3.5 Однофазное замыкание на землю
Однофазное замыкание на землю 
имеет место в сетях с изолированной нейтралью (или в сетях с изолированной нейтралью, заземлённой через большое индуктивное сопротивление дугогасительного реактора). К таким сетям относятся сети напряжением 6, 10, 16, 24, 35 кВ.
Работа сети с изолированной нейтралью считается допустимой, если ток в месте замыкания на землю в сетях с напряжением 6, 10, 35 кВ не превышает соответственно 30, 20, 10 А. При больших токах замыкания устанавливаются дугогасительные реакторы, которые уменьшают ток замыкания в месте повреждения.
Известно, что в цепях переменного тока в нормальных режимах помимо рабочих токов, питающих потребители, проходят ёмкостные токи. Последние замыкаются через междуфазные ёмкости, а также через ёмкости фаза-земля.
Можно считать, что междуфазные ёмкости проводов равны между собой. Для упрощения анализа процессов в сети в дальнейшем мы их рассматривать не будем. Ёмкости фазных проводов относительно земли также равны между собой, т. е.
.
В нормальном режиме работы сети, напряжения между проводами и землёй будут соответственно равны фазными напряжениями 
, 
, 
.
Векторы этих напряжений образуют практически симметричную систему, и их геометрическая сумма равна нулю. В соответствии с этим токи, протекающие через ёмкости 
, также симметричны, их геометрическая сумма равна нулю. Напряжение нейтрали равно нулю.
Ёмкостные токи фаз 
, 
, 
сдвинуты по фазе в сторону опережения на 900 относительно своих напряжений (рисунок 3. 20, б).
Ёмкостные токи , , , пройдя через свои емкости, возвращаются к источнику через емкости других фаз. В нормальном режиме (при отсутствии повреждений) по каждому фазному проводу проходят емкостные токи, геометрическая сумма которых равна нулю.
При возникновении металлического замыкания на землю (ОЗЗ) какой-либо фазы (например, фазы А) симметрия напряжений и токов в системе нарушается: напряжение повреждённой фазы снижается до нуля, а напряжения неповреждённых фаз возрастают в 
раз относительно земли. Одновременно на нейтрали появляется напряжение 
по отношению к земле, по величине, равное напряжению повреждённой фазы, но с обратным знаком, т. е. 
А норм. реж. На рисунке 3. 21 приведена векторная диаграмма напряжений и ёмкостных токов в сети с ОЗЗ.
При ОЗЗ фазы А напряжения всех трёх фаз следующие: напряжение фазы А относительно земли 
; 
; 
.
Поскольку напряжение фазы А становится равным нулю, емкостный ток фазы А 
также становится равным нулю. Геометрическая сумма оставшихся емкостных токов и составит ток замыкания фазы А на землю, т. е. емкостные токи неповреждённых фаз сходятся в точке К и по фазе А возвращается к источнику питания, 
.
| норм. реж
| |
| Рисунок 3. 21 Однофазное замыкание на землю
в сети с изолированной нейтралью.
| |
Поскольку при ОЗЗ напряжения неповреждённых фаз возрастают в раз, во столько же раз возрастают и емкостные токи 
и 
.
Разложим на отдельной векторной диаграмме (рисунок 3. 22) полные токи и напряжения при ОЗЗ на симметричные составляющие в предположении, что фильтр токов НП (РЗ) располагается между шинами подстанции и точкой К (рисунок 3. 21).
Емкости проводов относительно земли, как известно, зависят от конструкции воздушных и кабельных линий и могут значительно колебаться в некоторых пределах в зависимости от расположения проводов относительно земли (брони кабеля) и диэлектрических свойств изоляционной среды. На практике пользуются усреднёнными значениями ёмкостей. Для воздушных линий 
мкФ/км;
для кабелей 
мкФ/км.
Пример. Линия напряжением 35 кВ, длиной 10 км имеет ёмкость 
мкФ.
Тогда 
Ом.
При этом ток в повреждённой фазе составит
А.
На практике часто возникают замыкания на землю через переходные сопротивления, например, через повреждённый изолятор или через деревянную или иную опору. В этом случае напряжение повреждённой фазы снижается не до нуля, смещение нейтрали будет также меньше, чем при металлическом замыкании. Будут меньше и напряжения неповреждённых фаз относительно земли. Будет меньше и ток замыкания на землю.
В сетях (6 
35) кВ для уменьшения тока замыкания в месте повреждения применяется заземление нейтрали через дугогасительные реакторы.
В нормальном режиме работы сети ток реактора практически равен нулю, так как 
при этом равно нулю.
При металлическом замыкании фазы А на землю (рисунок 3. 23) дугогасительный реактор оказывается под фазным напряжением 
. Под действием этого напряжения в контуре: ДГР – N – повреждённая фаза А – точка К – земля – заземлитель ДГР проходит ток 
, который отстаёт по фазе от напряжения на 900. В то же время по контуру: повреждённая фаза А – точка К – земля – емкости СВ и СС – неповреждённые фазы В и С проходят ёмкостные токи, образующие ток замыкания 
. Последний ( 
) отстаёт по фазе от напряжения (нормального режима) на 900.
|
| | | Рисунок 3. 23 Трёхфазная сеть с резонансно-заземлённой нейтралью
| |
В фазе А между источником питания и точкой повреждения протекают два встречных тока и 
при условии равенства этих токов происходит компенсация одного тока другим. В результате 
. Благодаря компенсации суммарного ёмкостного тока замыкания индуктивным током реактора в месте повреждения не возникает дуга и устраняются связанные с нею опасные явления.
В электроустановках применяют дугогасительные реакторы различных типов. Наиболее распространены реакторы типа РЗДСОМ мощностью до 1520 кВА, на напряжение до 35 кВ. Обмотки этих реакторов располагаются на составном магнитопроводе с чередующимися воздушными зазорами и имеют отпайки для регулирования тока компенсации. Реакторы имеют масляное охлаждение.
Более точно, плавно и автоматически можно производить настройку компенсации в реакторах типа РЗДПОМ, индуктивность которых изменяется с изменением немагнитного зазора в сердечнике или путём подмагничивания стали сердечника постоянным током.
На практике применяют режимы компенсации:
- режим полной компенсации, когда 
;
- режим недокомпенсации, когда 
;
- режим перекомпенсации, когда 
.
В случае полной компенсации ёмкостного тока замыкания трансформатор токов НП (ТТНП), установленный на кабеле или на кабельной врезке воздушной линии, подаёт на вход чувствительного реле (РТЗ-51) ток, пропорциональный 
.
При полной компенсации емкостный ток замыкания в фазе А отсутствует; через ТТНП проходят рабочие токи 
, 
, 
, которые являются трёхвекторной симметричной уравновешенной системой и не содержат в своём составе токов НП, а также ёмкостные токи неповреждённых фаз 
и 
. Последние представляют собой неуравновешенную систему векторов (рисунок 3. 24, б).
Воспользуйтесь поиском по сайту:
