Лекция №29 (4 часа)

Рабочее заземление электрических сетей

29.1. Основные определения

Рабочее заземление – это намеренное соединение с землей некоторых точек сети (нейтрали трансформаторов, генераторов).

Заземление снижает коммутационные перенапряжения, более эффективная защита сети от атмосферных перенапряжений, снижение уровня изоляции силовых трансформаторов, упрощение релейной защиты от однофазных замыканий в сети, возможность удержания поврежденной линии в работе и др.

Различают сети незаземленные, компенсированные, эффективно-заземлённые. Нейтрали трансформаторов и генераторов соединяется с заземлителем. Сопротивление заземлителя относительно мало.

Рабочее заземление сети не отражается на нормальной работе сети.

29.2. Незаземленные сети

Схема заземления такой сети показана на рисунке 29.1.

Рис. 29.1

Емкости фаз относительно земли неодинаковы, поэтому потенциал нейтрали не равен нулю.

Напряжение на нейтрали по методу двух узлов:

Учтём, что :

где – коэффициент ёмкостной асимметрии сети.

Если учесть полную проводимость , то можно получить коэффициент успокоения сети:

Коэффициент d характеризует затухание во времени напряжений фаз при переходных процессах.

Коэффициенты имеют значения

В кабельных сетях ёмкостная асимметрия отсутствует, а

29.3. Ток однофазного замыкания незаземлённой сети

Потенциал нейтрали определяется сопротивлением дуги R в месте повреждения (рис. 29.1).

Считаем, что ; ; ;

; ; .

Напряжение нейтрали с учетом полной проводимости в точке КЗ:

г де – сопротивление дуги.

При : .

Если , то ток в месте замыкания:

В месте повреждения ток имеет три составляющие:

а) ток ёмкостной асимметрии

Схема замещения имеет вид (рис. 29.2):

Рис. 29.2

б) ёмкостный ток

Схема замещения имеет вид (рис. 29.3):

Рис. 29.3

в) активный ток

При ток , .

Основной ток замыкания сети – это ёмкостный ток.

При ток максимален. Для .

Ток замыкания содержит высшие гармоники, но ими можно пренебречь.

29.4. Напряжение проводов незаземлённой сети относительно земли

Напряжение повреждённого провода фазы A относительно земли:

Напряжение в неповреждённых фазах относительно земли:

Векторная диаграмма напряжений представлена на рисунке 29.4.

Рис. 29.4

Из диаграммы видно, что при , а напряжения неповреждённых проводов .

При увеличении уменьшается и перемещается по полуокружности, а возрастает.

Концы векторов и скользят по полуокружностям. Треугольник линейных напряжений остается неизменным. Нарушение нормального режима не влияет на работу электроприемников.

На рисунке 29.5 показано изменение напряжения нейтрали и напряжений фаз в зависимости от .

Рис. 29.5

При замыкании . В месте замыкания возникает перемежающаяся дуга. В этом случае на поврежденной фазе , а на неповрежденных . Это может вызвать двойное замыкание в сети. Условия работы изоляции в незаземлённых сетях тяжелые.

Перенапряжения ограничиваются ОПНами. ОПНы в незаземлённых сетях рассчитываются на .

29.5. Распределение ёмкостного тока при замыкании на землю в разветвленной сети.

При замыкании провода фазы A (рис. 29.6) на линии Л1 через сопротивление напряжение .

Напряжение на здоровых фазах .

В проводах фазы A линий Л1 и Л2 ток .

Рис. 29.6

В фазе A линии Л1 ток равен сумме токов фаз B и C всех трех линий.

Ёмкостные токи имеет максимальное значение у сборных шин и снижаются до нуля в конце линии.

При токи в фазах B и C равны:

где – удельная ёмкость фазы;

– длина линии.

Векторная диаграмма емкостных токов и напряжений имеет вид (рис. 29.7):

Рис. 29.7

Ток фазы A и фаз B и C имеют противоположные направления.

где – общая длина линий сети.

Ток можно определить:

где – коэффициент ёмкостной несимметрии.

Допустимый ток замыкания на землю:

Для генераторов ;

Для кабелей ;

Для сетей .

Если , то отключение поврежденного участка необязательно. РЗ выполняется с действием на сигнал.

Если , то прибегают к компенсации с помощью дугогасящих реакторов.