Лекция 1 Влияние режима нейтрали на уровень перенапряжений в электрических системах

Схема электрической передачи 110/10/0,4 кВ

В зависимости от номинального напряжения нейтраль может быть изолирована или заземлена. При номинальном напряжении 6кВ, 10кВ, 15кВ, 20кВ, 35кВ нейтраль трансформатора делается изолированной, а при напряжении 110кВ и выше – заземленная или эффективно заземленная нейтраль.

Основные режимы нейтрали: 1.Изолированная: 6,10,15,20,35 кВ;

2. Заземленная: 110 кВ и выше: эффективное заземление нейтрали – 110, 220 кВ; глухозаземленная нейтраль - 330, 500 кВ и выше.

В сети с изолированной нейтралью векторы напряжений фаз сдвинуты на 60 градусов при симметрии фаз.

В екторная диаграмма Схема замещения сети с изолированной нейтралью

напряжений

Д ля того чтобы напряжение нейтрали было равно нулю необходимо соблюсти условие, которое заключается в том, что углы между векторами напряжений должны быть равны 120 ^º. Но это условие не всегда соблюдается.

В зависимости от рельефа местности будет изменяться и емкость относительно земли. Соответственно, при увеличении протяженности ЛЭП емкость возрастает, и наоборот.

Н аличие паразитных связей на ЛЭП приводит к изменению диаграммы напряжений, т.е. углы между векторами изменяются, вследствие чего напряжение нейтрали становится не равным нулю.

Величина емкостного тока напрямую зависит от протяженности ЛЭП и может варьироваться от 2 до 30А.

Достоинства изолированной нейтрали: можно сэкономить на автоматике, в случае замыкания на землю можно надеяться на самопогасание дуги, чего нельзя допустить в случае высоковольтных ЛЭП напряжением выше 110 кВ.

Замыкания на линии возникают из-за попадания в них молнии, в следствие чего может возникнуть перекрытие изоляторов.

U_пр=100I_молнии

П ри попадании молнии в ЛЭП образуется канал разряда молнии, проводимость которого становится соизмеримой с проводимостью провода. В этот момент через этот канал начинает протекать ток замыкания . Но з атем происходит быстрое охлаждение канала т.к. процесс протекания тока молнии длится лишь несколько десятков микросекунд. Быстрое охлаждение канала ведет к его деионизации т.е. проводимость канала уменьшается. Ток, протекающий через канал, изменяется по синусоидальному закону.

В тот момент когда ток проходит через нулевое значение, ионизационный процесс прекращает свое действие и канал самовосстанавливается. Т.о. происходит самопогасание дуги.

Вероятность самопогасания дуги напрямую зависит от величины емкости линии. Если емкость имеет большое значение, то появляется так называемая перемежающая дуга, которая приводит к дуговым перенапряжениям, т.к. она то гаснет, то вновь загорается. Дуга в этом случае служит своего рода контактором. Этот случай является самым тяжелым для оборудования ПС или СТ.

Режим изолированной нейтрали обеспечивает надежное снабжение потребителей, т.к. в этом случае потребитель не чувствует замыканий.

При замыкании на землю одной фазы, напряжение в оставшихся здоровых фазах будет равно .

Режим ДПЗ оказался очень актуальным в 50-е годы прошлого века, т.к. длины линий в послевоенные годы были короткими, а емкостное значение тока не превышало 5А. При попадании молнии в деревянную опору, она расщепляется и в некоторох случаях может обломаться и провод может упасть на землю. В этом случае возникает режим ДПЗ, который удобен тем, что не происходит прерывания снабжения потребителей.

Но после того как длины линий со временем стали увеличиваться, а соответственно и емкость линии, ситуация стала меняться. Те режимы, которые были хороши для коротких линий, были непригодны для длинных линий. Необходимо было искать новые методы. Одним из новых введений стал дугогасящий реактор, который способствовал уменьшению тока КЗ.

U_пр=100*I_м

I_м=350/100=3,5кА

Дуга гаснет в момент, когда i_c=0 или находится в области 0. Когда дуга гаснет, то прочность воздуха быстро восстанавливается.

С истема ДПЗ – два провода земля. Она хороша тем, что если произошло к.з. в какой–либо фазе, потребитель все равно получает питание нормально, т.к. мощность не изменяется.

Эта система была актуальна, т.к. она проходила в районах с не очень большой плотностью населения.

Эта система также хороша тем, что не требовала отключения к.з. сразу же после аварии, т.к. потом было трудно найти место к.з. в кабеле. Кз. сначала находили с помощью приборов и только потом отключали и ремонтировали.

I⁽¹⁾_з  I_с

– режим точной настройки ДГР.

Этот режим самый выгодный по остаточному току (он маленький и легко гасится).

В небольших линиях ДГР устанавливается. Тем самым при замыкании на землю и питании потребителя ДПЗ можно легко найти повреждение (с помощью прибора на электромагнитном принципе).

Рассмотрим варианты, когда ДГР настроен неправильно. При этом используют один из режимов.

В сегда выбирают режим перекомпенсации, т.к. при недокомпенсации напряжение нейтрали очень большое (порядка 2U_ф), а должно быть 0. При перекомпенсации опасность уменьшается.

U_дгр=0=U_н