Сеть с изолированной нейтралью. Смещение нейтрали в нормальном режиме и в режиме озз
Если нейтрали обмоток электрических машин незаземлены, то при нарушении фазной изоляции ток повреждения оказывается небольшим: его величина определяется проводимостями фазной изоляции и переходным сопротивлением в месте замыкания на землю. Сопротивлением элементов фазных цепей можно пренебречь, и тогда, исходная схема для простейшего случая будет иметь вид, показанный на рис. 2.
При металлическом замыкании на землю (RП = 0) напряжение смещения нейтрали максимально и равно фазному напряжению сети, а напряжения поврежденных фаз относительно земли симметричны и равны по модулю междуфазному напряжению (1,73 UФ).
Векторы напряжений UФЗ получаются несимметричными, а треугольник междуфазных напряжений остается неизменным, так что трехфазные потребители электроэнергии не чувствуют этого нарушения нормального состояния питающей сети. Рассмотренное выше относится к установившемуся режиму.
Сет с компенсированной нейтралью.
Длительно допускаемым током замыкания на землю Iдоп называется ток, который, протекая в течение 2 часов, не вызывает перехода в междуфазное КЗ.
Компенсация емкостного тока замыкания на землю является средством дугогашения. По сравнению с сетями, работающими с изолированной нейтралью, а также с эффективным и неэффективным заземлением нейтрали, правильно используемая компенсация емкостных токов в сетях имеет следующие преимущества:
– уменьшает ток через место повреждения до минимальных значений, обеспечивает надежное дугогашение и безопасность при растекании токов в земле;
– облегчает требования к заземляющим устройствам;
– ограничивает перенапряжения, возникающие при дуговых замыканиях на землю, до значений 2,5-2,9 UФ, безопасных для изоляции эксплуатируемого оборудования и линий;
– предотвращает развитие в сети феррорезонансных процессов, если выполняются ограничения в отношении применения плавких предохранителей на линиях электропередач;
– обеспечивает высокую надежность работы высоковольтных линий без грозозащитного троса;
– исключает ограничения по статической устойчивости при передаче мощности по линиям электропередач.
При компенсации емкостных токов воздушные и кабельные сети могут длительно работать с замкнувшейся на землю фазой.
Длительная работа сетей 6-35 кВ с изолированной нейтралью допускается при емкостных токах замыкания на землю, не превышающих следующие значения:
-
Напряжение сети, кВ
6
10
15-20
35 и выше
Емкостный ток замыкания на землю, А
30
20
15
10
При превышении этих значений в фазы устанавливаются дугогасительные реакторы.
Мощности дугогасящих катушек выбираются такими, чтобы ступени токов компенсации ответвлений позволили осуществлять полную компенсацию емкостного тока сети при любых конфигурациях сети.
Основным достоинством резонансно-заземленных сетей является то, что наиболее вероятные виды нарушения изоляции – замыкание фаз на землю – не развиваются в междуфазные КЗ, что позволяет оставить поврежденный участок сети на время, достаточное для его отыскания и отключения без перерыва питания потребителей.
Кроме того, дугогасящие катушки ограничивают перенапряжение при дуговых замыканиях на землю до 2,2 UФ против 4,2 для незаземленных сетей. Однако поскольку коэффициент эффективности заземления нейтрали резонансно-заземленных сетей остается таким же, как и у незаземленных сетей, то здесь также применяются 115 % разрядники и должен иметь место соответствующий им уровень изоляции. Таким образом, изоляция незаземленных и резонансно-заземленных сетей получается относительно дорогой. Поэтому рациональная область незаземленных и резонансно-заземленных сетей – это область относительно небольших напряжений. В нашей стране исторически сложилось так, что граница этой области лежит на уровне 35 кВ, а в практике других стран – в диапазоне от 20 до 110 кВ.