1.3.Ограничение перенапряжений с помощью дугогасящего реактора.

Ток замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью не является чисто емкостным, т.к. имеются утечки по изоляторам, потери на корону в воздушных линиях, диэлектрические потери в кабелях.

Полный ток замыкания на землю равен , гдеg – активная проводимость.

Рис.1.3.Включение индуктивности в нейтраль трансформатора

Одним из наиболее распространенных способов уменьшения (компенсации) тока замыкания на землю является включение регулируемого реактора (катушки индуктивности, дугогасящего реактора) в нейтраль системы (рис.1.3).

Если емкости всех фаз относительно земли равны друг другу, то в нормальном режиме U_н=0 и I_к=0. При однофазном замыкании на землю на нейтрали появляется напряжение нулевой последовательности U_н=U_ф и ток в реакторе

,

где L_к и R_к – суммарная индуктивность и активное сопротивление нулевой последовательности.

Через место замыкания на землю проходят емкостный и индуктивный токи, рис.1.3. Результирующий ток в месте замыкания на землю равен

;

,

где ;и.

Рис.1.4.Зависимость остаточного тока от настройки реактора.

Рис.1.5.Векторные диаграммы токов для различной ступени компенсации емкостного тока

Изменяя индуктивность реактора можно изменять ток I_L. Настройка реактора характеризуется коэффициентом настройки q=I_L/I_c или q=(_о)², где _о – собственная частота сети с реактором в нейтрали. Реактор настроен в резонанс, если q=1. Реактор настроен с недокомпенсацией, если q < 1, и с перкомпенсацией, если q > 1. На рис.1.4 приведена зависимость остаточного тока от настройки реактора, а на рис.1.5 – векторные диаграммы токов при разных настройках.

В условиях эксплуатации трудно добиться точной настройки. При небольших отклонениях абсолютная величина I_o мало отличается от активной составляющей.

При подключенном к нейтрали дугогасящим реактором (ДГР) первая стадия переходного процесса при замыкании фазы на землю протекает практически также как и в системе с изолированной нейтралью. Однако после обрыва дуги положение изменяется.

После затухания высокочастотных колебаний на емкостях всех фаз и на нейтрали появляется напряжение U. В схеме без ДГР это напряжение сохранялось бы вплоть до следующего зажигания дуги. В схеме с ДГР все три емкости фаз начинают разряжаться через индуктивность реактора в нейтрали. Этот процесс носит колебательный характер с частотой практически равной частоте источника. Однако напряжение U находится в противофазе с установившимся напряжением в поврежденной фазе, поэтому напряжение на ней после затухания высокочастотных колебаний растет медленно (рис.1.6) и новое зажигание дуги становится маловероятным.

Рис.1.6..Кривая восстанавливающегося напряжения на фазе А.

Дугогасящий реактор способствует гашению дуги не только уменьшением тока в месте замыкания на землю, но и за счет медленного восстановления напряжения на дуговом промежутке. В то же время по теории Белякова максимальные перенапряжения определяются величиной пика гашения, который не изменяется.

Таким образом, дугогасящий реактор практически не влияет на величину перенапряжений, но резко ограничивает их длительность и уменьшает вероятность появления предельных перенапряжений