляющих (более 40-й гармоники) с величиной до 1 %, а в отдельных случаях и выше. Кроме того, зарегистрированы высшие гармоники, находящиеся в частотных интервалах от 1.9 до 2.7 кГц, от 4.1 до 4.7 кГц, от 5 до 6.2 кГц, составляющие до 0.7 % (III с.ш. ГПП-11Г), 0.7 % (I с.ш. ГПП-11Г), 0.78 % (I с.ш. ГПП-11Г), соответственно. Это определяет дополнительные требования к параметрам систем управления подмагничиванием реакторов ДГР и их чувствительности к гармоническому составу напряжения в сети.

Читайте так же:
Одинарный выключатель viko с подсветкой как подключать

При определении границы значений токов ОЗЗ, определяющей необходимость их компенсации, целесообразно учесть зарубежный опыт эксплуатации аналогичных сетей и мнения специалистов (Правила технической…, 1996; Халилов и др., 2002; IEEE Recommended Practice …, 1992), а также данные об аварийности и значительном износе элементов сети 10 кВ комбината "Североникель". В этой связи введем понятие "опасной зоны" (по величине токов ОЗЗ), подразумевая значение расчетного значения тока менее

20 А, но более 10 А. Отметим также, что реальная величина тока ОЗЗ может быть повышена вследствие влияния емкости подключенного оборудования и гальванически связанной сети сторонних потребителей.

Поэтому в следующую группу (по степени необходимости применения устройств компенсации) включены секции, на которых токи ОЗЗ по величине находятся в "опасной зоне", а в ремонтных или послеаварийных режимах превышают границу 20 А (в том числе с учетом возможного влияния оборудования и связанной сторонней сети). К ней относятся следующие четыре секционированных участка (см. табл. 2): Тр. с.ш. ГПП-11Б, IV с.ш. ГПП-11В и ГПП-11Д I + IV c.ш. и II + III с.ш.

По результатам расчетов можно определить группу участков, где компенсация однозначно не требуется. К ней относятся четыре участка с токами ОЗЗ менее 10 А во всех возможных режимах: ГПП-11В (II и III с.ш.), ГПП-11Г (III с.ш.), ГПП-11Е (II с.ш.).

Оставшиеся участки сети 10 кВ можно разделить на две подгруппы.

– Два участка имеют токи ОЗЗ немногим более 10 А практически во всех возможных режимах работы: II с.ш. ГПП-11Б с током ОЗЗ 12-13 А и I с.ш. ГПП-11Г с током около 11-12 А. Для этих участков необходимость компенсации емкостных токов по ПТЭЭП не требуется, и превышение границы 10 А

незначительно. Поэтому при успешном применении других мероприятий ограничения

перенапряжений необходимость компенсации токов ОЗЗ с помощью реакторов отпадает.

– Три участка с токами ОЗЗ в рабочих режимах менее 10 А, а в ремонтных режимах более 10 А, но менее 20 А: I с.ш. ГПП-11Б, II с.ш. ГПП-11Г и I с.ш. ГПП-11Д. Для этих участков характерно отсутствие необходимости компенсации емкостных токов в рабочих режимах. Однако в ремонтных режимах значение токов ОЗЗ практически достигает и превышает границу 20 А. При принятии решения можно учесть относительно кратковременный характер послеаварийного или ремонтного режимов и соответствующее снижение вероятности совпадения случаев замыканий или повреждений кабелей и неблагоприятных режимов.

Для участков сети, подключенных к шинам ГПП-11В (II и III сш.), ГПП-11Г (III сш.), ГПП-11Е, система компенсации токов нецелесообразна. Однако это не указывает на низкую вероятность возникновения опасных дуговых перенапряжений.

Вопросы к государственному экзамену

по дисциплине «Релейная защита и автоматика в СЭС»

1. Принцип действия, основные органы и выбор параметров токовой направленной защиты и токовой направленной защиты нулевой последовательности.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю

Эффективным средством снижения величины тока однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью до значения, не превышающего указанных выше допустимых, является компенсация емкостной составляющей этого тока с помощью дугогасящего реактора, включенного в нейтраль сети (рис.7, а). При благоприятных условиях такая компенсация фактически может оказаться бесконтактным средством гашения заземляющей дуги в месте повреждения.

Рис.7. Замыкание на землю в сети с резонансно заземленной нейтралью:

а) схема сети; б) эквивалентная схема для определения условий резонанса токов

Методика компенсации использует известное в электротехнике явление резонанса токов и состоит, собственно, в наложении на емкостную составляющую тока в месте замыкания на землю (рис.7, б) индуктивной составляющей , обусловленной индуктивным сопротивлением включенного в нейтраль сети дугогасящего реактора. В связи с этим, условие выбора оптимальной величины индуктивного сопротивления реактора, обеспечивающего минимум тока , может быть получено в предположении, что в цепи, отвечающей резонансу токов и , реактивная составляющая тока внешнего источника должна быть равна нулю. Определим это условие.

Баланс токов в точке замыкания на землю для схемы рис.7, а с учетом (9) можно записать в виде:

или, используя (24):

и активная и индуктивная составляющие проводимости реактора .

