Перенапряжения при однофазных замыканиях на землю

Дополнительно по теме

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЯХ НА ЗЕМЛЮ

В установившемся режиме при однофазном замыкании на землю напряжение на неповрежденных фазах рассчитывается с помощью схемы замещения (рис. 40-1) или определяется по кривым рис. 40-2.

Напряжение на неповрежденной фазе зависит в основном от отношения (реактивных сопротивлений нулевой и прямой последовательностей относительно точки замыкания на землю), а следовательно, и от способа заземления нейтрали.

Рис. 40-1. Расчетная схема для определения напряжения на неповрежденных фазах при однофазном коротком замыкании.

Рис. 40-2. Повышение напряжения на неповрежденным фазах при однофазном замыкании на землю в зависимости от отношения реактивных сопротивлений нулевой и прямой последовательностей.

1. Эффективное (глухое) заземление нейтрали применяется в системах 110 кВ и выше и достигается путем глухого заземления нейтралей всех или части трансформаторов, работающих в электрически связанной сети. При эффективном заземлении нейтрали должны быть обеспечены соотношения и , так что напряжения на неповрежденных фазах при однофазных замыканиях на землю не превышают .

2. Системы с изолированной нейтралью применяются при 3-10 кВ, если емкостный ток замыкания на землю не превышает 30 А, и при 35 кВ, если .

Для воздушных линий удельный ток замыкания на землю (l - длина линии, км)

Для кабельных линий ток определяется удельными емкостями.

В системах с изолированной нейтралью обычно и отношение .

3. Если в системах 3-35 кВ превышает указанные в п. 2 значения, применяется резонансное заземление нейтрали, т. е. заземление нейтрали через дугогасящую катушку, которая уменьшает ток в месте замыкания и снижает скорость восстановления напряжения, способствуя тем самым самоугасанию дуги замыкания на землю.

При резонансном заземлении нейтрали очень велико и .

Индуктивность дугогасящей катушки выбирается из условия резонанса:

где Со - емкость на землю одной фазы части сети, компенсируемой данной катушкой; q - степень компенсации (q=1-полная компенсация; q>1-перекомпенсация, q<1- недокомпенсация).

Суммарная мощность катушек, установленных в электрически связанной сети, должна на 25% превышать зарядную мощность всех линий. В эксплуатации допускаются некоторые отклонения от условия точной настройки в сторону перекомпенсации ().

При отключении одной фазы на одной из линий сети (например, при перегорании плавкого предохранителя) емкость этой фазы уменьшится до и на нейтрали появится напряжение (смещение нейтрали), которое может определяться по графикам (рис. 40-3) или формуле

где g - активная проводимость линии относительно земли; r - активное сопротивление дугогасящей катушки.

В переходном режиме (т. е. непосредственно после замыкания на землю) в системах с эффективным заземлением нейтрали , так что кратность перенапряжений К=2,5.

В системах с изолированной и резонансно заземленной нейтралью кратность перенапряжений может быть существенно больше, если замыкание на землю произошло через перемежающуюся дугу. В этом случае предельная кратность перенапряжений на неповрежденных фазах определяется по теории Петерсена:

где d - коэффициент затухания; ( - междуфазная емкость; - емкость относительно земли).

Обычно d = 0,1...0,3; k = 0,2...0,3.

Кривая 1 (рис. 40-4) соответствует теории Петерсена, кривая 2 - теории Белякова, которая дает более вероятные значения перенапряжений.

Рис. 40-3. Зависимость смещения нейтрали от величины относительного уменьшения емкости одной из фаз. 0 - изолированная нейтраль; 1 - точная настройка (q = 1); 2 - перекомпенсация 20% (q = 1,2); 3 - недокомпенсация 20% (q=0,8); 4 - недокомпенсация 20% с учетом характеристики намагничивания дугогасящей катушки.

Рис. 40-4. Зависимость максимального напряжения на здоровой фазе при однофазном дуговом замыкании на землю от величины (1 - d) (1 - k),

где

- коэффициент затухания (L - индуктивность трансформатора, питающего линию). 1 - предельные возможные перенапряжения (Петерсен); 2 - более вероятные максимальные перенапряжения (Беляков).

Применение дугогасящих аппаратов практически не снижает предельно возможные величины перенапряжений, но уменьшает вероятность их появления и главное длительность их существования.