Eng Ru
Отправить письмо

Замыкание фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. Замыкание фазы на землю

$direct1

Замыкание одной фазы - Токи короткого замыкания

В случае замыкания одной фазы на землю в системе, где нейтраль источника изолирована, режим не считается коротким замыканием, так как ток, возникающий при этом в цепи повреждения «фаза — земля», обусловлен лишь емкостью системы по отношению к земле и не достигает значительных величин. При замыкании на землю в одной фазе в системах с изолированной нейтрально условия работы приемника электроэнергии не нарушаются.

Поэтому при таком повреждении нет необходимости немедленного отклонения установки. Однако при такого рода замыкании тем не менее необходимо действие на сигнал, поскольку оно может перерасти в многофазное к.з. наконец, возможно двойное замыкание на землю (двухфазное на землю) — две фазы замыкаются между собой и землей (К1,1), (смотрите рисунок выше положение – г).

Смотрите рисунок – Виды коротких замыканий (г)

Двухфазные и однофазные к.з. в цепи являются несимметричными, так как при этих замыканиях нарушается симметрия трехфазных систем напряжения и токов. Как показывает опыт эксплуатации, наиболее часты случаи однофазных коротких замыканий.

Величина тока к.з. определяется мощностью системы, напряжением ступени, где произошло короткое замыкание, а также сопротивлением цепи от источника до точки короткого замыкания.

Короткозамкнутые цепи состоят из элементов, которые обладают как активным, так и индуктивным сопротивлением. Часто величины индуктивных сопротивлений в элементах системы электроснабжения значительно превышают активные сопротивления; исключения составляют протяженные линии электропередачи. Поэтому при определении полного сопротивления цепи к.з. активное сопротивление учитывают лишь в случае, если

Rрез≥1/3Xрез,

где Rрез — результирующее активное сопротивление цепи к. з.; Xрез — результирующее индуктивное сопротивление цепи, к. з.

Точный расчет т.к.з. с учетом всех факторов затруднителен, однако на практике применяют методы, основанные на ряде допущений, которые несколько снижают точность результатов, но вполне применимы для инженерных расчетов. Перечислим основные допущения: трехфазную систему цепи к.з. считают симметричной; емкостными сопротивлениями цепи к.з. пренебрегают; напряжения всех источников, питающих цепь к.з., считают неизменными; не учитывается подпитка места к.з. токами от синхронных и асинхронных двигателей нагрузки; вся цепь короткого замыкания считается линейной.

«Электроснабжение строительно-монтажных работ», Г.Н. Глушков

Термическое действие токов короткого замыкания

Токи к. з. вызывают дополнительный нагрев токоведущих частей электрических аппаратов, шин и жил электрических кабелей. Длительность т. к. з. определяется временем, необходимым для отключения цепи защитными устройствами. Для того чтобы повреждения от термического действия т. к. з. были наименьшими, стремятся отключить к. з. возможно быстрее (время срабатывания защиты не должно превышать 0,1 — 1 с)….

Ударный ток к. з.

iy = √2Ку Iк, где Ку — ударный коэффициент определяется из графика Ку = f (X/R) Расчетная схема для X/R = 24/50 = 0,48. Из графика имеем Ку =1 iу = 1,41*1*4,15 = 5,9 кА. Наибольший действующий ток к. з., по которому проверяется аппаратура на динамическую стойкость за время первого периода к. з., составляет: Iу=…

Сопротивление системы Хс

Сопротивление системы Хс определяем по формуле Хc=Uc//√3I(30)  Сопротивление воздушной линии: индуктивное Хл =x0l; активное Rл = r0l где х0, r0 — удельные индуктивное и активное сопротивления линии, Ом/км (см. справочник). l — длина линии, км. Индуктивное сопротивление обмоток силового трансформатора: Хт = Uk%U1N/√3I1N100%. Результирующее индуктивное сопротивление Хрез — хс+хл+хт Если Хрез >1/3rл, то активным сопротивлением…

Определение полного сопротивления цепи к. з.

Однако для более точного расчета полное сопротивление цепи к. з. следует определять не путем арифметического сложения модулей полных сопротивлений участков этой цепи (II-5), а как в выражении на рисунке: Пример расчета. По расчетной схеме, приведенной на рис. II-4; определение сопротивлений элементов схемы — на рис. II-6. Сопротивления силового трансформатора ТМ 630/10, приведенные к напряжению 0,4…

Расчет т. к. з. в установках напряжением до 1000 В

При расчете т. к. з. в установках напряжением до 1000 В учитывается, что электрические сети имеют большую протяженность и большое количество аппаратуры: трансформаторы тока, контакторы, автоматы и т. д., которые оказывают значительное влияние на т. к. з. На величину т. к. з. могут влиять также электродвигатели, если они непосредственно присоединены к месту к. з. короткими…

www.ktovdome.ru

Замыкание фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов

 

Замыкание на землю— это замыкание, обусловленное соединением проводника с землей или уменьшением сопротивления его изоляции по отношению к земле ниже определенной величины (СТ МЭК 50(151)—78).

