2.8.Короткие замыкания в сетях

с изолированной нейтралью.

В нормальных условиях напряжения проводов А, В и С по отношению к земле равны соответствующим фазным напряжениям U_A, U_B, U_C, которые в свою очередь равны ЭДС источника питания E_A, E_B, E_C поскольку нагрузка отключена. Векторы фазных напряжений образуют симметричную звезду, а их сумма равна нулю в результате чего напряжения в нейтрали Н отсутствует: U_Н=0. Под действием фазных напряжений через емкости фаз относительно земли C_А, С_В, С_С проходят токи опережающие соответствующие напряжения на 90⁰:

Токи и напряжения, возникающие при замыканиях на землю.

При металлическом замыкании одной фазы, например фазы А, ее напряжение относительно земли снижается до нуля (U_A=0). Напряжение нейтрали U_Н по отношению к земле становиться равным напряжению между точками Н и К, т.е. равному по величине и обратному знаку ЭДС заземлившейся фазы. Напряжение неповрежденных фаз В и С относительно земли повышается до междуфазного.

Учитывая, что нейтраль Н имеет относительно земли напряжение U_Н, можно выразить напряжения U’_B и U’_С через U_Н:

Поскольку U_A=0, то I_А(С)=0, то в двух других фазах под действием напряжения U_B и U_С появляются токи опережающие их на 90⁰:

Ток I_З в месте повреждения равен геометрической сумме токов в фазах В и С и противоположен им по фазе:

Из диаграммы видно, что :

Таким образом ток в месте замыкания равен утроенному току нормального емкостного тока фазы (I_CФ=U_Ф/Хс). Величина I_З зависит от величины напряжения сети и емкости фаз (Х_С=1/С) и может быть подсчитана через:

где с_уд – удельная емкость одной фаза на 1 км сети;

l – общая протяженность одной фазы сети.

В следствии нарушения симметрии и баланса емкостных токов и фазных напряжений появляются составляющие нулевой последовательности:

Пренебрегая сопротивлением проводов, которое значительно меньше Х_С получаем, что во всех точках сети U₀=U_ок. Токи I₀, возникающие под действием U_ок, замыкаются через емкости фаз и заземленные нулевые точки генераторов и трансформаторов, если такие заземления имеются.

Из распределения токов I₀, следует, что :

Знак минус в выражении учитывает, что за положительное направление токов и напряжений принято направление от источника питания к месту повреждения I_З=3I₀. Токи I₀ и I_З совпадают по фазе и отстают от вектора напряжения U_ок на 90⁰.

3. Трансформаторы тока.

3.1. Основные сведения о трансформаторах тока.

Измерительные трансформаторы тока представляют собой аппараты для преобразования токов первичных цепей в стандартные токи 5 или 1А для измерительных приборов, устройств релейной защиты и автоматики.

Нормально трансформаторы тока работают в режиме, близком к режиму короткого замыкания вторичной обмотки при наличии тока в первичной цепи, т.е. возникновение режима холостого хода недопустимо, так как при этом из-за возникающих перенапряжений может быть повреждена изоляция трансформатора с вытекающими отсюда последствиями.