6. Расчёт и выбор дугогасящего реактора
6.1. Расчёт токов замыкания на землю по секциям
Ток замыкания на землю, а значит, и ток, проходящий через человека, в сети с изолированной нейтралью зависят не только от сопротивления изоляции, но и от емкости сети относительно земли.
При наличии емкости сети 0,3 мкФ на фазу емкостное сопротивление относительно земли х=1/ωС=10,6 кОм, а проводимость – 0,0942 мСм.
Если при этом сопротивление изоляции r=50кОм на фазу, а активная проводимость g=0,02 мСм, полная проводимость фазы относительно земли, равная Y=g+jb=0,02+j0,0942=0,0963 мСм, по абсолютному значению очень мало отличается от емкостной. Дальнейшее увеличение сопротивление изоляции, очевидно, не уменьшит проводимости фазы относительно земли.
Поэтому при емкости С≥0,3 мкФ увеличение сопротивления изоляции выше 50 кОм не даёт эффекта: не повышает полного сопротивления фазы относительно земли и не снижает ни тока замыкания на землю, ни тока через человека. Если даже сопротивление изоляции всей сети очень велико (несколько десятков мегаом и выше) и его можно принять равным бесконечности, ток замыкания на землю определяется емкостью между фазами и землёй.
Ток замыкания на землю в трёхпроводной сети (Yo=0) при симметричных сопротивлениях изоляции и значительной емкости может достигать опасных значений.
Контроль и профилактика повреждений изоляции позволяет поддерживать ее сопротивление на высоком уровне. Емкость фаз относительно земли зависит от каких-либо дефектов; она определяется общей протяженностью сети, высотой подвеса проводов воздушной сети, толщиной фазной изоляции жил кабеля, т.е. геометрическими параметрами. Поэтому емкость сети не может быть снижена. В процессе эксплуатации ёмкость сети изменяется лишь за счёт отключения и включения отдельных линий, что определяется требованиями электроснабжения.
Поскольку невозможно уменьшить емкость сети, снижение тока замыкания на землю достигается путём компенсации его емкостной составляющей индуктивностью.
В трёхфазной сети нет необходимости включать индуктивность между каждой фазой и землёй; компенсирующая катушка включается между нейтралью и землёй.
При замыкании на землю в трёхпроводной сети с изолированной нейтралью (рис. 6.1.1) ток проходит через переходное сопротивление r’
(проводимость g’) и далее через сопротивления изоляции двух других фаз rb и rc параллельно через емкости Cb и Сс. Этот ток Iз имеет две составляющие – активную Ir и емкостную Ic (рис. 6.1.1, б).
На векторной диаграмме рис. 6.1.1,в показана сумма токов в «компенсированной» сети. К активной и емкостной составляющим тока замыкания на землю добавляются активный Iк,а и индуктивный IL токи компенсирующей катушки ( наличие активной составляющей объясняется активными потерями в ней). Емкостная и индуктивная составляющие находятся в противофазе и при настройке в резонанс взаимно уничтожают друг друга, активные составляющие складываются, и ток замыкания на землю остаётся равным этой сумме: Iз,к=Ir+Iк,а. Ток замыкания на землю уменьшается, как это видно из сравнения абсолютных значений векторов тока Iз и Iз,к на диаграмме рис.6.1.2.
Рис 6.1.1 Компенсация емкостной составлящей тока замыкания на землю: а – принципиальная схема; б – векторная диаграмма тока замыкания на землю в сети без компенсации; в – векторная диаграмма тока замыкания на землю при полной компенсации
В случае неполной компенсации емкости наблюдается некоторая емкостная оставляющая тока замыкания на землю при недокомпенсации или индуктивная при перекомпенсации. Однако в этих случаях полный ток замыкания на землю снижается, как это видно из векторных диаграмм рис.6.1.2. Полная компенсация – явление редкое, обычно бывают отклонения в ту или другую сторону.
Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю применяется обычно в сетях напряжением выше 1000 В для гашения перемежающейся дуги при замыкании на землю и снижения возникающих при этом перенапряжений. Одновременно уменьшается ток замыкания на землю. ПУЭ предписывает компенсацию, если ток замыкания на землю превышает в сетях напряжением 35 кВ – 10 А, 15..20 кВ – 15 А, 10 кВ – 20 А, 6 кВ – 30 А.
В схемах блоков генератор-трансформатор напряжением 6..20 кВ компенсация обязательна при токе замыкания на землю более 5 А. При токе замыкания на землю 50 А и более обычно устанавливаются две компенсирующие катушки.
Компенсирующие катушки иногда называют дугогасящими, так как, уменьшая ток замыкания на землю, они способствуют гашению дуги между токоведущими и заземляющими частями и, таким образом, ликвидации повреждения – замыкания на землю.
Рис. 6.1.2. Векторные диаграммы тока замыкания на землю: а – при недокомпенсации; б – при перекомпенсации
Расчет тока замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью напряжением 10 кВ ведётся для металлического замыкания на землю одной фазы.
При расчете пренебрегают токами несимметрии и активными токами через изоляцию.
Емкостной ток замыкания на землю определяется по формуле
(6.1.1)
где ω=2πf=2*3,14*50=314 рад/c;
С1=0,56Ср , где
Ср – рабочая емкость, мкФ
Ср=0,44 мкФ/км => C1=0,56×0,44=0,246 мкФ.
Длины отходящих кабелей каждой секции шин ЗРУ 10 кВ ГПП «Радиоаппаратура» по данным филиала РУП «Гомельэнерго» «Гомельские электрические сети» сведем расчёты в таблицу 6.1.1
Таблица 6.1.1. Расчёт токов замыкания на землю I-IV секции шин ЗРУ10кВ
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.