Компенсация емкостного токазамыкания на землю в сетях 6-35 кВ применяется для уменьшения тока замыкания на землю, снижения скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашения заземляющей дуги, уменьшения перенапряжений при повторных зажиганиях дуги и создания условий для ее самопогасания.

Из рис. 11.1, а видно, что при замыкании фазы на землю обмотка ТН поврежденной фазы оказывается замкнутой накоротко и показания ее вольтметра будут равны нулю. Две другие фазы будут находиться под линейным напряжением, что зафиксируют вольтметры.

В точке замыкания фазы (например, фазы С) на землю проходит ток, равный геометрической сумме емкостных токов неповрежденных фаз, то есть

Чем протяженнее сеть, тем больше ее емкость и, следовательно, тем больше ток замыкания на землю, что вытекает из формулы (11.1).

Опасность замыкания фазы на землю состоит в том, что в месте повреждения, как правило, возникает перемежающаяся заземляющая дуга, длительное горение которой при большом емкостном токе приводит к значительному тепловому эффекту с возможным возникновением междуфазных КЗ, а повышение напряжения двух фаз до линейного значения может привести к пробою дефектной изоляции.

В соответствии с требованиями ПТЭ, токи замыкания на землю не должны превышать следующих значений:

В соответствии с требованиями ПУЭ и Типовой инструкцией по компенсации емкостного тока, компенсация должна применяться при следующих значениях емкостного тока замыкания на землю в нормальных режимах работы сети:

в воздушных сетях 6-20 кВ на железобетонных или металлических опорах и во всех сетях 35 кВ — при токе более 10 А;

в воздушных сетях, не имеющих железобетонных или металлических опор:

при напряжении 6 кВ — при токе более 30 А;

при напряжении 10 кВ — более 20 А;

при напряжении 15–20 кВ — более 15 А;

в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков генератор — трансформатор — более 5 А.

Компенсацию допускается применять также в воздушных сетях 6-10 кВ при емкостном токе менее 10 А.

Во избежание превышения указанных значений токов в нейтраль трансформатора включается дугогасящий реактор (рис. 11.1, б), который уменьшает (компенсирует) емкостной ток через место повреждения. При компенсации емкостных токов ВЛ и КЛ могут некоторое время работать с замыканием фазы на землю.

При токе реактора I p равном емкостному току I c, имеет место полная компенсация емкостного тока, то есть I р = I с = 0, и наступает резонанс токов.

Реактор можно настраивать на работу с недокомпенсацией или перекомпенсацией токов.

Настройка с недокомпенсацией применяется в КЛ и ВЛ, если аварийно возникшая несимметрия емкостей фаз не приводят к возникновению напряжения смещения нейтрали более 0,7 U ф.

При резонансной настройке ток замыкания на землю минимален и перенапряжения в сети не превышают 2,7 U ф. С точки зрения гашения дуги резонансная настройка является оптимальной.

В обычном режиме работы сети имеет место несимметрия напряжения, обычно не превышающая допустимое значение 1,5 %.

Следует иметь в виду, что при резонансной настройке напряжение смещения может достичь значений фазных напряжений, что приведет к искажению фазных напряжений и возможному появлению сигнала «земля в сети» при отсутствии замыкания фазы на землю. Расстройка дугогасящего реактора позволяет избежать точки резонанса, снизить напряжение смещения нейтрали и выровнять показания вольтметров.

При отсутствии замыкания на землю допускается смещение нейтрали не более 0,15U ф.

Ток дугогасящих реакторов регулируется ручным переключением ответвлений с отключением реактора от сети, изменением зазора в магнитной системе при помощи электродвигательного привода без отключения реактора от сети, изменением индуктивности реактора или подмагничиванием постоянным током без отключения реактора от сети.

Автоматизированная компенсированная сеть должна иметь:

дугогасящие реакторы с ручным переключением ответвлений;

подстроечные дугогасящие реакторы с плавным изменением тока компенсации без отключения реактора от сети;

дугогасящие реакторы с автоматическими регуляторами тока компенсации, включающиеся сразу после возникновения замыкания на землю и обеспечивающие резонансную настройку для погашения дуги в месте замыкания.

Перестройка дугогасящих реакторов производится по распоряжению диспетчера, который руководствуется таблицей настройки, составленной для конкретного участка сети на основании результатов измерений токов замыкания на землю, емкостных токов, токов компенсации и напряжений смещения нейтрали.

Дугогасящие реакторы устанавливаются на питающих сеть ПС и подключаются к нейтрали трансформатора через разъединители.

При соединении трансформатора по схеме «звезда — треугольник» реакторы подключают к нейтрали вспомогательных трансформаторов, в качестве которых используются трансформаторы собственных нужд.

