WordPress

Компенсация емкостного тока замыкания на землю

Компенсация тока замыкания на землю

Компенсация тока замыкания на землю

Уменьшения емкостного тока замыкания на землю в системах с изолированной нейтралью до значения, при котором гаснет дуга в месте повреждения, достигают заземлением нейтрали генератора или трансформаторов через дугогасящие реакторы, индуктивное сопротивление которых приблизительно равно емкостному сопротивлению системы, то есть ω*L=1/(3*ω*С).

Наибольшее распространение получили дугогасящие реакторы, состоящие из сердечника и обмотки, расположенных в кожухе, заполненном трансформаторным маслом. Индуктивность реактора L регулируют изменением числа витков или зазора сердечника. Активное сопротивление реактора r мало по сравнению с индуктивным.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 1

Системы с изолированной нейтралью и нейтралью, заземленной через реактор, относят к системам с малыми токами замыкания на землю (Iз

Рассмотрим систему, нейтраль которой заземлена через дугогасящий реактор (рисунок а)). Если I(L)=0, y1=y2=y3, Ua+Ub+Uc=0, то векторная диаграмма напряжений и токов системы с компенсацией емкостного тока на землю не отличается от векторной диаграммы для системы с изолированной нейтралью (рисунок в)). В случае однофазного замыкания на землю, например фазы А, токи и напряжения в фазах можно определить по формулам из статьи: Система с изолированной нейтралью.

Но при этом еще возникает индуктивный ток через реактор, который при ω*L >> r равен: I(L)=U(L) / (r+j*ω*L)=jUa / (ω*L), где U(L) — напряжение смещения нейтрали; r — активное сопротивление реактора. Тогда, пренебрегая емкостной асимметрией системы, результирующий тока замыкания на землю можно определить из выражения:
Iз = — (3*Ua) / (Zo+Z1+Z2) = -(Ia+Ib+Ic+I(L) = jUa*(3*ω*C — (1/ω*L)).

Как видно из векторной диаграммы, приведенной на рисунке б), векторы тока реактора I(L) и емкостного тока замыкания на землю Iз сдвинуты относительно друг друга на 180⁰. Поэтому при резонансной настройке реактора [ω*L = 1/(3*ω*С)] его индуктивный ток компенсирует емкостные токи фаз. Однако практически через место замыкания протекает незначительный ток, состоящий из активной и реактивной составляющих. Первая обусловлена активным сопротивлением реактора и системы, вторая — неточной настройкой реактора. Кроме того, этот ток может быть вызван короной на проводах, которая иногда возникает при повышенных в √3 раз напряжениях на неповрежденных фазах и может привести к увеличению емкостных токов и появлению дополнительных активных составляющих токов в фазах, а также токами высших гармоник.

КОНСУЛЬТАЦИЯ ЮРИСТА


УЗНАЙТЕ, КАК РЕШИТЬ ИМЕННО ВАШУ ПРОБЛЕМУ — ПОЗВОНИТЕ ПРЯМО СЕЙЧАС

8 800 350 84 37

При резонансной или близкой к ней настройке реактора исключается возможность существования устойчивой дуги, что является основным преимуществом рассматриваемого способа заземления нейтрали по сравнению с изолированной нейтралью. Амплитуда перенапряжений при такой настройке не превышает 2,6 Uф. Однако при расстройке компенсации более чем на ±5% перенапряжения в компенсированных системах принимают такие же значения, как и в системах с изолированной нейтралью. При невозможности достичь резонансной настройки предпочтительно иметь небольшую перекомпенсацию (I(L)>3Iс), так как недокомпенсация емкостного тока в аварийных случаях и при несимметрии емкостей фаз может привести к появлению перенапряжений более высокого порядка, чем в системах с изолированной нейтралью.

Эффективность компенсации во многом зависит от совершенства дугогасящих реакторов. Эффективность компенсации при неизменной настройке реактора составляет 0,6. а при использовании реактора с подмагничиванием и автоматической быстродействующей настройкой 0,9.

Дугогасящие реакторы необходимо устанавливать практически во всех системах напряжением 35 кВ, если ток замыкания составляет более 10 А, а также в системах напряжением 3-20 кВ, имеющих линии электропередачи с железобетонными и металлическими опорами с токами замыкания также более 10 А. Компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах в системах, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях: более 30 А при напряжении 3-6 кВ; более 20 А при напряжении 10 кВ; более 15 А при напряжении 15-20 кВ; более 5 А в схемах напряжением 6-20 кВ блоков генератор-трансформатор (на генераторном напряжении). При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применение не менее двух заземляющих дугогасящих реакторов. Реактор может быть включен в нейтраль одного работающего трансформатора, который при этом получает дополнительную нагрузку. Допускают включение реактора мощностью, равной 50 % мощности трансформатора, при условии, что он будет работать с наибольшим током компенсации не более 2 часов.

