Перенапряжения при однофазных замыканиях на землю в системах с незаземленной нейтралью

Перенапряжения при однофазных замыканиях на землю в системах с незаземленной нейтралью

Через место замыкания на землю потечет емкостный ток, равный геометрической сумме емкостных токов здоровых фаз через емкости Со

где - фазовое напряжение; - емкость провода по отношению к земле.

При дуговых замыканиях наблюдаются повторные зажигания и гашения дуги, которые приводят к колебательным процессами возникновению перенапряжений.

Величины перенапряжений зависят от условий гашения дуги, от процесса восстановления электрической прочности дугового промежутка после гашения дуги.

В момент времени когда ток проходит через 0, дуга может погаснуть.

При обрыве дуги заряд на исправном проводе, равный распределяется поровну между емкостями обеих фаз, увеличивая их потенциалы на величину Еще через полпериода напряжение на исправном проводе станет равным 0 (точка b), а напряжение на поврежденном проводе возрастет до .Под действием этого напряжения возможно повторное зажигание дуги. Напряжение на первом проводе упадет до 0, а на втором проводе начнутся колебания амплитуда которых равна Максимальное напряжение на исправном проводе достигнет

Еще через полпериода напряжение на исправном проводе станет равным установившемуся значению в тот момент произойдет повторное гашение дуги и на поврежденном проводе напряжение возрастет до ,а на исправном проводе упадет до нуля. Далее процесс повторяется.

Если рассмотреть аналогичный процесс для 3-х фазной системы, то значения перенапряжений на исправных фазах достигло бы 3,5U_ф, а на поврежденной – 2U_ф. Максимальные перенапряжения на здоровых фазах в 3-х фазной системе не превышают (3÷3,4)U_ф.

Гашение дуги емкостного тока замыкания на землю с помощью дугогасящих аппаратов

Гашение дуги емкостного тока при замыкании на землю осуществляется путем компенсации этого тока индуктивным током катушки, включенной в нейтраль трансформатора.

Если подобрать индуктивность катушки, при которой индуктивный ток будет равен емкостному, то через место замыкания потечет минимальный ток, равный активной составляющей. Область слева от точки минимума, где называется областью недокомпенсации, точка точкой компенсации или идеальной настройки, а область областью перекомпенсации.

Перенапряжения при отключении холостых линий и батарей конденсаторов

По физической природе эти перенапряжения сходны между собой, так как и в том и в другом случае они связаны с остаточными зарядами на емкостях и процессами перезарядки емкостей при разрыве емкостного тока и повторных зажиганиях дуги в выключателях.

Гашение дуги между контактами выключателя происходит в момент времени t1 , когда ток проходит через нулевое значение, а напряжение источника имеет максимальное значение +Uф.

Через полпериода рабочей частоты напряжение источника становится равным –Uф, а напряжение на емкости остается близким к +Uф и на контактах выключателя появляется разность потенциалов, равная Если к этому времени электрическая прочность между контактами выключателя окажется недостаточной, то произойдет повторное зажигание дуги и начнется процесс перезарядки емкости с начального напряжения +Uф до установившегося напряжения –Uф.

Если гашение дуги в выключателе происходит при переходе через нуль тока рабочей частоты, максимальная величина перенапряжений достигает 3Uф.

Иначе развивается процесс в случае гашения дуги при прохождении через нуль тока высокочастотных колебаний (момент времени t3), когда напряжение на емкости имеет максимальное значение -3Uф.

После обрыва дуги напряжение на емкости сохраняется равным -3Uф, тогда как напряжение источника через полпериода становится равным +Uф. На контактах выключателя возникает напряжение, равное Если под действием этого напряжения произойдет повторное зажигание дуги начнется процесс перезарядки, амплитуда которого Максимальное напряжение на емкости достигает тогда значения Таким образом, при гашении дуги в моменты перехода через нуль тока высокочастотных колебаний перенапряжения возрастают ступенями до тех пор, пока дуга в выключателе не будет погашена окончательно.

Такая же картина наблюдается при отключении короткой линии, которая может быть замещена сосредоточенной емкостью.

Ограничение перенапряжений при отключении конденсаторов и холостых линий достигается прежде всего применением выключателей, не дающих повторных зажиганий дуги, а также применением выключателей с предвключенным резистором ( с шунтирующим сопротивлением)

Выключатель имеет два разрыва на фазу, один из которых зашунтирован сопротивлением.

Первым размыкается шунтированный разрыв, в котором дуга гаснет при прохождении тока через нуль.

После этого линия еще остается включенной через шунтирующее сопротивление, заряд с линии частично стекает в источник через сопротивление и индуктивность системы и напряжение на линии уменьшается. Окончательное отключение происходит во втором разрыве.

Вероятность повторного зажигания дуги уменьшается из-за снижения восстанавливающегося напряжения на контактах.

При повторном зажигании дуги перенапряжения будут меньшими, так как оно происходит при напряжении на линии, меньшем Uф.