Для перевода реактора с одного трансформатора на другой его сначала отключают разъединителем от нейтрали одного трансформатора, а затем подключают разъединителем к нейтрали другого.

О возникновении замыкания на землю персонал узнает по работе сигнальных устройств, а фаза, замкнувшая на землю, устанавливается по показаниям вольтметров контроля изоляции.

В сигнальном устройстве реле контроля изоляции подключается к выводам дополнительной вторичной обмотки ТН, соединенной по схеме разомкнутого треугольника. При нарушении изоляции фазы на землю на зажимах этой обмотки появляется напряжение нулевой последовательности 3U 0, реле КV (рис. 11.1) срабатывает и подает сигнал.

В сетях с компенсацией емкостных токов схемы сигнализации и контроля работы дугогасящих реакторов подключаются к ТТ реактора или к его сигнальной обмотке. К этой же обмотке подключаются без предохранителей также лампы контроля отсутствия замыкания на землю.

По полученным сигналам на ПС нельзя сразу определить электрическую цепь, на которой произошло замыкание на землю, поскольку отходящие линии электрически связаны между собой на шинах. Для определения цепи, на которой произошло замыкание на землю, применяют избирательную сигнализацию поврежденных участков, основанную на использовании токов переходного процесса замыкания или токов высших гармоник, источником которых являются нелинейные цепи.

Широкое распространение на ПС, питающих кабельную сеть, получили устройства с разделительными фильтрами типов РФ и УСЗ, которые реагируют на высшие гармоники, содержащиеся в токе 3I 0. Их уровень пропорционален емкостному току сети и в поврежденной линии выше, чем в токах нулевой последовательности неповрежденных линий. Данный фактор и является признаком повреждения на той или иной линии.

Стационарные устройства устанавливаются на щитах управления или в коридорах РУ и при помощи переключателей, кнопок или шаговых искателей при появлении в цепи замыкания на землю поочередно подключаются персоналом к ТТ нулевой последовательности, установленным на каждой КЛ.

Поврежденным считается присоединение, на котором при измерении стрелка прибора отклонится на большее число делений, чем при измерениях на других присоединениях.

Если устройства избирательной сигнализации на ПС отсутствуют или не дают желаемых результатов, отыскание поврежденного присоединения производится путем перевода отдельных присоединений с одной системы шин на другую, работающую без замыкания на землю, или путем деления электрической сети в заранее предусмотренных местах. Для отыскания повреждений также пользуются поочередным кратковременным отключением линий с включением их от АПВ или вручную.

Следует знать, что продолжительность непрерывной работы реакторов под током нормирована: от 2 до 8 ч. Поэтому если отыскание замыкания на землю затягивается, то персонал обязан контролировать температуру верхних слоев масла в баке реактора. Максимальное повышение температуры верхних слоев масла допускается до 100 °C.

 



infopedia.su

Замыкание фазы на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов

5.6.1. При возникновении замыкания на землю необходимо незамедлительно приступить к отысканию места повреждения и устранить его в кратчайший срок. Задержка в определении места повреждения увеличивает вероятность перехода замыкания на землю в междуфазное КЗ.

5.6.2. В электрической сети, имеющей заземляющий дугогасящий реактор, время работы с замыканием на землю определяется также условиями работы реакторов (температурой верхних слоев масла).

5.6.3. При появлении замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью срабатывают сигнальные устройства, подключенные к трансформаторам напряжения шин или присоединений РУ.

Определение фазы, имеющей замыкание на землю, должно осуществляться по показаниям фазных киловольтметров.

 

При металлическом замыкании на землю одной из фаз показание киловольтметра этой фазы будет равным нулю, а показания киловольтметров двух других фаз возрастут в 1,73 раза. При неполном замыкании на землю, т. е. при замыкании через сопротивление, показания киловольтметра поврежденной фазы уменьшается, а показания киловольтметров двух других фаз увеличивается. При перемежающихся замыканиях на землю показания фазных киловольтметров то уменьшаются, то увеличиваются.

5.6.4. В случае обрыва фазы на стороне высокого напряжения силового трансформатора, выполненного по схеме «звезда-треугольник», фазные киловольтметры на стороне низкого напряжения будут иметь искаженные показания: на одной фазе напряжение будет вдвое больше, чем на двух других.

При перегорании плавкого предохранителя на стороне высокого или низкого напряжения трансформатора напряжения шин или присоединений РУ показание киловольтметра фазы с перегоревшим предохранителем будет близким к нулю, а других фаз - не изменится.

5.6.5. Если появление замыкания на землю совпало по времени с включением выключателя какого-либо присоединения, необходимо незамедлительно отключить этот выключатель и проконтролировать исчезновение замыкания на землю.

5.6.6. Автоматическое отключение какой-либо линии с успешным АПВ и появление замыкания на землю в этот момент в большинстве случаев являются признаком наличия такого замыкания на этой линии.