К недостаткам систем с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, можно отнести: повышенные капитальные затраты, вызываемые повышенными требованиями к уровню изоляции электроустановок; сложность эксплуатации из-за необходимости вести постоянное наблюдение за состоянием компенсации и трудности определения места повреждения, если оно не развивалось; возможность повышения напряжения неповрежденных фаз относительно земли более межфазного и существование перенапряжении, если нет точной настройки и дуга устойчива; повышение напряжения в системе при нормальном режиме и аварийном, если система обладает хотя бы небольшой несимметрией; увеличение капитальных затрат и эксплуатационных расходов в связи с установкой дугогасящих аппаратов по сравнению с системой с изолированной нейтралью.

http://elektro-rezhim.ru/kompensaciya-toka-zamykaniya-na-zemlyu/

Компенсация емкостного тока замыкания на землю

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 4Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 5

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 6

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 7Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 7

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 9Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 10

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 11Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 12

Обслуживание
Главная
Городское электроснабжение
Схемы, чертежи и планы
Распределительные устройства
Электрооборудование РУ ГС
Эксплуатация и ремонт
Кабельные линии
Воздушные линии
Заземление электроустановок
Испытания и измерения
Переключения, ликвидация перерывов электроснабжения
Механизация работ
Техника безопасности и противопожарные мероприятия
Экономика производства
Кто он-лайн
Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 13
Компенсация емкостных токов замыкания на землю

Электрические сети напряжением 6 — 10 кВ работают в зависимости от силы тока замыкания на землю с изолированной или заземленной через дугогасящие катушки нейтралью.

При токах замыкания на землю в сетях 6 кВ более 30 А и в сетях 10 кВ более 20 А согласно ПУЭ нейтраль должна быть заземлена через дугогасящие катушки для компенсации этих токов. Преимуществом такой системы работы является то, что в случае возникновения однофазного замыкания на землю электроприемники продолжают нормально работать и, следовательно, электроснабжение потребителей не нарушается.

Городские кабельные сети, имеющие значительную протяженность, обладают большой емкостью, так как сам кабель представляет собой в некотором роде конденсатор. Поэтому при появлении в такой сети однофазного замыкания ток замыкания на землю в месте повреждения может достигнуть десятков и даже сотен ампер.

При таких токах изоляция кабеля в месте повреждения быстро разрушается и однофазное замыкание на землю переходит в двух- и трехфазное короткое замыкание, что вызывает отключение участка сети выключателем, т. е. перерыв в электроснабжении потребителей. Устойчивое замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью возникает не сразу, а сначала в виде «перемежающейся» дуги. В момент перехода тока через нулевое значение дуга прекращается, а затем возникает вновь. Это явление сопровождается опасным повышением напряжения относительно земли на неповрежденных фазах и может вызвать нарушение изоляции на других участках сети.

Чтобы возникающая в месте повреждения дуга погасла, необходимо компенсировать емкостный ток замыкания на землю, для чего в нулевую точку сети включают индуктивную заземляющую дугогасящую катушку.

Катушка представляет собой обмотку с железным магнитопроводом, помещенную в кожух, заполненный маслом. Главная обмотка дугогасящей катушки имеет ответвления для пяти значений тока, чтобы можно было регулировать индуктивный ток. Кроме главной обмотки, катушка имеет сигнальную обмотку напряжения, к которой подключают регистрирующий вольтметр, по показаниям которого можно определить напряжение нулевой последовательности во время работы катушки. Один из выводов главной обмотки дугогасящей катушки включают в нулевую точку обмотки высшего напряжения трансформатора, имеющего схему соединения обмоток звезда с нулем — треугольник, либо с помощью специального заземляющего трансформатора, а другой вывод главной обмотки присоединяют к земле.

Обычно заземляющие трансформаторы применяют не только для подключения дугогасящей катушки, но и для питания нагрузки собственных нужд подстанции; в этом случае заземляющий трансформатор устанавливают на центре питания. Установка компенсирующего устройства также может быть осуществлена и в сети. Мощность заземляющего трансформатора определяется силой тока катушки и нагрузкой собственных нужд подстанции ЦП. Схема включения дугогасящей катушки показана на рисунке ниже.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 14

При нормальном режиме в сети потенциал нейтральной точки трансформатора равен нулю и ток через катушку не проходит, В случае замыкания на землю какой-либо фазы в сети нейтральная точка трансформатора получает потенциал и катушка генерирует индуктивный ток, отстающий от напряжения на 90°. Емкостный ток заземления, протекающий в месте повреждения, опережает напряжение на 90°. В месте повреждения происходит взаимная компенсация емкостного и индуктивного токов, так как они сдвинуты по фазе на 180° и дуга в месте повреждения или не возникает, или, возникнув, быстро гаснет.

