Система с изолированной нейтралью. Системы с компенсацией емкостных токов замыкания на землю, страница 3

Для уменьшения емкостных токов однофазного замыкания на землю между нейтралью источников или приемников электроэнергии и землей включаются компенсирующие устройства. Наибольшее распространение получили заземляющие катушки, называемые также дугогасящими, которые состоят из сердечника и обмотки, помещённых в кожухе, заполненном трансформаторным маслом. Индуктивность катушки L_к регулируется изменением числа витков или величины зазора сердечника. Активное сопротивление катушки r_к по сравнению с индуктивным мало.

 

Рисунок 10-3 - Система напряжением выше 1 000 В с нейтралью, заземленной через дугогасящую катушку.

а — расчетнаясхема замещения в нормальном режиме; б — расчетная схема замещения в аварийном режиме;

в—векторная диаграмма токов и напряжений.

Рассмотрим аварийный режим в системе напряжением выше 1 000  В с компенсацией емкостных токов однофазного замыкания на землю при помощи дугогасящей катушки. Расчетные схемы замещения систем в нормальном и аварийном режимах приведены соответственно на рисунках 10-3, а и б. Условия нормального режима аналогичны приведенным выше для изолированной нейтрали, ток в катушке равен нулю (I_к=0). При полном замыкании на землю фазы (например, А) напряжения поврежденной и «здоровых» (В и С) фаз  относительно земли иповрежденной и «здоровых» (В и С) фаз относи тельно земли и емкостные токи в фазах изменяются так же, как в системе с изолированной нейтралью, т. е.

а углы между векторами   и ,  и , равны  60°  (см. векторную диаграмму рисунок  10-3, в). При этом дугогасящая катушка оказывается под фазным напряжением (U_o=—U_А) и через место замыкания на землю протекают токи: индуктивный ток катушки I_L и емкостный ток замыкания на землю  IзА,  определяемый выражением

, которые отличаются по фазе на 180° и, следовательно, компенсируют друг друга,

Поэтому при резонансной настройке катушки  ( теоретически результирующий ток в месте замыкания I_зA должен быть равен 0, т. е.

Однако выполнить условие I_зАрез==0 практически очень сложно.

При условии резонанса, полагая, что r_k£wL_к ,

СИСТЕМЫ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Однофазное замыкание на землю (например, фазы А) в системах с глухозазем-ленной нейтралью (трехпроводной и четырехпроводной напряжением до и выше  1000 В — рисунок 10-4, а и 10-5, б и в) представляет собой однофазное короткое замыкание, так как поврежденная фаза оказывается  короткозамкнугой  через землю и нейтраль трансформатора или генератора. Ток в месте повреждения ограничен только сопротивлениями источников питания и поэтому является током КЗ. При этом ток замыкания практически не зависит от величины сопротивления изоляции и емкости системы относительно земли, так как

         поэтому

ток однофазного замыкания на землю, например фазы А, определяется выражением т. е. при глухом заземлении нейтрали (r_з ®0; g_o®¥) величина I_зa  может иметь очень большое значение (тысячи ампер).

Рисунок 10-4 -  Система напряжением выше I 000 В с глухозаземленной нейтралью.

а — расчетная схема замещения в аварийном режиме; б — векторная диаграмма напряжений.

Напряжения неповрежденных фаз относительно земли (см. векторную диаграмму рисунок 10-4,6) определяются геометрической суммой нормальных напряжений   и небольших дополнительных составляющих, обусловленных сопротивлениями обмоток трансформаторов (или генераторов) и подводящих проводов; но величины  менее 0,8 U л. При однофазном замыкании на землю в системе с глухозаземлённой нейтралью ток однофазного КЗ подавляет ёмкостной ток и приводит в действие релейную защиту, отключающую повреждённый участок.

Основные достоинства системы с глухим заземлением нейтрали заключаются в следующем: стабилизируется потенциал нейтрали и устраняются возможности появления устойчивых заземляющих дуг и связанных с ними последствий; облегчается работа изоляции при замыканиях на землю и переходных процессах, что дает возможность либо снижения уровня изоляции (а следовательно, экономии в затратах), либо повышения надежности работы установок вследствие большего запаса прочности в изоляции при сохранении уровня изоляции по сравнению с другими способами заземления нейтрали; обеспечивается выполнение четкой, надежной, селективной и быстродействующей релейной защиты; облегчается эксплуатация системы в отношении режима нейтралей.