3.2. Режим работы сети с резонансно-заземленными нейтралями

Если в сетях 6-35 кВток замыкания. на землю превышает допустимые значения, то нейтраль источника питания сети соединяют с землей через заземляющий реактор (рис. 3.3). При пренебрежении активными сопротивлениями источника, сети и реактора через последний в случае замыкания на з

Рис. 3.3. Компенсация тока замыкания на землю при

помощи заземляющего реактора:

а - схема; б - векторная диаграмма токов

емлю проходит ток(ЭДС той фазы источника, в которой произошло замыкание на землю (на рис. 3.3 фазас); x_p индуктивное сопротивление реактора;x_и индуктивное сопротивление одной фазы источника;x_c индуктивное сопротивление линий сети до места замыкания на землю). Из условияи на основании рис. 3.2 и 3.3 можно заключить, что. В частном случае, когда сопротивление заземляющего реактора отрегулировано так, что, ток в месте замыкания на землю может оказаться равным нулю (полностью скомпенсированным), т.е. возникает явление резонанса (или ) и дуга в месте короткого замыкания не возникает.

Дугогасящие катушки должны устанавливаться на узловых питающих подстанциях, связанных с компенсируемой сетью не менее чем тремя линиями. При компенсации в сетях генераторного напряжения катушки располагаются обычно на электростанциях вблизи генераторов. При подключении дугогасящих катушек через специальные трансформаторы и трансформаторы собственных нужд, соизмеримы по мощности с мощностями катушки, необходимо учитывать их взаимное влияние [2].

В нормальном режиме ток через дугогасящие катушки практически равен нулю. При однофазном коротком замыкании катушка находится на фазном напряжении U_фи тогда суммарная мощность всех катушек

Заземляющие реакторы в России выпускаются на номинальные токи от 25 до 400 А с пределами регулирования тока (1 - 0,5)I_ном. Наряду с наиболее распространенным ручным ступенчатым регулированием применяют автоматическое ступенчатое или плавное регулирование сопротивления реактора по напряжению нейтрали. В режиме полной компенсации тока замыкания на землю реактор настроен на резонанс с емкостными проводимостями сети, и напряжение нейтрали относительно земли имеет максимальное значение.

Благодаря заземлению нейтрали сети через реактор:

 намного уменьшается ток замыкания на землю, в результате чего дуга в месте замыкания становится неустойчивой и быстро гаснет;

 после гашения дуги напряжение восстанавливается медленно, вследствие чего вероятность повторного зажигания дуги и возникновения коммутационных перенапряжений мала;

 при сохранении устойчивой дуги мала вероятность перехода замыкания на землю в многофазное из-за малого значения тока;

 токи обратной последовательности малы, и их действие на вращающиеся генераторы может оставаться несущественным.

Коэффициент замыкания на землю при заземлении нейтрали через реактор по сравнению с изолированной нейтралью не изменяется и равен k_з.з=.

3.3. Режимы работы сети с глухозаземленными и эффективно заземленными нейтралями

П

Рис. 3.4. Однофазное к.з. в сети с

глухим заземлением нейтрали

ри глухом заземлении нейтрали замыкание одной фазы на землю является однофазным коротким замыканием (рис. 3.4) и должно привести к срабатыванию защитных аппаратов, отключающих поврежденную линию от сети. Удорожание такой сети, вызванное применением заземляющих устройств и устройств защиты от однофазных коротких замыканий, компенсируется тем, что изоляцию фазных проводников рассчитывают на фазное напряжение (а не на междуфазное, как в двух предыдущих случаях). Это обстоятельство особенно существенно при напряжениях 110кВи выше.

Для того чтобы частые отключения линий из-за замыканий на землю не нарушали надежности питания потребителей, на таких линиях применяется однофазное или трехфазное автоматическое повторное включение. Для ограничения токов замыкания на землю вместо глухого заземления может применяться заземление нейтрали через токоограничивающее активное сопротивление (эффективно-заземленная нейтраль). При этом во время однофазных замыканий на землю неповрежденных фаз напряжение не достигает значения линейного (междуфазного) и составляет около 0,8U_л. Сети с глухим заземлением нейтрали имеют коэффициент замыкания на землюk_з.з= 1, при эффективно-заземленных нейтраляхk_з.з1,4.

Основным фактором, определяющим способ заземления нейтралей в сетях 110 кВи выше, является фактор стоимости изоляции. Эффективное заземление нейтрали позволяет улучшить экономические показатели сети именно за счет этого фактора.

В России глухое заземление нейтралей применяется:

 в сетях 110 кВи выше (в некоторых других странах также в сетях меньшего напряжения);

 в четырех- и пятипроводных сетях низких напряжений;

 в трехпроводных сетях постоянного тока.

К основным недостаткам глухого заземления нейтралей относятся следующие:

1. При замыкании одной из фаз трехфазной сети на землю образуется короткоэамкнутый контур через землю и нейтраль источника (см. рис. 3.4) с малым сопротивлением, к которому приложена ЭДС фазы. Возникает режим короткого замыкания с большим током. Для защиты оборудования однофазные замыкания должны отключаться средствами релейной защиты. Следует учитывать, что большинство однофазных коротких замыканий относятся к самоустраняющимся и исчезают после снятия напряжения. В этих случаях эффективно применение АПВ и ОАПВ.

2. Значительное удорожание контуров заземления в РУ, которые должны отвести на землю большие токи коротких замыканий.

3. В сетях с автотрансформаторами токи однофазных коротких замыканий могут превышать токи трехфазных. В таких случаях приходится ограничивать число заземленных нейтралей и применять частичное разземление (сети 110-220 кВ), а также использовать токоограничивающие сопротивления, включенные в нейтраль трансформаторов.