Для контроля за работой дугогасящей катушки 4 в ее цепь включают трансформатор тока 5, к вторичной обмотке которого присоединяют амперметр 6 и токовые реле для измерения тока заземления и подачи звукового и светового сигналов 8 дежурному персоналу. При отсутствии дежурного персонала на ЦП для передачи сигнала дежурному диспетчеру сети используют устройства телемеханики.

Дугогасящую катушку выбирают и настраивают с таким расчетом, чтобы ее ток был на 20 — 25 А меньше емкостного тока заземления, при этом происходит недостаточная компенсация емкостного тока, что необходимо для правильной работы сигнализации замыкания на землю. Остаточный ток 30 А для сетей 6 кВ и 20 А для сетей 10 кВ является допустимым и не вызывает больших разрушений в месте повреждения.

В настоящее время широко применяют дугогасящие катушки е плавной автоматической настройкой. При появлении однофазного замыкания в сети такие дугогасящие катушки генерируют индуктивный ток и автоматически подбирают его значение, необходимое для компенсаций возникшего емкостного тока.

http://powergrids.ru/content/view/14/43

Пояснительная записка. Компенсация емкостных токов замыкания на землю в сетях 6-35кВ

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 15

Компенсация емкостных токов замыкания на землю в сетях 6-35кВ.

Введение. Самым частым видом повреждения (до 95%) в сетях 6, 10, 35 кВ являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), сопровождающиеся протеканием через место замыкания емкостного тока и перенапряжениями высокой кратности на элементах сети (двигателях, трансформаторах) в виде высокочастотного переходного процесса. Такие воздействия на сеть приводят в лучшем случае к срабатыванию земляных защит. Отыскание поврежденного присоединения представляется трудоемкой и длительной организационной задачей – поочередное отключение присоединений затягивается на продолжительное время и сопровождается комплексом оперативных переключений для резервирования потребителей. И, как правило, большинство междуфазных замыканий начинается с ОЗЗ. Развитие однофазных замыканий на землю сопровождается разогревом места замыкания, рассеиванию большого количества энергии в месте ОЗЗ и заканчивается отключением потребителя уже защитой МТЗ при переходе ОЗЗ в короткое замыкание. Изменить ситуацию можно применением резонансного заземления нейтрали.

Токи замыкания. При ОЗЗ на землю через место повреждения протекает емкостный ток, обусловленный наличием электрической емкости между фазами сети и землей. Емкость сконцентрирована, в основном, в кабельных линиях, длина которых и определяет общий емкостный ток ОЗЗ (ориентировочно на 1 А емкостного тока приходится 1 км кабеля).

Виды ОЗЗ. Все ОЗЗ делятся на глухие (металлические) и дуговые. Наиболее частым (95% всех ОЗЗ) и наиболее опасным видом ОЗЗ являются дуговые ОЗЗ. Опишем каждый вид ОЗЗ отдельно.

1) с точки зрения уровней перенапряжений на элементах сети наиболее безопасны металлические замыкания на землю (например, падение провода воздушной ЛЭП на землю). В этом случае через место пробоя протекает емкостный ток, не сопровождающийся большими перенапряжениями в виду специфики такого рода ОЗЗ.

2) особенность дуговых ОЗЗ — наличие электрической дуги в месте ОЗЗ, которая является источником высокочастотных колебаний, сопровождающих каждое ОЗЗ.

Способы подавления токов ОЗЗ. Существует два способа подавления токов ОЗЗ.

1) отключение поврежденного присоединения – этот способ ориентирован на ручное либо автоматическое (с использованием средств РЗА) отключение. При этом потребитель в соответствии с категорией переводится на резервное питание или остается без питания. Нет напряжения на поврежденной фазе – нет тока через место пробоя.

2) компенсация емкостного тока в месте замыкания установленным в нейтрали сети реактором, обладающим индуктивными свойствами.