5.6.7. Отыскание замыкания на землю в замкнутой сети, если нет специальных приборов, указывающих, на какой линии имеется замыкание на землю, должно производиться, как правило, методом ее последовательного деления:

а) замкнутая сеть делится на две части, электрически не связанные между собой: по приборам контроля изоляции определяется часть, в которой замыкание на землю сохранилось, затем обе части электросети замыкаются на параллельную работу;

б) часть электросети с замыканием на землю вновь делится на две части, электрически не связанные между собой;

в) деление сети производится до тех пор, пока замыкание на землю не будет найдено на ограниченном участке, т. е. на участке, состоящем из шин питающей подстанции с отходящими от них параллельными и одиночными тупиковыми линиями. Затем параллельные тупиковые линии поочередно отключаются с двух сторон, если замыкание на землю не пропадает, то производится осмотр РУ питающей подстанции и тупиковых подстанций;

г) если замыкания на землю в РУ подстанций не обнаружено, то по договоренности с потребителями производят кратковременное (несколько секунд) поочередное погашение тупиковых подстанций, следя за показаниями фазных киловольтметров и срабатыванием сигнальных устройств. Исчезновение замыкания на землю показывает, что данная тупиковая линия имеет повреждение;

д) при невозможности получить согласие потребителей на обесточивание и при наличии на подстанции свободной СШ, нескольких трансформаторов и ШСВ поврежденный элемент выявляется переводом на резервную СШ трансформатора и поочередным переводом на эту СШ тупиковых линий с последующим отключением после каждого перевода ШСВ и контролем показаний фазных киловольтметров и срабатывания сигнальных устройств;

е) если выполнение операций согласно пунктам 5.6.7(г) и 5.6.7(д) настоящей Инструкции не представляется возможным, то после предупреждения потребителя кратковременно (на несколько секунд) отключается тупиковая линия, если от нее не осуществляется электроснабжение потребителей первой категории; исчезновение замыкания на землю показывает, что данная линия имеет повреждение.

Кратковременное (на несколько секунд) отключение потребителя первой категории производится только после получения его согласия.

 

5.6.8. Перед делением сети на части следует проверять наличие источников питания в каждой части, возможность перегрузок транзитных элементов сети, ожидаемые уровни напряжения и значение настройки заземляющих дугогасящих реакторов в каждой отделяемой части.

5.6.9. Если поочередным отключением ЛЭП место замыкания на землю не найдено, для его отыскания следует осмотреть РУ подстанций.

5.6.10. В РУ с двумя СШ в случае обнаружения замыкания на землю на участке между выключателем и губками шинных разъединителей присоединение необходимо перевести на резервную СШ с последующим отключением собственного, а затем шиносоединительного выключателя.

 



infopedia.su

Замыкание фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов

 

Замыкание на землю— это замыкание, обусловленное соединением проводника с землей или уменьшением сопротивления его изоляции по отношению к земле ниже определенной величины (СТ МЭК 50(151)—78).

Компенсация емкостного токазамыкания на землю в сетях 6-35 кВ применяется для уменьшения тока замыкания на землю, снижения скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашения заземляющей дуги, уменьшения перенапряжений при повторных зажиганиях дуги и создания условий для ее самопогасания.

Из рис. 11.1, а видно, что при замыкании фазы на землю обмотка ТН поврежденной фазы оказывается замкнутой накоротко и показания ее вольтметра будут равны нулю. Две другие фазы будут находиться под линейным напряжением, что зафиксируют вольтметры.

В точке замыкания фазы (например, фазы С) на землю проходит ток, равный геометрической сумме емкостных токов неповрежденных фаз, то есть

 

Чем протяженнее сеть, тем больше ее емкость и, следовательно, тем больше ток замыкания на землю, что вытекает из формулы (11.1).

Опасность замыкания фазы на землю состоит в том, что в месте повреждения, как правило, возникает перемежающаяся заземляющая дуга, длительное горение которой при большом емкостном токе приводит к значительному тепловому эффекту с возможным возникновением междуфазных КЗ, а повышение напряжения двух фаз до линейного значения может привести к пробою дефектной изоляции.

 

В соответствии с требованиями ПТЭ, токи замыкания на землю не должны превышать следующих значений:

 

В соответствии с требованиями ПУЭ и Типовой инструкцией по компенсации емкостного тока, компенсация должна применяться при следующих значениях емкостного тока замыкания на землю в нормальных режимах работы сети:

в воздушных сетях 6-20 кВ на железобетонных или металлических опорах и во всех сетях 35 кВ — при токе более 10 А;

в воздушных сетях, не имеющих железобетонных или металлических опор:

при напряжении 6 кВ — при токе более 30 А;

при напряжении 10 кВ — более 20 А;

при напряжении 15–20 кВ — более 15 А;

в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков генератор — трансформатор — более 5 А.

