3.2 Сети с изолированной нейтралью [4]

В нормальном режиме в каждой фазе протекает небольшой ем­костный ток, обусловленный равномерно распределенной емкос­тью фаз С

(3.1)

Сумма токов I_СО трех фаз равна нулю  ток в зем­ле не протекает.

Напряжения фаз относительно земли равны соответствующим фазным напряжениям относительно нейтрали системы.

В случае замыкания на землю одной фазы, например С, ем­кость этой фазы шунтируется, при этом напряжение в повреж­денной фазе относительно земли уменьшается до нуля, а в неповрежденных фазах  , возраста­ет до линейного  увеличивается в раз (рисунок 3.1).

где  напряжение нулевой последовательности.

а — замыкание на землю фазы С; б — векторная диаграмма

Рисунок 3.1  Замыкание на землю в трехфазной сети

с изолированной нейтралью

Емкостный ток в неповрежденных фазах

Ток однофазного замыкания на землю

Токи сдвинуты друг относительно друга на 60^О, поэтому

(3.2)

Из формулы (3.2) видно, что емкостный ток в режиме замыка­ния на землю в 3 раза больше емкостного тока в нормальном режиме.

Удельная емкость С_О зависит от конструктивного выполнения сети (воздушные и кабельные линии). Если принять усредненные значения С_О, то полный ток замыкания на землю I_С в сетях без компенсации емкостных токов будет зависеть от напряжения и длины линии:

(3.3)

где U  линейное напряжение сети, кВ;

l_К  общая длина электрически связанных между собой кабельных линий, км;

l_В  общая длина электрически связанных между собой воздушных линий, км.

Из векторной диаграммы (рисунок 3.1,б) следует, что в режиме за­мыкания фазы на землю линейные напряжения U_СА= U'_A, U_AB= U_BC= U'_B не изменились, следовательно, потребитель в этом режиме может работать. Однако напряжение фаз А и В относитель­но земли увеличилось в раз, это может привести к пробою изоляции на другой линии, и тогда возникнет двухфазное КЗ на землю, что приведет к аварийному отключению этих двух линий.

Согласно [5] в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов допускается работа воздушных и кабельных линий электропередачи с замыканием на землю до устранения повреждения.

При этом к отысканию места повреждения на ВЛ, проходящих в населенной местности, где возникает опасность поражения током людей и животных, следует приступить немедленно и ликвидировать повреждение в кратчайший срок.

Для предупреждения персонала о возникновении замыка­ния на землю применяют контроль изоляции с помощью измере­ния трехфазных напряжений. На поврежденной фазе U_Ф= 0, а на двух других приближается к линейному Кроме того, уста­навливается релейное устройство звуковой сигнализации.

В электрических сетях с повышенными требованиями к условиям электробезопасности людей (горнорудная промышленность, торфоразработки) работа с однофазным замыканием на землю не допускается.

В сетях генераторного напряжения, а также в сетях, к которым подключены электродвигатели высокого напряжения, при появлении однофазного замыкания в обмотке статора машина должна автоматически отключаться от сети, если ток замыкания на землю превышает 5 А. Если ток замыкания на землю не превышает 5 А, допускается работа не более 2 ч, по истечении которых машина должна быть отключена. Если установлено, что место замыкания на землю находится не в обмотке статора, по усмотрению технического руководителя Потребителя допускается работа вращающейся машины с замыканием в сети на землю продолжительностью до 6 ч.

В сетях, работающих с изолированной нейтралью, возможно замыкание на землю через дугу, которая поперемен­но зажигается и гаснет, что вызывает резонансные явления и по­вышение напряжения до (2,53)U_Ф. При ослабленной изоляции это может привести к пробою изоляции и междуфазному КЗ. Ве­роятность возникновения перемежающейся дуги тем больше, чем больше емкостный ток в рассматриваемой сети. Возникает необ­ходимость компенсировать емкостный ток путем ус­тановки индуктивного сопротивления  дугогасящего реактора в нейтраль.