Суть компенсации емкостных токов ОЗЗ. Как было замечено, при замыкании фазы на землю (пробое) через место ОЗЗ протекает емкостный ток. Этот ток при ближайшем рассмотрении обусловлен емкостями двух оставшихся (неповрежденных) фаз, заряженных до линейного напряжения. Токи этих фаз, сдвинутые друг относительно друга на 60 электрических градусов, суммируются в точке повреждения и имеют по величине тройное значение фазного емкостного тока. Отсюда и определяется величина тока ОЗЗ через место повреждения: Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 17. Этот емкостный ток можно скомпенсировать индуктивным током дугогасящего реактора (ДГР), установленного в нейтраль сети. При ОЗЗ в сети на нейтрали любого присоединенного к ней трансформатора, обмотки которого соединены в звезду, появляется фазное напряжение, которое, если имеется вывод нейтрали, присоединенный к высоковольтной обмотке реактора L, инициирует индуктивный ток реактора через место пробоя. Этот ток направлен встречно емкостному току ОЗЗ и может его компенсировать при соответствующей настройке реактора (рис. 1)

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 18

Рис. 1 Пути прохождения токов ОЗЗ через элементы сети

Необходимость автоматической настройки в резонанс. Для достижения максимальной эффективности ДГР контур, образованный емкостью всей сети и индуктивностью реактора – контур нулевой последовательности сети (КНПС) — должен быть настроен в резонанс на частоте сети 50 Гц. В условиях постоянных переключений в сети (включений/отключений потребителей) емкость сети изменяется, что приводит к необходимости применения плавнорегулируемых ДГР и автоматической системы компенсации емкостных токов ОЗЗ (АСКЕТ). К слову сказать, применяемые в настоящее время ступенчатые реакторы типа ЗРОМ и др. настраиваются вручную, исходя из расчетных данных о емкостных токах сети, и поэтому не обеспечивают резонансной настройки.

Принцип действия АСКЕТ. КНПС настраивается в резонанс устройством автоматической регулировки компенсации типа УАРК.101М, работающим на фазовом принципе. На вход УАРК.101М подаются опорный сигнал (линейное напряжение) и сигнал 3Uo с измерительного трансформатора (например, НТМИ). Для правильной и устойчивой работы АСКЕТ необходимо создать искусственную несимметрию в сети, что делается источником возбуждения нейтрали (ИВН) — либо включением высоковольтной конденсаторной батареи в одну из фаз сети, либо установкой специального несимметричного трансформатора типа ТМПС со встроенным ИВН (с возможностью регулирования коэффициента трансформации с дискретностью 1,25 % фазного напряжения). В последнем случае величина напряжения 3Uo в режиме резонанса и устойчивость работы АСКЕТ остаются постоянными при изменении конфигурации сети (см. формулы ниже). В нейтраль этого же трансформатора устанавливается ДГР (например, типа РДМР). Таким образом, АСКЕТ представляется в виде системы ТМПС+РДМР+УАРК.101М.

Приведем ниже формулы для расчета напряжения 3Uo в режиме резонанса для двух способов создания искусственной несимметрии:

1) в случае применения конденсатора Co

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 19,

где Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 20— угловая частота сети, 314,16 с-1,

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 21— емкость асимметрирующего конденсатора, Ф,

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 22— фазная ЭДС, В,

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 23— предполагаемый ток замыкания на землю, А

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 24— коэффициент трансформации по 3Uo измерительного трансформатора, в сети 6 кВ – 60/Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 25, в сети 10 кВ — 100/Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 25,

2) в случае применения специального несимметричного трансформатора

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 27,

где Ксм – переключаемый коэффициент смещения фазы В специального трансформатора.

Из формул видно, что в случае применения конденсатора Co величина 3Uo в точке резонанса зависит от емкостного тока сети (Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 23), а в случае применения специального несимметричного трансформатора не зависит.

Минимальное значение 3Uo выбирается, исходя из условия надежной работы устройства УАРК.101М, и составляет 5В.

В вышеприведенных формулах не учитывается величина напряжения естественной несимметрии сети ввиду ее небольших значений. Пример суммарного вектора Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 29показан на рис. 3 внизу.

Работа при ОЗЗ. Рассмотрим эффективность резонансного заземления нейтрали в двух режимах работы сети: при металлическом однофазном замыкании на землю и дуговом ОЗЗ.

1) Металлическое ОЗЗ. В данном случае происходит минимизация емкостного тока через место замыкания индуктивным током дугогасящего реактора. Нескомпенсированными остаются только активный ток ОЗЗ, который меньше емкостного примерно в 20 раз, а так же ток высокочастотных составляющих.

