К четвертой группе относятся сети напряжением 220 и 380 В.

Режим работы нейтрали определяет ток замыкания на землю. Сети, в которых ток однофазного замыкания на землю менее 500 А, называют сетями с малыми токами замыкания на землю (в основном это сети с незаземленными и резонансно-заземленными нейтралями). Токи более 500 А соответствуют сетям с большими токами замы­кания на землю (это сети с глухо - и эффективно-заземленными нейтралями).

Трехфазные сети с незаземленными (изолированными) нейтралями.

В сетях с незаземленными нейтралями токи при однофазном замыкании на землю протекают через распределенные емкости фаз, которые для упрощения анализа процесса условно заменяют емко­стями, сосредоточенными в середине линий (рис. 3-1). Междуфаз­ные емкости при этом не рассматриваются, так как при однофазных повреждениях их влияние на токи в земле не сказывается.

В нормальном режиме работы напряжения фаз сети относительно земли (U_А, U_В, U_С) симметричны и равны фазному напряжению, а емкостные (зарядные) токи фаз относительно земли I_COA, I_COB и I_COC также симметричны и равны между собой (рис. 3-1, а). Емкостный ток фазы

(3-1)

где С — емкость фазы относительно земли.

Геометрическая сумма емкостных токов трех фаз "равна нулю. Емкостный ток нормального режима в одной фазе в современных сетях с незаземленной нейтралью, как правило, не превышает не­скольких ампер и практически не влияет на загрузку генераторов.

В случае металлического замыкания на землю в одной точке напряжения неповрежденных фаз относительно земли возрастают в √3 раз и становятся равными междуфазному напряжению. Напри­мер, при замыкании на землю фазы А (рис. 3-1,б) поверхность земли в точке повреждения приобретает потенциал этой фазы, а напряжения фаз В и С относительно земли становятся соответ­ственно равными междуфазным напряжениям U'_B = U_ВА и U'с =U_СА. Емкостные токи неповрежденных фаз В и С также увели­чиваются в соответствии с увеличением напряжения в √3 раз. Ток на землю фазы А, обусловленный, ее собственной емкостью, будет равен нулю, так как эта емкость оказывается закороченной.

Для тока в месте повреждения можно записать:

1с = -(Iсв + 1сс), (3-2)

т. е. геометрическая сумма векторов емкостных токов неповрежден-
ных фаз определяет вектор тока через место повреждения. Ток I_С
оказывается в 3 раза больше, чем емкостной ток фазы в нормальном режиме

 

(3-3)

Согласно выражению (3-3) ток I _C зависит от напряжения сети, частоты и емкости фаз относительно земли. Последняя зависит в ос­новном от конструкции линий сети и их протяженности.

 

 

 

Рис. 3-1. Трехфазная сеть с незаземленной нейтралью.

а — нормальный режим; б — ре­жим замыкания фазы А на землю; в — Устройства для обнаружения замыкания на землю.

Приближенно ток I с, А, можно определить по следующим фор­мулам:

для воздушных сетей

(3-4)

 

для кабельных сетей

(3-5)

где U - междуфазное напряжение, кВ; l - длина электрически связанной сети данного напряжения, км.

В случае замыкания на землю через переходное сопротивление напряжение поврежденной фазы относительно земли будет больше нуля, но меньше фазного, а неповрежденных фаз — больше фазного, но меньше линейного Меньше будет и ток замыкания на землю.

При однофазных замыканиях на землю в сетях с незаземленной нейтралью треугольник линейных напряжений не искажается, поэтому потребители, включенные на междуфазные напряжения, продолжают работать нормально.

Вследствие того что при замыкании на землю напряжение неповрежденных фаз относительно земли увеличивается в √3 раз по сравнению с нормальным значением, изоляция в сетях с незазем­леннои нейтралью должна быть рассчитана на междуфазное напря­жение. Это ограничивает область использования этого режима ра­боты нейтрали сетями с напряжением 35 кВ и ниже, где стоимость изоляции электроустановок не является определяющей и некоторое ее увеличение компенсируется повышенной надежностью питания потребителей, если учесть, что однофазные замыкания на землю составляют в в среднем до 65% всех нарушений изоляции.