Компенсацию допускается применять также в воздушных сетях 6-10 кВ при емкостном токе менее 10 А.

Во избежание превышения указанных значений токов в нейтраль трансформатора включается дугогасящий реактор (рис. 11.1, б), который уменьшает (компенсирует) емкостной ток через место повреждения. При компенсации емкостных токов ВЛ и КЛ могут некоторое время работать с замыканием фазы на землю.

При токе реактора I p равном емкостному току I c, имеет место полная компенсация емкостного тока, то есть I р = I с = 0, и наступает резонанс токов.

Реактор можно настраивать на работу с недокомпенсацией или перекомпенсацией токов.

Настройка с недокомпенсацией применяется в КЛ и ВЛ, если аварийно возникшая несимметрия емкостей фаз не приводят к возникновению напряжения смещения нейтрали более 0,7 U ф.

При резонансной настройке ток замыкания на землю минимален и перенапряжения в сети не превышают 2,7 U ф. С точки зрения гашения дуги резонансная настройка является оптимальной.

В обычном режиме работы сети имеет место несимметрия напряжения, обычно не превышающая допустимое значение 1,5 %.

Следует иметь в виду, что при резонансной настройке напряжение смещения может достичь значений фазных напряжений, что приведет к искажению фазных напряжений и возможному появлению сигнала «земля в сети» при отсутствии замыкания фазы на землю. Расстройка дугогасящего реактора позволяет избежать точки резонанса, снизить напряжение смещения нейтрали и выровнять показания вольтметров.

При отсутствии замыкания на землю допускается смещение нейтрали не более 0,15U ф.

Ток дугогасящих реакторов регулируется ручным переключением ответвлений с отключением реактора от сети, изменением зазора в магнитной системе при помощи электродвигательного привода без отключения реактора от сети, изменением индуктивности реактора или подмагничиванием постоянным током без отключения реактора от сети.

Автоматизированная компенсированная сеть должна иметь:

дугогасящие реакторы с ручным переключением ответвлений;

подстроечные дугогасящие реакторы с плавным изменением тока компенсации без отключения реактора от сети;

дугогасящие реакторы с автоматическими регуляторами тока компенсации, включающиеся сразу после возникновения замыкания на землю и обеспечивающие резонансную настройку для погашения дуги в месте замыкания.

Перестройка дугогасящих реакторов производится по распоряжению диспетчера, который руководствуется таблицей настройки, составленной для конкретного участка сети на основании результатов измерений токов замыкания на землю, емкостных токов, токов компенсации и напряжений смещения нейтрали.

Дугогасящие реакторы устанавливаются на питающих сеть ПС и подключаются к нейтрали трансформатора через разъединители.

При соединении трансформатора по схеме «звезда — треугольник» реакторы подключают к нейтрали вспомогательных трансформаторов, в качестве которых используются трансформаторы собственных нужд.

Для перевода реактора с одного трансформатора на другой его сначала отключают разъединителем от нейтрали одного трансформатора, а затем подключают разъединителем к нейтрали другого.

О возникновении замыкания на землю персонал узнает по работе сигнальных устройств, а фаза, замкнувшая на землю, устанавливается по показаниям вольтметров контроля изоляции.

В сигнальном устройстве реле контроля изоляции подключается к выводам дополнительной вторичной обмотки ТН, соединенной по схеме разомкнутого треугольника. При нарушении изоляции фазы на землю на зажимах этой обмотки появляется напряжение нулевой последовательности 3U 0, реле КV (рис. 11.1) срабатывает и подает сигнал.

В сетях с компенсацией емкостных токов схемы сигнализации и контроля работы дугогасящих реакторов подключаются к ТТ реактора или к его сигнальной обмотке. К этой же обмотке подключаются без предохранителей также лампы контроля отсутствия замыкания на землю.

По полученным сигналам на ПС нельзя сразу определить электрическую цепь, на которой произошло замыкание на землю, поскольку отходящие линии электрически связаны между собой на шинах. Для определения цепи, на которой произошло замыкание на землю, применяют избирательную сигнализацию поврежденных участков, основанную на использовании токов переходного процесса замыкания или токов высших гармоник, источником которых являются нелинейные цепи.

Широкое распространение на ПС, питающих кабельную сеть, получили устройства с разделительными фильтрами типов РФ и УСЗ, которые реагируют на высшие гармоники, содержащиеся в токе 3I 0. Их уровень пропорционален емкостному току сети и в поврежденной линии выше, чем в токах нулевой последовательности неповрежденных линий. Данный фактор и является признаком повреждения на той или иной линии.

Стационарные устройства устанавливаются на щитах управления или в коридорах РУ и при помощи переключателей, кнопок или шаговых искателей при появлении в цепи замыкания на землю поочередно подключаются персоналом к ТТ нулевой последовательности, установленным на каждой КЛ.

Поврежденным считается присоединение, на котором при измерении стрелка прибора отклонится на большее число делений, чем при измерениях на других присоединениях.