2) При дуговом ОЗЗ происходит сброс напряжения на поврежденной фазе и его постепенное нарастание в течение 15-20 периодов. Время нарастания напряжения поврежденной фазы зависит от точности настройки в резонанс и состояния изоляции кабельных линий и определяет бестоковую паузу между двумя повторяющимися пробоями, благодаря которой может произойти восстановление изоляционных свойств поврежденного участка (здесь речь идет о так называемом эффекте самоустранения дугового пробоя). Чем точнее КНПС настроен в резонанс и чем выше изоляционные характеристики сети, тем дольше нарастает напряжение на поврежденной фазе, тем больше бестоковая пауза [1,3] (рис. 4). В этом случае не менее 85 % дуговых ОЗЗ переходят в разряд самоустраняющихся и не требуют отыскания поврежденного присоединения.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 31

Рис. 3 Векторы напряжений в резонансно-заземленной сети

Точная автоматическая компенсация емкостного тока ОЗЗ является бесконтактным средством дугогашения и по сравнению с сетями, работающими с изолированной нейтралью, с резистивно-заземленной, с частично компенсируемой, а также с комбинированно заземленной нейтралью имеет следующие преимущества:

уменьшает ток через место повреждения до минимальных значений (в пределе до активных составляющих и высших гармоник), обеспечивает надежное дугогашение (предотвращает длительное воздействие заземляющей дуги) и безопасность при растекании токов в земле;

облегчает требования к заземляющим устройствам;

ограничивает перенапряжения, возникающие при дуговых ОЗЗ, до значений 2,5-2,6 Uф (при степени расстройки компенсации 0-5%), безопасных для изоляции эксплуатируемого оборудования и линий;

значительно снижает скорости восстанавливающихся напряжений на поврежденной фазе, способствует восстановлению диэлектрических свойств места повреждения в сети после каждого погасания перемежающейся заземляющей дуги;

предотвращает набросы реактивной мощности на источники питания при дуговых ОЗЗ, чем сохраняется качество электроэнергии у потребителей;

предотвращает развитие в сети феррорезонансных процессов (в частности, самопроизвольных смещений нейтрали), если выполняются ограничения в отношении применения плавких предохранителей на линиях электропередачи;

исключает ограничения по статической устойчивости при передаче мощности по линиям электропередачи.

При компенсации емкостных токов воздушные и кабельные сети могут длительно работать с замкнувшейся на землю фазой.

1. Лихачев на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. М.: Энергия, 1971. – 152 с.

2. Обабков адаптивных систем управления резонансными объектами. Киев: Наукова думка, 1993. – 254 с.

3. Способы заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ. Точка зрения проектировщика. Новости Электротехники, №2, 2008

4. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской федерации. РД 34.20.501-издание. Москва, 1996.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 33

Рис. 2 Примеры резонансных характеристик КНПС

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 34

Рис. 4 Реакция резонансно-заземленной сети на дуговой пробой

http://pandia.ru/text/79/550/40938.php

Однофазные замыкания на землю. Компенсация емкостных токов замыкания на землю. ДГР

1. Основные характеристики ОЗЗ

Одним из наиболее частых видов повреждений на линиях электропередачи является однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) — это вид повреждения, при котором одна из фаз трехфазной системы замыкается на землю или на элемент электрически связанный с землей. ОЗЗ является наиболее распространенным видом повреждения, на него приходится порядка 70-90 % всех повреждений в электроэнергетических системах. Протекание физических процессов, вызванных этим повреждением, в значительной мере зависит от режима работы нейтрали данной сети.

В сетях, где используется заземленная нейтраль, замыкание фазы на землю приводит к короткому замыканию. В данном случае ток КЗ протекает через замкнутую цепь, образованную заземлением нейтрали первичного оборудования. Такое повреждение приводит к значительному скачку тока и, как правило, незамедлительно отключается действием РЗ, путем отключения поврежденного участка.

Электрические сети классов напряжения 6-35 кВ работают в режиме с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через большое добавочное сопротивление. В этом случае замыкание фазы на землю не приводит к образованию замкнутого контура и возникновению КЗ, а ОЗЗ замыкается через емкости неповрежденных фаз.

Величина этого тока незначительна (достигает порядка 10-30 А) и определяется суммарной емкостью неповрежденных фаз. На рис. 1 показаны схемы 3-х фазной сети в режимах до и после возникновения ОЗЗ.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 35
Рисунок 1 – Схема сети с изолированной нейтралью а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

Такое повреждение не требует немедленного отключения, однако, его длительное воздействие может привести к развитию аварийной ситуации. Однако при ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью происходят процессы, влияющие на режим работы электрической сети в целом.

