Системы с компенсированной нейтралью.

Для уменьшения емкостных токов однофазного замыкания на землю между нейтралью источников или приемников электроэнергии и землей включаются компенсирующие устройства: заземляющие катушки с настроенной индуктивностью или трехфазные заземляющие трансформаторы. Наибольшее распространение получили заземляющие катушки, называемые также дугогасящими. Расчетные схемы в нормальном и аварийном режимах работы приведены на рис.3.

При резонансной настройке катушки теоретически результирующий ток в месте замыкания на землю должен быть равен нулю, т.е.

, .

Однако точно выполнить это условие очень сложно по следующим причинам:

1) даже при полной компенсации емкостного тока замыкания на землю через место аварии течет так называемый остаточный ток, обусловленный активной проводимостью катушки, активными токами утечки и прочими причинами, которые в основнос зависят от состояния изоляции сети;

2) периодические включения и отключения отдельных линий системы приводят к постоянным изменениям величины емкостного тока сети , что требует постоянной регулировки индуктивности катушки для выполнения условий полной компенсации;

3) для четкого срабатывания релейной защиты, реагирующей на однофазные замыкания на землю, необходимо, чтобы величина была не менее величины тока срабатывания защиты ( в противном случае требуется применение более сложных релейных защит, селективно работающих от токов переходного процесса при замыкании на землю в сетях с полной компенсацией установившегося емкостного тока)

Рис. 3. Система с нейтралью, заземленной через дугогасящую катушку:

а – расчетная схема замещения в нормальном режиме работы; б – расчетная схема замещения в аварийном режиме.

При хорошей настройке катушки результирующий ток однофазного замыкания на землю не превосходит предельных значений с точки зрения устойчивой дуги, т.е. исключается возможность существования устойчивой дуги, что является основным преимуществом рассматриваемого способа заземления нейтрали по сравнению с изолированной нейтралью. Кроме того, системы с компенсацией емкостных токов при однофазном замыкании на землю характеризуются следующими положительными факторами:

1) при развитии замыкании на землю предупреждается на ранней стадии развивающийся пробой изоляции электроустановок;

2) переходящие замыкания на землю ликвидируются, причем 70-90% таких замыканий ликвидируются без отключения; медленно возрастает напряжение в месте повреждения до фазного, что способствует возрастанию электрической прочности изоляции;

3) при устойчивых замыканиях на землю ток, проходящий через место замыкания, снижается до нескольких процентов емкостного, разрешается работа приемников на период устранения повреждения, т.е. число отключений у потребителя и время перерывов в энергоснабжении минимальны;

4) градиенты напряженности электромагнитного поля вблизи места повреждения значительно снижены, что обеспечивает безопасность людей;

5) отсутствуют большие электромагнитные влияния.

К недостаткам систем, заземленных через дугогасящую катушку, можно отнести;

1) повышенные капитальные затраты, вызываемые повышенными требованиями к уровню изоляции электроустановок;

2) сложность эксплуатации систем с компенсированной нейтралью из-за необходимости постоянно вести наблюдение за состоянием компенсации и трудности в определении места повреждения, если оно не развилось;

3) возможность повышения напряжения «здоровых» фаз относительно земли больше линейного и существование перенапряжений, если нет точной настройки и дуга устойчива;

4) увеличение капитальных вложений и эксплуатационных расходов в связи с установкой дугогасящих аппаратов по сравнению с системой с изолированной нейтралью;

5) сложность релейной защиты и, следовательно, повышенные затраты (капитальные и эксплуатационные)

Согласно ПУЭ дугогасящие катушки применяются в установках напряжением 35 кВ при токах однофазного КЗ на землю более 10 А и в установках 6-10 кВ при токах КЗ более 30 А. Во всех сетях с компенсированной нейтралью с помощью симметрирования емкостей фаз поддерживают значения в пределах не более (0,005-0,0075) , что позволяет удерживать напряжение между нейтралью и землей в пределах (0,1-0,15) .