Если устройства избирательной сигнализации на ПС отсутствуют или не дают желаемых результатов, отыскание поврежденного присоединения производится путем перевода отдельных присоединений с одной системы шин на другую, работающую без замыкания на землю, или путем деления электрической сети в заранее предусмотренных местах. Для отыскания повреждений также пользуются поочередным кратковременным отключением линий с включением их от АПВ или вручную.

Следует знать, что продолжительность непрерывной работы реакторов под током нормирована: от 2 до 8 ч. Поэтому если отыскание замыкания на землю затягивается, то персонал обязан контролировать температуру верхних слоев масла в баке реактора. Максимальное повышение температуры верхних слоев масла допускается до 100 °C.

 

stydopedia.ru

ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ОТ РЕЖИМА НЕЙТРАЛИ ПРИ ЗАМЫКАНИИ ФАЗЫ НА ЗЕМЛЮ

Зависимость электрических величин при замыкании фазы на землю от режима нейтрали удобно рассмотреть по схеме рис. 1. В этой схеме режим нейтрали будет варьироваться изменением сопротивления в нейтрали (Хн или Rн) или проводимости нейтрали .

Каждая единица длины любой сети обладает емкостью С и активным сопротивлением изоляции (из-за несовершенства ее) по отношению к земле. Распределенные вдоль линии емкости С и активные проводимости изоляции каждой фазы G представлены на рис. 1 в виде сосредоточенных емкостей

СА = СВ = СС= СФ и проводимостей GА = GВ = GС. Тогда полные проводимости фаз относительно земли в комплексной форме будут иметь вид

 

UА = GА + jw СА; UВ = GВ+ jw СВ; UС = GС+ jw СС. (1)

 

Обычно активной проводимостью фазной изоляции GФ относительно земли можно пренебречь по сравнению с емкостной и в расчетах не учитывать.

Напряжение между нейтралью системы и землей может быть определено в любом режиме работы по формуле

 

(2)

 

Примем, что (фаза А – основная), тогда ,

где а – фазовый множитель, учитывающий сдвиг фаз

 

(3)

 

 

С учетом этого выражение (2) может быть записано в виде

 

(2,а)

 

Напряжения на неповрежденных фазах при несимметричных режимах определяются из выражений

 

(4)

 

Токи в фазах при несимметрии системы соответственно равны

 

(5)

 

Ток в нулевом проводнике определяется как

 

(6)

В сетях с изолированной нейтралью Uн = 0 проводимость замкнутой на землю фазы, например, фазы А, равна

(7)

 

где Rп - переходное сопротивление в месте замыкания.

Если пренебречь проводимостью фаз GА + GВ + GС, то проводимость замкнутой на землю фазы будет равна . Тогда напряжение смещения нейтрали

(8)

 

При металлическом замыкании на землю Rп = 0, Uн = -Uф и емкостный ток через место замыкания будет максимален и равен

 

(9)

 

В симметричном режиме UА + UВ + UС + UФ и, учитывая, что , получим, что

 

I3= - 3UфUф = -3w СUф. (10)

 

В сетях с компенсированной нейтралью (рис. 5) при замыкании какой-либо фазы на землю через место замыкания протекает емкостный ток замыкания на землю такой же величины, как и в сетях с изолированной нейтралью и индуктивный ток катушки IL, которые отличаются по фазе на угол 180о и, следовательно, они компенсируют друг друга. Если индуктивную проводимость катушки UL выбрать приблизительно равной сумме емкостных проводимостей фаз, то I3 будет равен нулю. Теоретически точность компенсации равна ± 20 %, так как через место аварии кроме емкостного тока течет ток, обусловленный активной проводимостью катушки, и токи утечки, обусловленные состоянием изоляции сети, т. е. проводимостями GА, GВ, GС.

Результирующий ток замыкания на землю какой-либо фазы с нейтралью, заземленной через катушку (Lк), может быть определен из уравнения

(11)

 

которое можно преобразовать к виду

(12)

 

При условии резонанса, полагая, что rк << wLк

 

(13)

 

Рис. 5. Схема замещения сети с нейтралью, заземленной через катушку индуктивности и пути протекания токов в аварийном режиме

 

 

 

 

Однофазное замыкание на землю в системах с глухозаземленной нейтралью представляет собой однофазное КЗ, так как поврежденная фаза оказывается короткозамкнутой через землю и нейтраль трансформатора или генератора. Ток в месте повреждения ограничен только сопротивлениями источников питания и линий и поэтому является током КЗ (рис. 2). При этом ток замыкания практически не зависит от величины сопротивления изоляции и емкости системы относительно земли, так как где R3 – сопротивление заземляющего устройства. Поэтому ток однофазного КЗ на землю приближенно можно определить из выражения

 

(14)

Точно этот ток рассчитывается методом симметричных составляющих.