На рис. 2 представлена векторная диаграмма напряжений.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 36
Рисунок 2 – Векторные диаграммы напряжений а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

При ОЗЗ происходит нарушение симметрии линейных фазных напряжений, напряжение поврежденной фазы снижается практически до 0, а двух “здоровых” фаз поднимаются до уровня линейных. При этом линейные напряжения остаются неизменными.

2. Последствия ОЗЗ

Несмотря на преимущества изолированной нейтрали, такой режим работы имеет ряд недостатоков:

  1. В зависимости от разветвленности сети емкостной ток может находиться в пределах от 0,1 до 500 ампер. Такая величина тока может представлять опасность для животных и людей, находящихся рядом с местом замыкания, по этой причине данные замыкания нужно выявлять и отключать, так же, как это делается и в сетях с глухозаземленной нейтралью.
  2. В большинстве случаев при ОЗЗ возникает дуговое замыкание на землю, которое может носить прерывистый характер. В таком случае, в процессе дугового замыкания возникают перенапряжения, превышающие в 2-4 раза номинальное фазное напряжение. Изоляция в процессе замыкания может не выдержать такие перенапряжения, вследствие чего возможны возникновения пробоя изоляции в любой другой точке сети и тогда замыкание развивается в двойное короткое замыкание на землю.
  3. В процессе развития и ликвидации ОЗЗ в трансформаторах напряжения возникает эффект феррорезонанса, что с высокой вероятностью приводит к их преждевременному выходу из строя.

Несмотря на перечисленные недостатки ОЗЗ не требует немедленного ликвидации повреждения. Согласно ПУЭ, при возникновении ОЗЗ возможно эксплуатация сети без отключения аварии в течении 4 часов, которые выделяются на поиск поврежденного участка.

3. Расчет суммарного тока ОЗЗ

При замыкании на землю фазы одной из нескольких ЛЕП, что включенные к общему источнику, суммарный ток в месте замыкания за счет емкостных токов всех ЛЕП можно рассчитать несколькими методами.

Первый метод заключается в использовании удельных емкостей ЛЭП. Этот способ расчета даст наиболее точный результат и является предпочтительным. Удельные емкости ЛЭП можно взять из справочной литературы, или же из технических характеристик кабеля, предоставляемых заводом-изготовителем.

Выражение для определения тока ОЗЗ:

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 37,

где С – суммарная емкость фазы всех ЛЕП, причем С = Суд l;
Суд – удельная емкость фазы сети относительно земли, Ф/км;
l – общая длина проводника одной фазы сети.

Второй метод применим для сетей с кабельными ЛЭП. Ток замыкания на землю для такой сети можно определить по эмпирической формуле:

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 38,

где UНОМ – номинальное линейное напряжение сети, кВ;
li – длина кабельной линии, км;
qi – сечение жилы кабеля, мм 2 .

Кроме этих методов для расчета суммарного тока ОЗЗ, можно использовать значения емкостных токов каждого кабеля взятых из справочной литературы.

4. Компенсационные меры защиты

Из-за распределённой по воздушным и кабельным линиям электропередач ёмкости, при ОЗЗ в месте повреждения протекает ёмкостный ток. В наиболее тяжелых случаях, возможно возникновение электрической дуги, горение которой может приводить к переходу ОЗЗ в двух- или трёхфазное замыкание и отключению линии релейной защитой. Вследствие этого потребитель электроэнергии может временно лишиться электроснабжения.

В соответствии с положениями ПУЭ в нормальных условиях работы сети должны предприниматься специальные меры защиты от возможного пробоя на землю.
Для предотвращения возникновения дуги и уменьшения емкостных токов применяют компенсацию емкостных токов. Значения емкостных токов, при превышении которых требуется компенсация согласно ПУЭ и ПТЭ, приведены табл. 1.

Таблица 1 – Значения токов требующие компенсации

Напряжение сети, кВ6102035
Емкостный ток, А30201510

При более низких уровнях токов считается, что дуга не загорается, или гаснет самостоятельно, применение компенсации в этом случае не обязательно.

5. Дугогасящий реактор

Для ограничения емкостных токов в нейтраль трансформатора вводится специальный дугогасящий реактор (рис. 3).

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 39
Рисунок 3 – Дугогасящий реактор

Этот способ является наиболее эффективным средством защиты электрооборудования от замыканий на землю и компенсации емкостного тока. С его помощью удаётся снизить (компенсировать) ток однофазного замыкания на землю, возникающий сразу после аварии.

6. Основные характеристики ДГР

Дугогасящий реактор (ДГР) – это электрический аппарат, предназначенный для компенсации емкостных токов в электрических сетях с изолированной нейтралью, возникающих при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ). Главным нормативным документом регламентирующим работу, установку и надстройку ДГР является Р 34.20.179.

