Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

тическое равенство емкостных токов на землю с учетом приблизи­ тельно равномерного падения напряжения вдоль линии.

В реальных условиях асимметрия обычно несколько возрастает по' сравнению с расчетной за счет неучтенного влияния посторонних

предметов, асимметрии э. д. с. (Е)#!)), асимметрии активных утечек вследствие дефектов изоляции и повышенной проводимости загряз­ ненной и увлажненной изоляции. Коэффициент асимметрии сети в целом может быть вычислен как средневзвешенный по емкостям на землю Сѵі= Саі+Сьі+Ссі коэффициент асимметрии бг составляющих ее воздушных и кабельных линий ((= 1,2,..., п) или определен по изме­

ренному напряжению смещения нейтрали /Ун по формулам

(12.16)

Желательно, чтобы в нормальных условиях работы сети напря­ жение UH по абсолютной величине не превышало долей процента от фазного напряжения и лежало в пределах чувствительности вольт­ метров контроля изоляции. При этом практически можно считать, что- в нормальном режиме работы напряжения на проводах образуют симметричную звезду. Токи через емкости фаз на землю упреждают соответствующие напряжения практически на 90° и также образуют симметричную звезду (см. рис. 12.2, б).

Если по какой-либо причине (например, вследствие удара молнии) происходит перекрытие изоляции одной фазы на землю (точка К на фазе а; см. рис. 12.2, б), то напряжение на аварийной фазе падает практически до нуля. Напряжение в нейтрали трансформатора стано­ вится равным фазному, а на остальных здоровых фазах — линейному (см. рис. 12.2, г):

где LT— индуктивность рассеяния трансформатора. Соответствующие точки через емкости фаз упреждают напряже­

ния почти на 90° и равны

Таким образом, ток однофазного замыкания на землю в сети с изо­

женности составляет единицы или десятки ампер. Такая сеть может продолжать работать с одной заземленной фазой, пока не будут про­ изведены необходимые переключения, с тем чтобы выключить участок с

250

перекрытой изоляцией без перерыва электроснабжения потребителя. Перекрытие наружной, особенно фарфоровой изоляции при таких малых токах, как правило, не сопровождается ее существенным пов­ реждением. После прохождения тока в дуге через нуль электрическая прочность изоляции восстанавливается сначала быстро, а затем все медленнее. Одновременно восстанавливается напряжение на изоля­ ции. Если восстанавливающееся напряжение превысит восстанавли­ вающуюся электрическую прочность, то в этот момент произойдет повторное зажигание дуги, которая будет гореть до следующего пере­ хода тока через нуль.

Опыт эксплуатации показывает, что величина емкостного тока дуги /3л;ЗсоСфНф существенно влияет на протекание последующего про­ цесса:

смалым их числом;

2)с увеличением тока / 3 наблюдаются неоднократные повторные

зажигания дуги и перенапряжения (см. § 13.5), дуга растягивается за счет электродинамических усилий и тепловых перемещений и в

251

ность перебрасывания растянувшейся дуги на соседние фазы и воз­ никновения двухфазных и трехфазных к. з.;

3) если ток /3 приближается или превосходит некоторый критиче­ ский ток /э. кр, то вероятность погасания дуги заметно уменьшается, горение дуги затягивается, вероятность перебрасывания дуги на соседние фазы увеличивается. Величина І3 кр оказывается тем меньше, чем выше рабочее напряжение сети. Если к сети данного класса напря­ жения непосредственно присоединены электрические машины, то, учитывая опасность воздействия на их изоляцию возникающих при

нейтралью нецелесообразно, и необходимо применить схемы для ком­ пенсации тока замыкания на землю.

г. Сеть с компенсацией тока замыкания на землю

Для компенсации емкостного тока однофазного замыкания на землю необходимо создать индуктивную составляющую проводимости нулевой последовательности, приблизительно равную емкостной про­

водимости ЗсоСф. Среди различных возможных устройств в сетях 3-^35 кв Советского Союза для этого применяют-заземление нейтрали через настроенную индуктивность дугогасящей катушки (катушки Петерсена). Как видно из табл. 12.2, такие катушки необходимо уста­ навливать практически во всех сетях 35 кв, во многих сетях 20 кв и в кабельных сетях более низких классов напряжения, особенно в се­ тях, в которых электрические машины присоединены непосредственно к сети. Ток замыкания на землю в воздушных сетях 3-^-10 кв, как правило, не превышает допустимого, и устанавливать дугогасящую катушку в таких сетях нет необходимости.

Упрощенная эквивалентная схема сети с дугогасящей катушкой

тельности трансформатора, к которому она подключена); ÜH— напря­

252

сети остается такой же, как и для сети с изолированной нейтралью’ (см. рис. 12.2, б). При замыкании на землю одной фазы (а) вектор­ ная диаграмма имеет вид, показанный на рис. 12.4, б.

Как и в сети с изолированной нейтралью, токи и напряжения в фазах определяются в первом приближении по тем же формулам (12.17) и (12.18). Кроме того, возникает индуктивный ток через.

Рис. 12.4. Сеть с компенсацией емкостного тока замыка­ ния на землю:

а— эквивалентная схема: 6 — векторная диаграмма напряжений

итоков прн однофазном замыкании на землю; в — векторная ди­ аграмма напряжений в резонансном случае

индуктивность дугогасящей катушки практически находятся в про­ тивофазе. В частности, если

253-

то имеет место режим резонанса токов, когда индуктивный ток катушки компенсирует емкостные токи фаз. При этом через место замыкания на землю будет протекать лишь незначительный ток, обусловленный

3) короной на проводах, которая может возникнуть при повышен­

ных в V 3 раз напряжениях на здоровых фазах и привести к увеличе­ нию емкостных токов и появлению дополнительных активных состав­ ляющих токов в фазах;

4) токами высших гармонических.

Однако ток в месте замыкания на землю в большинстве случаев оказывается небольшим, дута гаснет, и нормальная работа сети вос­ станавливается без отключения п без нарушения нормальной работы потребителя. Если произошло устойчивое замыкание фазы на землю или пробой изоляции, то через дугогасящую катушку и обмотки соот­ ветствующего трансформатора будет длительно протекать ток нуле­ вой последовательности. Возникающий при этом магнитный поток мо­ жет вызвать дополнительные потери и местные перегревы бака и дру­ гих металлических частей и обмоток. Поэтому дугогасящпе катушки следует включать в нейтрали мощных трансформаторов так, чтобы наибольший ток через катушку по возможности не превышал бы 10% от номинального тока соответствующей обмотки трансформатора.

Точная настройка дутогасящей катушки в резонанс обеспечивает погасание дуги почти в 100% случаев однофазных дуговых замыканий на землю. Однако это может привести также к значительному резо­ нансному смещению напряжения в нейтрали и соответствующим пере­ напряжениям на фазах в нормальном режиме работы. Действительно, из (12.19) имеем

где KL = (L„— L)/L—относительная расстройка от резонансной точки (Lp= 1/Зю2Сф); 8R ~ R / CHL, б0 = Оф/(йСф—относительные потери; Ар — резонансный коэффициент, характеризующий относительное из­ менение напряжения смещения нейтрали при включении дугогасящей катушки:

254