Напряжение всех фаз относительно земли при замыкании фазы А на землю согласно выражений (4) будет равно

 

 

Емкостные токи фаз при замыкании на землю фазы А также определяются геометрической суммой емкостных токов фаз в нормальном режиме и током смещения нейтрали .

Следовательно,

 

Емкостный ток (полный) замыкания на землю I3А равен геометрической сумме емкостных токов неповрежденных фаз в аварийном режиме

 

 

cyberpedia.su

При однофазном замыкании на землю

Поиск Лекций
 
 
Возникновение в сети с изолированной нейтралью однофазного замыкания на землю (рис.3) можно считать одним из предельных случаев искажения симметрии ее параметров. Проводимость поврежденной фазы относительно

 

Рис.3. Однофазное замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью

 

земли в этом случае будет зависеть в том числе и от сопротивления заземляющей дуги , поэтому по аналогии с (2) и (3) запишем:

(9)

или

, (10)

где эквивалент сопротивления дуги, тлеющей изоляции, сопротивления растеканию тока замыкания в земле.

Следовательно, при возникновении в сети с изолированной нейтралью однофазного замыкания на землю выражению (4) можно придать следующий вид:

. (11)

Учитывая отмеченное выше относительно малое влияние асимметрий емкостных и активных проводимостей фаз на землю нормально работающей сети с изолированной нейтралью на ее напряжения, полагая в (11) и , получим:

, (12)

где

. (13)

Таким образом, согласно (12) при однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью напряжение несимметрии будет определяться в основном сопротивлением заземляющей дуги . Если (“металлическое” замыкание на землю), то

(14)

и в соответствии с (1):

; (15)

; (16)

. (17)

где , , и напряжения сети, работающей в режиме с замыканием одной фазы на землю, а , , , и ее напряжения в предшествующем замыканию симметричном режиме.

 
 
Из (14) – (17) следует, что при металлическом однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью напряжение на поврежденной фазе оказывается равным нулю (рис.4), напряжение несимметрии в нейтрали Рис.4. Векторная диаграмма напряжений и токов при однофазном

замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью ( )

оказывается равным напряжению поврежденной фазы в предшествующем режиме с обратным знаком, а фазные напряжения на здоровых фазах возрастают до значений междуфазных напряжений предшествующего режима ( ), причем их векторы оказываются смещенными друг относительно друга на .

При конечных значениях для фазных напряжений сети, работающей в режиме однофазного замыкания на землю, в соответствии с (1) можно получить следующие выражения:

; (18)

; (19)

. (20)

Динамика изменения векторной диаграммы напряжений в сети с замыканием на землю фазы А в зависимости от величины представлена на рис.5. На диаграмме сплошными линиями показаны векторы напряжений и , соответствующие нормальному режиму работы сети, и векторы и , соответствующие режиму замыкания на землю фазы А при .

Пунктиром показано положение векторов при отношении к , равном единице.

 
 

Рис.5. Динамика изменений векторов напряжений в сети с изолированной нейтралью в зависимости от при замыкании на землю фазы А

 

На рис.6 в относительных единицах показаны изменения модулей напряжений и при однофазном замыкании на землю фазы А в зависимости от величины сопротивления заземляющей дуги , выраженного в долях емкостного сопротивления сети .

 
 

Рис.6. Зависимости модулей напряжения несимметрии и напряжений фаз

в сети с изолированной нейтралью от сопротивления

в месте замыкания (i=А, В, С, N)

 

Как видно из диаграммы рис.5 и зависимостей рис.6 по мере увеличения сопротивления напряжение несимметрии в нейтрали уменьшается от до нуля, при этом конец вектора перемещается по некоторой полуокружности. Векторы фазных напряжений и также перемещаются по полуокружностям, что сопровождается изменением напряжений на поврежденной фазе от значения, равного нулю, до значения и изменением напряжений на поврежденных фазах, соответственно , от междуфазных значений и до фазных: и . В то же время треугольник междуфазных напряжений сети остается неизменным при любых значениях . Это позволяет сделать вывод, что рассматриваемое нарушение нормального режима работы сети не может повлиять на работу присоединенных к ней трехфазных потребителей электроэнергии. В связи с этим важное значение для решения вопроса о длительной допустимости работы сети при однофазном замыкании на землю имеет анализ величины тока, протекающего в месте замыкания и характера его воздействия на электротехническое оборудование.

 

4 Ток однофазного замыкания на землю в сети

с изолированной нейтралью

 

Согласно (1) и (9) выражение для расчета тока замыкания на землю поврежденной фазы (рис.3) можно представить в следующем виде:

(21)

или

. (22)

Учитывая (4), соответственно получим:

, (23)

где определено по (4) для нормального режима работы сети, а определено по (12) для режима работы сети с замыканием фазы на землю.