Дугогасящие реакторы должны подключаться к нейтралям трансформаторов, генераторов или синхронных компенсаторов через разъединители. В цепи заземления реакторов должен быть установлен трансформатор тока. Рекомендуемые схемы подключения ДГР представлены на рис. 4.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 40

Рисунок 4 – Схема подключения ДГР: а) подключение ДГР к трансформаторам СН; б) подключение ДГР к нейтрале силового трансформатора

Индуктивность ДГР подбирается из условия равенства емкостной проводимости сети и индуктивной проводимости реактора. Таким образом, происходит компенсация ёмкостного тока. Ёмкостный ток суммируется в месте замыкания равным ему и противоположным по фазе индуктивным, в результате остается только активная часть, обычно очень малая, это утечки через изоляцию кабельных линий и активные потери в ДГР (как правило, не превышают 5 А), которой недостаточно для возникновения электрической дуги и шагового напряжения. Токоведущие цепи остаются неповреждёнными, потребители продолжают снабжаться электроэнергией.

Современные ДГР имеют различные конструктивные особенности и производятся для огромного диапазона мощностей. В таблице 2 приведен ряд параметров дугогасящих реакторов разных производителей.

http://electricps.ru/ozz-dgr

Расчет емкостного тока сети

В электротехнике существует такое понятие как емкостный ток, более известный в качестве емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях. Данное явление возникает при повреждении фазы, в результате чего возникает так называемая заземляющая дуга. Для того чтобы избежать серьезных негативных последствий, необходимо своевременно и правильно выполнять расчет емкостного тока сети. Это позволит уменьшить перенапряжение в случае повторного зажигания дуги и создаст условия для ее самостоятельного угасания.

Что такое емкостный ток

Емкостный ток возникает как правило на линиях с большой протяженностью. В этом случае земля и проводники работают аналогично обкладкам конденсатора, способствуя появлению определенной емкости. Поскольку напряжение в ЛЭП обладает переменными характеристиками, это может послужить толчком к его появлению. В кабельных линиях, напряжением 6-10 киловольт, его значение может составить 8-10 ампер на 1 км протяженности.

В случае отключения линии, находящейся в ненагруженном состоянии, величина емкостного тока может достигнуть нескольких десятков и даже сотен ампер. В процессе отключения, когда наступает момент перехода тока через нулевое значение, напряжение на расходящихся контактах будет отсутствовать. Однако, в следующий момент вполне возможно образование электрической дуги.
Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 41
Если значение емкостного тока не превышает 30 ампер, это не приводит к каким-либо серьезным повреждениям оборудования в зоне опасных перенапряжений и замыканий на землю. Электрическая дуга, появляющаяся на месте повреждения, достаточно быстро гаснет с одновременным появлением устойчивого замыкания на землю. Все изменения емкостного тока происходят вдоль электрической линии, в направлении от конца к началу. Величина этих изменений будет пропорциональна длине линии.

Для того чтобы уменьшить ток замыкания на землю, в сетях, напряжением от 6 до 35 киловольт, осуществляется компенсация емкостного тока. Это позволяет снизить скорость восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашения дуги. Кроме того, снижаются перенапряжения в случае повторных зажиганий дуги. Компенсация выполняется с применением дугогасящих заземляющих реакторов, имеющих плавную или ступенчатую регулировку индуктивности.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 42

Настройка дугогасящих реакторов выполняется в соответствии с током компенсации, величина которого равна емкостному току замыкания на землю. При настройке допускается использование параметров излишней компенсации, когда индуктивная составляющая тока будет не более 5 ампер, а степень отклонения от основной настройки – 5%.

Выполнение настройки с недостаточной компенсацией допустимо лишь в том случае, когда мощность дугогасящего реактора является недостаточной. Степень расстройки в этом случае не должна превышать 5%. Главным условием такой настройки служит отсутствие напряжения смещения нейтрали, которое может возникнуть при несимметричных емкостях фаз электрической сети – при обрыве проводов, растяжке жил кабеля и т.д.

Для того чтобы заранее предупредить возникновение аварийных ситуаций и принять соответствующие меры, необходимо рассчитать емкостный ток на определенном участке. Существуют специальные методики, позволяющие получить точные результаты.

