Источники оперативного тока на электростанциях и подстанциях. Переменный и выпрямленный оперативный ток

замыкания на землю равен сумме емкостных токов всех линий:

n

                                                I_з = 3U_фω∑(С_0il_i),                               (3.7)

i=1

n где 3∑(С_0il_i ) = 3C – емкость сети на землю.

i=1

Ток замыкания на землю может быть определен по приближенному выражению

UL

                                                         I_з = ,                                        (3.8)

а

где U – линейное напряжение сети, кВ; L – суммарная длина линий, км; коэффициент a = 350кВ⋅кмА – для воздушных линий, a =10кВ⋅кмА – для кабельных линий.

Очевидно, ток замыкания на землю относительно невелик и определяется эквивалентной емкостью сети на землю.

В сетях с изолированной нейтралью, при наличии замыкания на землю, допускается работа поврежденного участка в течение нескольких часов, необходимых для отыскания места повреждения. Это повышает надежность электроснабжения.

Протекание тока замыкания на землю вызывает значительное тепловыделение в месте замыкания (R_з), что может привести переходу замыкания на землю в междуфазное КЗ.

На основании опыта эксплуатации сетей с изолированной нейтралью установлены допустимые значения емкостных токов замыкания на землю.

Для воздушных сетей напряжением до 35 кВ допустимый ток замыкания на землю составляет 10 А. При этом полагают, что дуга в месте замыкания гаснет без повторных зажиганий и сопровождающих их перенапряжений.

В кабельных сетях 6 и 10 кВ замыкание жилы на оболочку может происходить как через дугу, так и без дуги. Разогрев изоляции в месте замыкания может вызвать междуфазное короткое замыкание. Допустимый ток замыкания для сети 6 кВ составляет 30 А, а для сети 10 кВ – 20 А. Повторные зажигания дуги в месте замыкания приводят к опасным перенапряжениям в сети с изолированной нейтралью. Обычно уровни дуговых перенапряжений возрастают при уменьшении емкости сети (уменьшении тока замыкания на землю).

Рис. 3.4. Схема неселективной сигнализации замыканий на землю

В сети с изолированной нейтралью предусматривается неселективная сигнализация замыканий на землю с помощью дополнительной обмотки трансформатора напряжения (НТМИ, 3×ЗНОМ, НАМИ). Дополнительная вторичная обмотка трансформатора напряжения, соединенная в разомкнутый треугольник, выполняет суммирование фазных напряжений. В нормальном режиме напряжение на выводах вторичной обмотки равно нулю, а при замыкании на землю напряжение на выводах а_д и х_д появляется напряжение 100 В. В результате срабатывает реле КU и сигнализирует о появлении замыкания на землю.

При большом количестве присоединений в РУ предусматривается обычно селективная сигнализация или релейная защита от замыканий на землю с помощью трансформаторов тока нулевой последовательности (ТЗЛ, ТЗР), устанавливаемых в начале кабельных линий.

3.3. Сети с компенсированной нейтралью

Как показывает опыт эксплуатации сети 6–35 кВ, основное число повреждений в них составляют повреждения изоляции одной фазы относительно земли. Предотвращение развития таких повреждений в междуфазные короткие замыкания может быть достигнуто компенсацией емкостных токов замыкания на землю индуктивными токами дугогасящего реактора. Компенсация емкостного тока замыкания на землю применяется для уменьшения тока замыкания на землю, снижения скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашения заземляющей дуги, уменьшения перенапряжений при повторных зажиганиях дуги и создания условий для нее самопогасания.

Рис. 3.5. Схема замещения в сети с компенсированной нейтралью

R_з – переходное сопротивление в месте замыкания на землю.

Емкостный ток I_c , A, замыкания на землю определяется по формуле

                                               I_c = 3ωC_фU_ф ⋅10⁻⁶ ,                              (3.9)

1

где ω – угловая частота напряжения, ; C_ф – емкость фазы сети, мкФ; с U_ф – фазное напряжение, В.

Рис. 3.6. Векторная диаграмма напряжений и токов в сети с компенсированной нейтралью

Ток I_к , А, компенсации дугогасящего реактора без учета влияния сопротивления заземляющего трансформатора определяется по формуле

U_ф

                                                        I_к = ,                                    (3.10)

ωL_р

где L_p – индуктивность реактора, Гн.

Степень расстройки компенсации ν определяется по формуле

I^c − I^к =1− K . (3.11)          ν =

I_с

Напряжение смещения нейтрали в сети с подключенным дугогасящим реактором при резонансной настройке реактора определяется по формуле

                                                                                                U^нс     ,                                 (3.12)

                                                    U_N =

ν − jd

I

где d = ^а – коэффициент успокоения сети, равный отношению