МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РФ

ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроснабжения сельского хозяйства

Утверждаю.

Первый проректор

___________Л. А. Саплин

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ № 6

Замыкание на землю в распределительных

сетях

Челябинск 2000

Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины «Электроснабжение сельского хозяйства», предназначены для студентов IV и V курсов факультета электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и студентов факультета заочного образования.

Составители:

Банников Юрий Иванович - доцент, канд.техн.наук (ЧГАУ)

Рецензенты:

Буторин В.А. - доцент, канд.теханаук (ЧГАУ)

Дорохов Б.В. - канд,техн.наук. УралВИЭСХ

Ответственный за выпуск:

Ильин Ю.П. - зав. кафедрой электроснабжения сельского хозяйства

Одобрено и рекомендовано к изданию советом факультета электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства ЧГАУ.

©Челябинский государственный агроинженерный университет, ЧГАУ

Лабораторная работа № 6 замыкание на землю в распределительных сетях

Распределительные сети 6-35 кВ работают с изолированной нейтралью трансформаторов, генераторов или с нейтралью, заземленной через большое индуктивное сопротивление.

Наиболее частым повреждением здесь является замыкание фазы на землю, которое сопровождается перекосом фазных напряжений, протеканием в месте повреждения емкостных токов и рядом других нежелательных для эксплуатации факторов. Поэтому изучение явлений, связанных с замыканием фазы на землю, представляет большой практический интерес.

1. Цель работы

Исследованием различных режимов работы расчетной схемы выявить зависимости тока замыкания на землю от длины электрически связанных линий электропередач, от величины индуктивного тока, создаваемого дугогасительным устройством.

2. Программа работы

1. Ознакомиться с пояснением к работе..

2. Зарисовать расчетную схему.(Рис. 6.1)

3. Задаваясь различными режимами работы схемы, измерить и записать соответствующие токи, напряжения и фазы:

а) нормальный режим работы;

б) режим замыкания фазы на землю в линии Л-1;

в) режим замыкания фазы на землю при включении второй линии Л-2;

г) режим компенсации емкостных токов путем включения в нейтраль трансформатора дугогасительного устройства.

4. Построить зависимость коэффициента расстройки катушки от величины остаточного тока.

5. Снять осциллограммы токов (I_L I_C; I_З) в положения полной (резонансной) настройки дугогасительного устройства.

6. Ответить на контрольные вопросы.

3. Пояснения к работе

В распределительных сетях (6-35кВ) при нормальном режиме помимо рабочих токов по проводам протекают и емкостные токи, которые замыкаются через изолирующую среду, распределяются как между проводами, так и между проводами и землей. Обычно емкости проводов воздушной или кабельной линии по отношению к земле, а также емкости между проводами равны между собой, емкостные токи симметричны, их геометрическая сумма равна нулю, и ток в земле отсутствует.

При возникновении металлического замыкания на землю какой-либо из фаз симметрия напряжения в системе нарушится. Напряжение поврежденной фазы снижается до нуля, а напряжение здоровых фаз повышается в раз, т. е. становится равным линейному напряжению. Одновременно на нейтрали появляется потенциал по отношению к земле, по величине равный напряжению поврежденной фазы, но с обратным знаком.

В связи с нарушением симметрии напряжения нарушается и симметрия емкостных токов, в результата чего в земле будет протекать ток. Ток, поступая в землю в месте замыкания, возвращается по неповрежденным фазам через их емкостные проводимости.

Емкостная проводимость поврежденной фазы оказывается зашунтированной рассматриваемым замыканием, и ток в этой фазе за местом замыкания отсутствует.

Емкостные сопротивления элементов электрической системы значительно превышают их индуктивные и активные сопротивления, что позволяет пренебречь последним и следовательно, считать, что величина этого тока практически не зависит от места замыкания в рассматриваемой электрически связанной сети. Ток в месте замыкания на землю определяется по формуле:

где:

– средне-фазное напряжение той ступени, где рассматривается замыкание на землю;

– результирующее емкостное сопротивление нулевой последовательности воздушных и кабельных линий, электрически связанных с точкой замыкания. Для грубой оценки величины тока замыкания на землю можно использовать упрощенную формулу:

. – средне-фазное напряжение, кВ;

l – суммарная длина воздушных или кабельных линий, электрически связанных c точкой замыкания на землю, км;

N – коэффициент, применяемый для воздушных линий 350 и для кабельных 10.

В практике часто замыкания на землю возникают через электрическую дугу, которая вызывает перенапряжение, опасное для изоляции электроустановки. Опытом установлено, что для обеспечения самопогасания дуги необходимо, чтобы ток замыкания на землю не превышал:

при 6,3 кВ-30 А,

при 10,5 кВ- 20 А,

при20кВ -15 А.

при 37 кВ - 10 А.

Для ограничения тока замыкания на землю нейтраль трансформатора заземляют через индуктивную катушку. Индуктивность такой катушки можно выбрать так, чтобы в цепи был обеспечен резонанс между индуктивностью и емкостью, при этом будет полная компенсация тока замыкания на землю. Данное условие будет выполнено при:

где:

X_L – индуктивное сопротивление катушки

Такие катушки называются дугогасящими. Их выполняют с регулированием индуктивности для того, чтобы производить настройку при изменениях в защищаемой сети. По тому же принципу построены другие дугогасящие устройства.

Реально, ток в месте замыкания никогда не может быть скомпенсирован до нуля. Даже при полной настройке дугогасительных устройств будет протекать остаточный ток, обусловленный активными потерями в устройстве компенсации, утечками на землю и высшими гармониками.

Остаточный ток определяется выражением

где:

– коэффициент расстройки дугогасительного устройства;

I_L – ток в катушке индуктивности.

I_c - ток, обусловленный емкостью сети;

I_акт - активная составляющая тока