Пример расчета емкостного тока сети

Значение емкостного тока, возникающего в процессе замыкания фазы на землю, определяется лишь величиной емкостного сопротивления сети. По сравнению с индуктивными и активными сопротивлениями, емкостное сопротивление обладает более высокими показателями. Поэтому первые два вида сопротивлений при расчетах не учитываются.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 43

Образование емкостного тока удобнее всего рассматривать на примере трехфазной сети, где в фазе А произошло обычное замыкание. В этом случае величина токов в остальных фазах В и С рассчитывается с помощью следующих формул:

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 44

Модули токов в этих фазах Iв и Iс, учитывая определенные допущения С = СА = СВ = СС и U = UА = UВ = UС можно вычислить при помощи еще одной формулы: Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 45Значение тока в земле состоит из геометрической суммы токов фаз В и С. Формула целиком будет выглядеть следующим образом: Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 46При проведении практических расчетов величина тока замыкания на землю может быть определена приблизительно по формуле: Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 47, где Uср.ном. – является фазным средненоминальным напряжением ступени, N – коэффициент, а l представляет собой суммарную длину воздушных и кабельных линий, имеющих электрическую связь с точкой замыкания на землю (км). Оценка, полученная с помощью такого расчета, указывает на независимость величины тока от места замыкания. Данная величина определяется общей протяженностью всех линий сети.

Как компенсировать емкостные токи замыкания на землю

Работа электрических сетей, напряжением от 6 до 10 киловольт, осуществляется с изолированной или заземленной нейтралью, в зависимости от силы тока замыкания на землю. Во всех случаях в схему включаются дугогасящие катушки. Нейтраль заземляется с помощью дугогасящих катушек, для того чтобы компенсировать токи замыкания на землю. Когда возникает однофазное замыкание на землю, работа всех электроприемников продолжается в нормальном режиме, а электроснабжение потребителей не прерывается.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 48

Значительная протяженность городских кабельных сетей приводит к образованию в них большой емкости, поскольку каждый кабель является своеобразным конденсатором. В результате, однофазное замыкание в подобных сетях, может привести к увеличению тока на месте повреждения до нескольких десятков, а в некоторых случаях – и сотен ампер. Воздействие этих токов приводит к быстрому разрушению изоляции кабеля. Из-за этого, в дальнейшем, однофазное замыкание становится двух- или трехфазным, вызывая отключение участка и прерывая электроснабжение потребителей. В самом начале возникает неустойчивая дуга, постепенно превращающаяся в постоянное замыкание на землю.

Когда ток переходит через нулевое значение, дуга сначала пропадает, а затем появляется вновь. Одновременно на неповрежденных фазах возникает повышение напряжения, которое может привести к нарушению изоляции на других участках. Для погашения дуги в поврежденном месте, необходимо выполнить специальные мероприятия по компенсации емкостного тока. С этой целью к нулевой точке сети подключается индуктивная заземляющая дугогасящая катушка.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю - картинка 49

Схема включения дугогасящей катушки, изображенная на рисунке, состоит из заземляющего трансформатора (1), выключателя (2), сигнальной обмотки напряжения с вольтметром (3), дугогасящей катушки (4), трансформатора тока (5), амперметра (6), токового реле (7), звуковой и световой сигнализации (8).

Конструкция катушки состоит из обмотки с железным сердечником, помещенной в кожух, наполненный маслом. На главной обмотке имеются ответвления, соответствующие пяти значениям тока для возможности регулировки индуктивного тока. Один из выводов включается в нулевую точку обмотки трансформатора, соединенной звездой. В некоторых случаях может использоваться специальный заземляющий трансформатор, а соединение вывода главной обмотки осуществляется с землей.

Таким образом, для обеспечения безопасности выполняется не только расчет емкостного тока, но и проводятся мероприятия по его компенсации с помощью специальных устройств. В целом это дает хорошие результаты и обеспечивает безопасную эксплуатацию электрических сетей.

http://electric-220.ru/news/raschet_emkostnogo_toka_seti/2016-10-28-1099

Литература

  1. Кофанов, Л.Л. Древнее право. Ivs antiovvm; М.: Спарк, 2012. — 313 c.
  2. Новое в судебном законодательстве Российской Федерации. — М.: Омега-Л, 2017. — 128 c.
  3. Хачатуров, Р. Л. Общая теория юридической ответственности: моногр. / Р.Л. Хачатуров. — М.: Юридический центр, 2017. — 965 c.
  4. Файфер, Боб Удвойте ваши прибыли; М.: Юнити, 2011. — 143 c.
  5. Яковлев, В.Н. Древнеримское и современное российское наследственное право. Рецепция права; М.: Институт практической психологии, 2013. — 128 c.

Добавить комментарий

Мы в соцсетях

Подписывайтесь на наши группы в социальных сетях