VI. Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Цель работы.

2. Электрическую схему замещения гирлянды.

3. Принципиальную схему испытательной установки.

4. Результаты измерений и вычислений в виде таблиц.

5. Графики, построенные по опытным данным.

6. Анализ результатов измерения.

Лабораторная работа №8

Компенсация емкостных токов в сетях с изолированной нейтралью и настройка компенсирующих аппаратов.

I. Цель работы

1. Изучение режимов работы сетей с изолированной нейтралью и ком­пенсацией емкостных токов.

2. Ознакомление с методами компенсации емкостных токов на землю в сетях с изолированной нейтралью.

3. Изучение влияния дугогасящей катушки на величину остаточного тока и характер горения дуги.

4. Определение смещения нейтрали, вызванного несимметрией емкостей линии, при наличии дугогасящей катушки.

5.Ознакомление с правилами настройки дугогасящих аппаратов.

II. Предварительные сведения

1. Однофазные замыкания на землю.

Одним из самых распространенных видов повреждений в электрических системах являются однофазные замыкания на землю, которые в большинстве случаев происходят при перекрытиях изоляции вследствие перенапряжений. В месте повреждения под действием источника рабочего напряжения возникает электрическая дуга, которая может гореть устойчиво или самопроиз­вольно угасать в зависимости от величины рабочего напряжения, тока, протекаемого через канал, и длины этого канала. Ток замыкания на землю в такой системе является емкостным и определяется с помощью схемы рис. 8.1 и векторной диаграммы рис. 8.2.

(8.1)

Напряжение на нейтрали теперь стало равно фазному напряжению, а напряжение здоровых фаз относительно земли увеличилось в . Треугольник линейных напряжений остался без изменений. Поскольку потребители высоковольтных систем питаются на линейном напряжении, последнее обстоятель­ство является причиной того, что не требуется немедленного отключения замыкания на землю.

Длительно горящая дуга однофазного замыкания на землю, однако пред­ставляет опасность из-за возможности ее переброса на соседние фазы и перехода однофазного замыкания в двух или трехфазное короткое замыкание, а также появлению при этом длительных перенапряжений. Если емкостный ток замыкания на землю I_с имеет значительную величину и при этом не обеспечивается надежное самоугасание дуги в месте повреждения, то в систему включают­ся дугогасящие аппараты, способствующие более быстрому угасанию дуги из-за уменьшения тока и места замыкания, а также уменьшается скорость восстановления напряжения, что исключает возможность появления повтор­ных зажиганий.

Наиболее распространенным дугогасящим аппаратом является дугогасящая катушка Петерсена, которая представляет собой катушку индуктивности, включаемую между нулевой точкой (нейтралью) трансформаторов системы и землей. Для регулировки величины индуктивности катушка снабжается отпайками или плавно регулируется за счет изменения воздушного зазора магнитопровода. Величина тока I_к ,который потечет по катушке, определяется в основном индуктивным и активным сопротивлением катушки и имеет соответственно индуктивную (I_L) и активную (I_a) составляющие.

Результирующий ток в месте замыкания на землю равен (рис. 8.2)

(8.2)

(8.3)

Этим уравнениям соответствует однофазная схема замещения, приведен­ная на рис. 8.3, которая является схемой резонансов токов. Отношение - называется степенью настройки катушки;

- коэффициент затухания.

Равенство q = 1 соответствует точной настройке, при которой в схе­ме выполняется условие резонанса токов, в месте замыкания на землю про­текает минимальный остаточный активный ток и высокочастотная составляющая тока, обусловленная разрядом емкости элементов сети повредившейся фазы и обеспечиваются наилучшие условия для гашения электрической дуги. При q<1 (недокомпенсация) остаточный ток будет иметь емкостный характер. При q>1 (перекомпенсация) остаточный ток имеет индуктивный ха­рактер.

1

2

E₁

E₂

H

E₃

3

I₁

I₂

I_k

L_k

D

C₃

C₁

C₂

I_c

I_k

r_k

F

Рисунок 8.1 – Схема трехфазной системы при замыкании на землю фазы 3

U₁₂

U₂₃

U₃₁

U₂

U₁

U_k

U₃ = 0

E₁

E₂

H

E₃

I₂

I₀

I_c

I_k

I_a

I_L

Рисунок 8.2 – Векторные диаграммы напряжений и токов при замыкании на землю фазы 3

После угасания дуги одновременно происходит восстановление электри­ческой прочности изоляции в месте повреждения и восстановление напряже­ния на поврежденной фазе. При этом необходимо, чтобы электрическая прочность промежутка восста­навливалась быстрее, чем напряжение. Иначе в месте повреждения может повторно загореться электрическая дуга. Наилучшим режимом настройки дугогасящего аппарата является режим резонанса (q = 1). В этом случае I_L = I_C и напряжение на поврежденной фазе будет лишь постепенно, по мере зату­хания колебаний в контуре, нарастать до величины фазного напряжения (рис. 8.4). Такое постепенное восстановление напряжения уменьшает возможность повторного замыкания дуги. Отклонение от резонанса, как в сто­рону недокомпенсации, так и в сторону перекомпенсации ухудшают условия ликвидации замыканий.