Эффективность заземления нейтралей городской электрической сети, страница 3

7.2. Количественна оценка влияния заземления нейтрали сети на увеличение срока службы существующих кабельных линий

Заземление нейтрали сети позволяет снизить интенсивность электрического старения электрического изоляции кабельных линий и тем самым продлить их срок службы за счёт:

-  снижения уровней перенапряжений при коммутациях с (3-4,5)×U_ф в сети с изолированной или компенсированной нейтралями [1] до (2-2,5)×U_ф в сети с заземлённой нейтралью [1], т. е. в 1,5-2 раза;

-  возможности немедленного отключения однофазных повреждений, работа в условиях которых приводит, как правило, к возникновению дуговых перенапряжений на неповреждённых фазах, величина которых превышает U_ф в сети с изолированной или компенсированной нейтралями 6-10 кВ в среднем в 2,6 раза [3] и лежит в диапазоне от 2 до 3,1×U_ф [3].

При сооружении кабельных линий, предназначенных для работы в сетях с изолированной или компенсированной нейтралями используется кабель, у которого расчётное рабочее напряжение  (U_р.р) и пробивное напряжение (U_пр) превышает фазное напряжение сети соответственно в 2,08 и 6-8 раз [18]. В процессе эксплуатации происходит старение кабельной изоляции, которое выражается в снижении её рабочего напряжения и кратковременной электрической прочности. Старение изоляции приводит к увеличению повреждаемости кабельной линии. Срок службы кабельной линии заканчивается, когда её повреждаемость достигает уровня, делающего экономически нецелесообразным дальнейшую эксплуатацию кабеля. Практически, это имеет место при снижении пробойного напряжения фазной изоляции до уровня, равного или немного превышающего величину коммутационных перенапряжений, которые представляют собой максимальные перенапряжения, регулярно имеющие место в реальных электрических сетях.

Следовательно, увеличение срока службы кабельных линий в сети, после её заземления, обеспечивается за счёт возможности их эксплуатации до момента снижения пробивного напряжения фазной изоляции до уровня не менее чем в   1,5 раза меньшего предельного уровня при изолированной и компенсированной нейтралях. В [18] приведены зависимости пробивного напряжения от времени нахождения изоляции под напряжением, имеющие в конце её срока службы вид выгнутых спадающих кривых. Анализ последних позволяет предположить, что указанный фактор обеспечит продление нормативного срока службы (t_нор) существующих кабельных линий приблизительно до 20 %.

Кроме того, снижение уровня коммутационных и исключение дуговых перенапряжений снизит интенсивность старения фазной изоляции, что также приведёт к увеличению срока службы кабельных линий (Dt). Величину Dt можно определить по формуле

,                                          (7.1)

где Dt_з , t_и , t_заз - снижение срока службы кабельной линии за время её работы соответственно в условиях дуговых замыканий на землю и коммутаций сети с изолированной и заземлённой нейтралями.

Указанные величины в соответствии с теорией электрического старения бумажно-масленной изоляции под действием частичных разрядов [18] составляют

                              (7.2)

                                          (7.3)

                                     (7.4)

где k_з , k_и , k_заз - соответственно, коэффициенты перенапряжений при дуговых замыканиях на землю и коммутациях в сети с изолированной (в среднем 3,75) и заземлённой (в среднем 2,5) нейтралями;

P_i  - вероятность i-го значения k_з, принимаемая по [3];