В то же время необходимо отметить, что при работе сети с зам­кнутой на землю фазой становится более вероятным повреждение изоляции другой фазы и возникновение междуфазного короткого замыкания через землю (рис. 3-2). Вторая точка замыкания может находиться на другом участке электрически связанной сети. Таким образом, короткое замыкание затронет несколько участков сети, вызывая их отключение. Например, в случае, показанном на рис.

3-2, могут отключиться сразу две линии.

В связи с изложенным в сетях с незаземленными нейтралями обязательно предусматривают специальные сигнальные устройства, извещающие персонал о возникновении однофазных замыканий на землю.

Так, на рис. 3-1 в показан способ контроля изоляции в сети с незаземленной нейтралью. Устройства контроля подключаются к сети через измерительный трансформатор напряжения типа НТМИ или через группу однофазных трансформаторов типа ЗНОМ.

Вторичные обмотки измерительных трансформаторов (рис. 3-1, в) соединяются по схемам: одна (/) — звезда, вторая (//) — разомкну­тый треугольник. Обмотка / позволяет измерять напряжения всех фаз, а обмотка II

предназна­чена для контроля геомет­рической суммы напряже­ний всех фаз.

 

Рис.3-2. Двойные замыкания на землю сети с незаземленной нейтралью.

 

Нормально на зажимах обмотки // напряжение равно нулю, поскольку равна нулю геометрическая сумма фазных напряжений всех трех фаз в сети с

незаземленной нейтралью. При металлическом замыкании одной из фаз в се­ти первичного напряжения на землю на зажимах обмотки II по­является напряжение, равное геометрической сумме напряжений двух неповрежденных фаз (рис. 3-1, б). Число витков обмотки II подбирается так, чтобы напряжение на ее выводах при металличе­ском замыкании фазы первичной сети на землю равнялось 100 В.. При замыкании на землю через переходное сопротивление напря­жение на обмотке // в зависимости от сопротивления в месте за­мыкания будет 0 — 100 В.

Реле напряжения, подключаемое к обмотке II, будет при соот­ветствующей настройке реагировать на повреждения изоляции первичной сети и приводить в действие сигнальные устройства (звонок, табло).

Персонал электроустановки может проконтролировать напря­жение небаланса (вольтметром V₂) и установить поврежденную фазу (вольтметром V₁). Напряжение в поврежденной фазе будет наименьшим.

Отыскание места замыкания на землю после получения сигнала должно начинаться немедленно, и повреждение должно устраняться в кратчайший срок. Допустимая длительность работы с заземлен­ной фазой определяется Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) и в большинстве случаев не должна превышать 2 ч.

Более опасно однофазное замыкание на землю через дугу, так как дуга может повредить оборудование и вызвать двух- или трехфазное к. з. (последнее часто наблюдается при однофазных за­мыканиях на землю одной из жил трехфазного кабеля). Особенно опасны дуги внутри машин и аппаратов, возникающие при однофаз­ных замыканиях на заземленные корпуса или сердечники.

При определенных условиях в месте замыкания на землю мо­жет возникать так называемая перемежающаяся дуга, т. е. дуга, которая периодически гаснет и зажигается вновь. Перемежаю­щаяся дуга сопровождается возникновением перенапряжений на фазах относительно земли, которые могут достигать 3,5 U _ф. Эти перенапряжения распространяются на всю электрически связан­ную сеть, в результате чего возможны пробои изоляции и образо­вание к. з. в частях установки с ослабленной изоляцией.

Наиболее вероятно возникновение перемежающихся дуг при емкостном токе замыкания на землю более 5—10 А, причем опас­ность дуговых перенапряжений для изоляции возрастает с увеличе­нием напряжения сети. С учетом опасных последствий однофазных повреждений и их зависимости от тока допустимые значения по­следнего нормируются (§ 1-2-16 ПУЭ) и не должны превышать сле­дующих значений:

Напряжение сети, кВ 3—6 10 15—20 35

Емкостный ток замыкания на землю, А....... 30 20 15 10

В сетях 3—20 кВ, имеющих линии на железобетонных и металли­ческих опорах, допускается I _C не более 10 А. В блочных схемах генератор — трансформатор на генераторном напряжении емкост­ный ток не должен превышать 5 А.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: