1.5. Влияние режима нейтрали на уровни перенапряжений

Основные режимы нейтрали:

1. Изолированная: 6,10,15,20,35 кВ;

2. Заземленная: 110 кВ и выше.

В зависимости от номинального напряжения нейтраль может быть изолирована или заземлена. При номинальном напряжении 6кВ, 10кВ, 15кВ, 20кВ, 35кВ нейтраль трансформатора делается изолированной, а при напряжении 110кВ и выше – заземленная или эффективно заземленная нейтраль.

Изолированная нейтраль

Для того чтобы напряжение нейтрали было равно нулю необходимо соблюсти условие, которое заключается в том, что углы между векторами напряжений должны быть равны 120 ^º. Но это условие не всегда соблюдается.

В зависимости от рельефа местности будет изменяться и емкость относительно земли. Соответственно, при увеличении протяженности ЛЭП емкость возрастает, и наоборот.

Наличие паразитных связей на ЛЭП приводит к изменению диаграммы напряжений, т.е. углы между векторами изменяются, вследствие чего напряжение нейтрали становится неравным нулю.

Величина емкостного тока напрямую зависит от протяженности ЛЭП и может варьироваться от 2 до 30А.

Достоинства: можно сэкономить на автоматике, в случае замыкания на землю можно надеяться на самопогасание дуги, чего нельзя допустить в случае высоковольтных ЛЭП.

Замыкания на линии возникают из-за попадания в них молнии, вследствие чего может возникнуть перекрытие изоляторов.

U_пр=100I_молнии

При попадании молнии в ЛЭП образуется канал разряда молнии, проводимость которого становится соизмеримым с проводимостью провода.

В этот момент через этот канал начинает протекать ток замыкания . Но затем происходит быстрое охлаждение канала т.к. процесс протекания тока молнии длится лишь несколько десятков микросекунд. Быстрое охлаждение канала ведет к его деионизации - проводимость канала уменьшается. Ток, протекающий через канал, изменяется по синусоидальному закону. Втот момент, когда ток проходит через нулевое значение, ионизационный процесс прекращается и канал самовосстанавливается. Таким образом происходит самопогасание дуги.

Вероятность самопогасания дуги напрямую зависит от величины емкости линии. Если емкость имеет большое значение, то появляется так называемая перемежающая дуга, которая приводит к дуговым перенапряжениям, т.к. она то гаснет, то вновь загорается. Дуга в этом случае служит своего рода контактором. Этот случай является самым тяжелым для оборудования подстанций и электрических станций.

Режим изолированной нейтрали обеспечивает надежное снабжение потребителей, т.к. в этом случае потребитель не чувствует замыканий.

При замыкании на землю одной фазы, напряжение на оставшихся здоровых фазах будет равно .

Режим ДПЗ оказался очень актуальным в 50-е годы 20 века, т.к. длины линий в послевоенные годы были короткими, а их емкостное значение тока не превышало 5А. При попадании молнии в деревянную опору, она расщепляется и в некоторых случаях может обломиться, а провод может упасть на землю. В этом случае возникает режим ДПЗ, который удобен тем, что не происходит прерывания снабжения потребителей.

Но после того как длины линий со временем стали увеличиваться, а соответственно возрастали и емкости линий, ситуация стала меняться. Те режимы, которые были хороши для коротких линий, были непригодны для длинных линий. Невозможно было рассчитывать на самопогасание дуги, однофазное замыкание на землю стало опасным для населения. Необходимо было искать эффективные методы ограничения токов замыкания на землю. Одним таких методов стал дугогасящий реактор, который способствовал уменьшению тока ЗЗ.

Применение дугогасящих реакторов в сети с изолированной нейтралью.

I⁽¹⁾_з  I_с

–режим точной настройки ДГР.

В режиме точной настройки индуктивная составляющая тока, протекающего через реактор, компенсируется емкостной составляющей тока замыкания на землю, обусловленного емкостью проводов линии.

При точной настройке остаточный ток, протекающий через место однофазного замыкания на землю замыкания минимален, дуга легко гаснет при его прохождении через ноль, электрическая прочность изоляции полностью восстанавливается.

В режиме недокомпенсации индуктивная составляющая тока в месте замыкания на землю больше, чем емкостная составляющая этого тока. Величина остаточного тока довольно велика, дуга может не погаснуть при прохождении тока через нулевое значение. Также довольно большим может оказаться ток и при перекомпенсации – случае, когда индуктивная составляющая тока в месте замыкания на землю меньше, чем емкостная составляющая этого тока.

При настройке дугогасящего реактора допускается небольшая перекомпенсация (5%), так как в режиме недокомпенсации на нейтрали трансформатора возможно резонансное увеличение напряжения – до 2 U_ф.

U_и/U_ф

При перекомпенсации

При несимметрии в сети с ДГР

возникает колебательный контур,

в котором могут выполняться

условия резонанса. В этом случае

m=С_ф/С₀

резонанс наступает при значении

К меньше 1.