1.5.Смещение нейтрали в сетях с дгр.

В несимметричной сети без ДГР на нейтрали возникает напряжение несимметрии

Напряжение несимметрии в % - степень несимметрии: .

В нормальном режиме возможно незначительное смещение нейтрали, т.к. при любом встречающемся на практике расположении проводов ВЛ их емкости относительно земли неодинаковы. В частности, при горизонтальном расположении проводов емкость средней фазы С_о приблизительно на 10 % ниже, чем емкости крайних фаз. Если принять, что емкости двух фаз одинаковы (С_оА=С_оС=С), а емкость третьей фазы С_оВ=mC отличается от других, то

,

где ;.

Например, при m=0,9 (емкость средней фазы при горизонтальном расположении проводов ниже на 10 % емкостей крайних фаз) U_нс=0,35U_ф.

Однако, при включении ДГР напряжение смещения нейтрали резко возрастает. Это может быть объяснено с помощью теоремы об активном двухполюснике и схемы замещения, рис.1.7, где э.д.с. источника равна напряжению U_нс. Индуктивность ДГР включена последовательно с внешним сопротивлением, т.е. суммарной емкостью и активной проводимостью трех фаз относительно земли. Схема рис.1.7 представляет собой резонансный контур, в котором возможны значительные повышения напряжения на отдельных элементах, в частности на индуктивности ДГР (резонанс напряжений).

Рис.1.7. Однофазная схема замещения для определения напряжения на нейтрали

Таким образом, при включении ДГР в нейтраль трансформатора, имеющей напряжение U_нс , напряжение на ней возрастает до значения U_о, определяем ого по формуле

где -смещение нейтрали без ДГР; R_к – активное сопротивление ДГР (катушки индуктивности); L_к – индуктивность ДГР.

При идеальной настройке и

Смещение нейтрали при включенном ДГР можно найти и так

где v – расстройка точной компенсации.

где q – настройка ДГР.

где - частота собственных колебаний сети.d – коэффициент затухания.

Для воздушных сетей с нормальным состоянием изоляции d=(26)% (6 кВ – 5%; 10 кВ – 4%; 35 кВ – 3%). При загрязнениях и увлажнениях d увеличивается до 10%. В кабельных сетях d=24%, в среднем 3%.

Модуль вектора смещения нейтрали

При U_нс=(0,0050,0075)U_ф, что имеет место в реальных сетях, U_о достигает (0,10,15)U_ф. При идеальной настройке v=0 и U_о=U_нс/d. При d=0,05 U_o=20U_нс=(0,10,15)U_ф.

Резкое увеличение U_нс волзможно в аварийных случаях, например, при обрывах одной из фаз.

Предположим, что произошло отключение участка сети (фазы) длиной (1 - m)l, где l – общая длина сети. Тогда

где С_о и С₁ – емкости нулевой и прямой последовательностей. С изменением суммарной емкости фаз изменяется и настройка ДГР, которая будет равна .

Смещение нейтрали составит

.

Как видно из формулы смещение нейтрали зависит от степени настройки ДГР.

Рис.1.8.Смещение нейтрали при различной настройке ДГР и обрыве фазы

1 – q = 1: 2 – q = 1,1; 3 – q = 0,9; C₁/C_o = 2

Как видно из рис.1.8, обрыв фазы при недокомпенсации приводит к более тяжелым последствиям, чем при перекомпенсации. При недокомпенсации обрыв фазы может привести к v^’= 0, а следовательно к полному резонансу, при котором U_о резко возрастает.

При перекомпенсации отключение части емкости фазы ведет к повышению расстройки v^’ и к снижению U_о.

При работе ДГР с недокомпенсацией расчетным путем определяется предельная длина провода l_пр, обрыв которого вызывает опасное смещение нейтрали. Для этого задаются значениями m, относительного изменения емкости фазы, и рассчитывают:

степень несимметрии ;

расстройку компенсации ;

степень смещения нейтрали

По рассчитанной зависимости определяется значениеm_п, при котором . Для найденного значенияm_п и рассчитывается l_пр по формуле

где i_с – удельный емкостный ток линии, А/км.

1.6.Определение значения емкостного тока способом создания искусственной несимметрии

В сетях 6-35 кВ часто возникает необходимость систематического контроля значений емкостных токов замыкания на землю. Существует несколько способов определения значений этих токов, среди которых способ создания искусственной несимметрии является достаточно простым и надежным.

Искусственная несимметрия сосздается путем подключения дополнительной емкости С_д к одной из фаз, как показано на рис.1.9.

Рис.1.9. Схема замещения сети для расчета емкостного тока замыкания на землю.