Пренебрегая в (34) составляющими тока замыкания на землю, обусловленными асимметрией проводимостей фаз на землю, с учетом (27) и (28) получим:

Из последнего выражения видно, что при отсутствии активных потерь в сети условие выбора индуктивного сопротивления реактора, обеспечивающего полную компенсацию тока однофазного замыкания на землю , может быть записано в виде:

Читайте так же:
Вай фай выключатель света broad line

Из выражения (36) также следует, что в реальных сетях даже выполнив при настройке дугогасящего реактора условия (37) или (38) нельзя добиться полной компенсации тока однофазного замыкания на землю (рис.8), так как в

Рис.8. Векторная диаграмма напряжений и токов при однофазном замыкании на землю в сети с резонансно заземленной нейтралью ( )

этом случае через место замыкания будет протекать остаточный активный ток, обусловленный активными проводимостями фаз, а также самого реактора:

Величину активной составляющей тока замыкания на землю в сети с резонансно заземленной нейтралью принято характеризовать уже упомянутым выше коэффициентом демпфирования. Однако в этом случае он определяется, как отношение модуля активной составляющей тока в месте замыкания на землю с учетом реактора, определенной по (39) или по (40), к емкостной составляющей тока замыкания, определенной по (27) или (31), (32):

На основании многочисленных измерений для воздушных сетей с нормальным состоянием изоляции этот коэффициент можно принимать равным следующим значениям: для воздушных сетей 6 кВ – 5 %, 10 кВ – 4 %, 35 кВ – 3%; при загрязнениях и увлажнениях изоляции в воздушных сетях можно принимать равным 10 %. В кабельных сетях значение можно принимать равным 3 %, а при наличии в сети кабелей с состарившейся изоляцией – 6 %.

Таким образом, активная составляющая тока однофазного замыкания на землю и в сетях с изолированной, и в сетях с резонансно заземленной нейтралью чаще всего не велика и как правило не препятствует получению эффекта самопогасания дуги, хотя в очень разветвленных сетях может его и ухудшать.

Из-за ограниченности шкалы мощностей выпускаемых реакторов, ступенчатости регулирования их индуктивности, невозможности быстрого и плавного ее изменения при изменениях конфигурации сети и изменении емкостей линий электропередачи с изменением погодных условий, а также из-за возможного возникновения недопустимых смещений нейтрали реально не всегда можно добиться и резонансной компенсации емкостной составляющей тока замыкания на землю. Степень расстройки компенсации характеризуют отношением реактивной составляющей тока замыкания на землю в сети с дугогасящим реактором в нейтрали к емкостной составляющей тока замыкания на землю в этой же сети при ее работе без дугогасящего реактора:

Если , то говорят о резонансной (полной) компенсации емкостного тока однофазного замыкания на землю. Если > 0, т.е. > , то сеть работает

в режиме недокомпенсации емкостного тока. Если < 0, т.е. < — перекомпенсации.

Для получения наибольшего эффекта от компенсации при выборе индуктивного сопротивления дугогасящего реактора стремятся к тому, чтобы степень расстройки компенсации была бы как можно ближе к нулю, т.е. чтобы по возможности выполнялось соотношение = . Если же резонансная настройка реактора не возможна, то Правила Технической Эксплуатации (ПТЭ) рекомендуют настройку реактора с перекомпенсацией до 5 – 10 %. В крайнем случае, после проверки допустимости этого режима (см. ниже), может быть использована настройка с недокомпенсацией до 5 %.

При известных степени расстройки компенсации и коэффициенте демпфирования приближенное значение однофазного замыкания на землю в сети с резонансно заземленной нейтралью может быть определено по следующему выражению:

Правильное использование компенсации емкостного тока замыкания на землю повышает надежность работы сетей с изолированной нейтралью. Это является основной целью применения так называемых сетей с резонансно заземленной нейтралью. Эффективность компенсации характеризуется отношением числа замыканий, не развившихся в междуфазные короткие замыкания, к общему числу замыканий. Для сетей с резонансно заземленной нейтралью это отношение может бать равно 0,6 – 0,9, тогда как для сетей с изолированной нейтралью, в некоторых случаях, оно может не превышать 0,3. В соответствии с рекомендациями, если число двухфазных коротких замыканий в сети с изолированной нейтралью не превышает 10 % от общего числа аварийных отключений, то дугогасящий реактор устанавливать не следует.

При обоснованном использовании компенсации не менее 85 % замыканий на землю ликвидируется в сети без ущерба для электроснабжения потребителей. Автоматическое повторное включение используется только при возникновении двух- или трехфазных коротких замыканий, которые в этих сетях сравнительно редки. Как и в случае сетей с изолированной нейтралью, сети с резонансно заземленной нейтралью могут длительно работать с одной замкнувшейся на землю фазой. В этих сетях облегчаются требования к заземляющим устройствам. Ограничиваются коммутационные перенапряжения при дуговых замыканиях на землю до значений 2,5 – 2,6 (при степени расстройки компенсации 0 – 5 %), безопасных для изоляции эксплуатационного оборудования и линий электропередачи. Значительное снижение скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе способствует восстановлению диэлектрических свойств места повреждения сети после каждого погасания “перемежающейся” заземляющей дуги. Если в сети выполняются ограничения по применению плавких предохранителей на линиях электропередачи, то наличие в нейтрали сети дугогасящего реактора предотвратит развитие в сети феррорезонансных процессов (в частности самопроизвольного смещения нейтрали).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector