Компенсация емкостной составляющей тока замыкания в землю: Методические указания к лабораторной работе

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 15

КОМПЕНСАЦИЯ ЕМКОСТНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА ЗАМЫКАНИЯ В ЗЕМЛЮ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.. 3

ВВЕДЕНИЕ. 3

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ.. 7

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.. 9

1. Компенсация емкостных токов замыкания на землю в сетях 10 кВ. 9

2. Компенсация емкостных токов замыкания на землю.. 11

в сетях 0,4 кВ (380/220). 11

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.. 13

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.. 13

ЛИТЕРАТУРА.. 14

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Познакомить студентов с одним из способов повышения безопасности эксплуатации электроустановок путем компенсации емкостной составляющей тока замыкания на землю и на основании опытных данных произвести расчет компенсирующей катушки.

ВВЕДЕНИЕ

Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю, в дальнейшем именуемая компенсацией, применяется в сетях с изолированной нейтралью для различных целей, в том числе, для целей электробезопасности. При замыкании фазы на корпус заземленной электроустановки напряжение на корпусе относительно земли (1).

                                                 (1)

Где  I_зм  –  ток замыкания на землю, равный при С₁=С₂=С₃=С;  R₁=R₂=R₃=R;  

                                          (2)

Где   r_з –  сопротивление заземляющего устройства;

          –  фазное напряжение сети

Таким образом, из (1) следует, что чем меньше ток I _зм, тем выше степень безопасности.

Примечание: Так как при анализе безопасности имеет значение абсолютная величина тока замыкания, то в дальнейшем комплексная форма записи аналитических выражений для упрощения заменена на модульную.

В выражении (1) 3r_зм<< Z, из чего следует, что ток I_зм определяется в основном величиной Z. В общем случае Z имеет как активную, так и емкостную составляющую.

Величина r_кз активной составляющий сопротивления изоляции зависит от материала, использованного в качестве изоляции, и его состояния. Производя своевременно и качественно ремонт линии можно поддерживать активное сопротивление изоляции на достаточно высоком уровне. Величина С почти не зависит от состояния изоляции и определяется в основном конструкцией линии, ее протяженностью, в отдельных случаях, может достигать больших значений.

Емкостную составляющую тока замыкания можно уменьшить, если параллельно емкостям каждой фазы включить компенсирующие индуктивности L_к настроенные в резонанс сети (рис. 1).

                                                                       (3)

Рис.1. Схема параллельной компенсации емкостной составляющей тока замыкания на землю

На рис. 2  представлена векторная диаграмма тока параллельного контура при резонансе.

Рис. 2.  Векторная диаграмма тока замыкания на землю.

а – в сети без компенсации;

б – при полной компенсации.

Из диаграммы видно, что ток I_С = I_L и противоположен по фазе, что обеспечивает циркуляцию реактивных токов внутри контура, минуя источник, а,  следовательно, и заземляющее устройство (рис. 3)

Рис. 3. Токи параллельного контура.

Анализ схемы рис.1 известными методами электротехники показывает ее полную эквивалентность в схеме (рис. 4)

Рис.4.  Схема включения компенсирующей индуктивности L_к в нейтраль сети.

При этом компенсирующая индуктивность L_к, включенная в нейтраль выбирается по формуле:

,                                                      (4)

Замены трех индуктивностей на одну позволяет получить существенную экономию, так как индуктивности применяемые для компенсации представляют собой громоздкие дорогостоящие электротехнические изделия (табл. 1).

Таблица.1

Тип	S, кВ·А	U сети, кВ	Пределы регулирования, А	Размеры, мм		Масса полная, кг
				высота	в плане
РЗДСОМ-115/6	115	6	12,5–25	1645	1225х860	740
РЗДСОМ-230/6	230	6	25–50	1815	1225х995	995
РЗДСОМ-460/6	460	6	50–100	1865	1325х1045	1370

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) предписывают компенсацию, если ток замыкания на землю превышает в сетях напряжением 35кВ  –  10А, 15-10кВ – 20А, 6кВ – 30А.

 Наряду с повышением безопасности эти нормы обеспечивают гашение перемежающей электрической дуги при замыкании на землю, вследствие чего  компенсирующие индуктивности получили название дугогасящих реакторов.

В сетях до 1000В ПУЭ не предусматривает случаев обязательного применения компенсации. Но при высоком удельном сопротивлении грунтов допускается отклонение от максимально допустимого значения r_{з доп}  сопротивления защитного заземления. Для земли с удельным сопротивлении более 500 Ом•м сопротивление r_з защитного заземления может быть выбрана по формуле (5)