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

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)