После преобразования (23) можно придать следующую форму:

, (24)

где составляющая тока замыкания на землю, обусловленная емкостной асимметрией проводимостей фаз:

; (25)

составляющая, обусловленная асимметрией активных проводимостей фаз:

; (26)

емкостная составляющая тока замыкания на землю, обусловленная искажением параметров сети собственно замыканием:

; (27)

активная составляющая тока, обусловленная замыканием:

. (28)

Суммарный ток емкостной и активной асимметрии проводимостей сети на землю обычно не превышает 2 % емкостной составляющей , определенной при максимальном значении напряжения несимметрии нейтрали при замыкании на землю: . Активная составляющая тока замыкания на землю также, как правило, не велика и обычно не превышает 6 % от емкостной составляющей , так как активные проводимости сетей с изолированной нейтралью обычно не превышают 3 – 6 % от емкостных и лишь в редких случаях достигают 10 %. Таким образом, основной составляющей тока замыкания на землю является емкостная составляющая . В соответствии с (27) и (12) ее значение зависит от суммарной емкостной проводимости сети на землю и сопротивления дуги . При ток достигает максимального значения:

(29)

или

. (30)

Соответственно модуль тока однофазного замыкания на землю в этом случае может быть определен в соответствии со следующими выражениями:

(31)

или

, (32)

где и модули фазного и междуфазного (линейного) напряжений в предшествующем режиме.

Имеяемкостной характер (рис.4)токи однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью в зависимости от разветвленности сетей и их конструкции (воздушные, кабельные) могут принимать значения от долей ампера до нескольких сотен ампер. Поэтому, если протекание такого тока не сопровождается опасностью разрушения изоляции и перехода однофазного замыкания в двухфазное или трехфазное короткое замыкание, или когда протекание такого тока не грозит “выжиганием” железа сердечников машин и трансформаторов, разрушением железобетонных опор и пр., существование режима сети с замыканием одной фазы на землю может быть допущено длительно, при этом конечно же фазная изоляция сети должна быть рассчитана на длительное воздействие междуфазного (линейного) напряжения.

Отметим, что кроме рассмотренных составляющих ток однофазного замыкания на землю может содержать высшие гармонические составляющие, обусловленные несинусоидальностью ЭДС генераторов и трансформаторов, а также высшие гармонические составляющие от выпрямителей и дуговых печей. Высшие гармонические первого вида малы и ими можно пренебречь; высшие гармонические второго вида могут быть значительными и должны при необходимости учитываться.

 

poisk-ru.ru

Замыкание - фаза - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Замыкание - фаза

Cтраница 1

Замыкание фазы на землю в ЭУ электрической сети с изолированной нейтралью вызывает перенапряжение во всей электрически связанной сети и может привести к выходу из строя электрооборудования ( трансформаторов напряжения, генераторов и другие) в энергосистеме.  [1]

Если замыкание фазы на корпус или на землю происходит не наглухо, а через сопротивление, то величина тока замыкания может оказаться недостаточной для работы защиты и отключение поврежденного оборудования в этом случае может не произойти. Это является серьезным недостатком защитного зануления. С этой точки зрения во многих случаях оказывается целесообразным применять устройства защиты от однофазных замыканий, действие которых основано на использовании фильтров тока нулевой последовательности. При этом отпадает необходимость в нулевом проводе, а также появляется возможность заземлять нулевую точку трансформатора практически через любое по величине сопротивление. Последнее является весьма существенным в тех случаях, когда по каким-либо причинам трудно выполнить рабочее заземление нейтрали при низком сопротивлении растеканию тока.  [2]

При замыкании фазы на землю симметрия напряжения нарушается.  [4]

При замыкании фазы на корпус напряжение на нем окажется выше напряжения на дополнительном заземлителе гэ.  [6]

При замыкании фазы на корпус электроустановки 1 ( рис. 33) человек, прикоснувшись к этому корпусу, попадает под опасное напряжение. При наличии заземлителя 2 создается разветвляющая электрическая цепь. Человек шунтируется этим заземлителем, и электрический ток пройдет в землю через заземление. В результате опасное напряжение между корпусом электроустановки, оказавшимся под напряжением, и землей будет снижено до безопасной величины.  [8]

При замыкании фазы на землю соответствующий вольтметр покажет нулевое значение напряжения относительно земли, в то время как два других - значение линейных напряжений двух других фаз.  [10]

При замыкании фазы на землю реле Я, включенное на напряжение поврежденной фазы, срабатывает и дает сигнал. Поврежденная фаза определяется по выпавшим флажкам указательных реле У.  [11]

При замыкании фазы на землю реле Н, включенное на напряжение поврежденной фазы, срабатывает и дает сигнал. Поврежденная фаза определяется по выпавшим флажкам указательных реле У.  [13]

При замыкании фазы на землю емкость С0 данной фазы оказывается зашунтированной местом замыкания, поэтому ток замыкания / з возвращается к источнику питания через емкости С0 двух неповрежденных фаз.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта