Пояснительная записка (1226842), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Число вертикальных электродов

шт. (6.3)

Общая длинна вертикальных электродов

(6.4)

Глубина заложения электродов (полосы), h_г = 0,5 м.

Сопротивление заземляющего контура

где - эквивалентное сопротивление контура;

при

при

Результат расчета сведем в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 - Расчет заземляющего устройства

Длина горизонтальных заземлителей Lг, м	1060
Число вертикальных электродов nв	170
Длина вертикального электрода 1в, м	2
Общая длина вертикальных электродов Lв, м	340
Расстояние между вертикальными электродами а, м	4
Глубина заложения горизонтальных электродов hг, м	0,5
Эквивалентное сопротивление грунта , Ом-м	1000
Сопротивление заземляющего контура Rз,Ом	0,72

7 КОМПЕНСАЦИЯ ЁМКОСТНЫХ ТОКОВ В СЕТЯХ 10 кВ

7.1 Режим работы систем с изолированной нейтралью.

В системе с изолированной нейтралью замыкание на землю одной фазы не является коротким замыканием. Однако этот вид повреждения создает ненормальный режим, вызывая перенапряжения, которые могут привести к нарушению изоляции относительно земли двух неповрежденных фаз и переход однофазного замыкания на землю в междуфазное к.з.

Рассмотрим характер изменения токов и напряжения в системе и их векторные диаграммы при однофазных замыканиях на землю, принимая для упрощения, что нагрузка системы отключена.

Каждая фаза системы обладает относительно земли емкостной и индуктивной проводимостью. На листе 8 чертежей приведена схема замещения системы с изолированной нейтралью, на которой емкости и сопротивления утечки фаз показаны условно сосредоточенными. В нормальном режиме работы системы напряжения фаз относительно земли симметричны и численно равны фазному напряжению, геометрическая сумма емкостных токов трех фаз равна нулю, а активные утечки по изоляции очень малы. Емкостные токи между фазами можно не учитывать, так как при однофазных замыканиях на землю межфазное напряжение не изменяется, а следовательно не меняются и емкостные токи.

Управления, связывающие фазные напряжения и емкостные токи фаз имеют вид:

, (7.1)

где U_Н – напряжение между нейтралью и землей; U_В,U_С – фазное напряжение системы; у₁, у₂, у₃ – полные проводимости фаз по отношению к земле.

Из формулы (5.1) получим:

(7.2)

При замыкании гальваническая цепь отсутствует. Как и в режиме холостого хода по проводам сети протекают токи через емкости неповрежденных фаз на землю. Токи по проводам на 90⁰ опережают вызывающие их напряжения. Совмещенная векторная диаграмма, показывающая токи и напряжения в месте замыкания фазы С на землю до замыкания ( в режиме холостого хода сети) и после замыкания построена в предположении, что до замыкания нейтраль источника и земли, в силу их симметричного расположения относительно фаз, имеют один и тот же потенциал (точки О и З совмещены). После замыкания на землю симметрия нарушается: замкнувшийся на землю провод фазы С приобретает потенциал земли (точка З'), емкость поврежденной фазы шунтируется в точке К ⁽¹⁾.

Благодаря этому к емкостям двух неповрежденных фаз приложено линейное напряжение: U⁽¹⁾_А = U_АС к фазе А и U⁽¹⁾_В = U^ВС к фазе В. Вектора токов через емкости и провода соответствующих фаз I⁽¹⁾_АС и I⁽¹⁾_ВС, построенные относительно начал векторов вызывающих их напряжений, показаны на чертеже №5. Ток I⁽¹⁾_СС в поврежденной фазе С по закону Кирхгофа определяется как вектор токов I⁽¹⁾_АС и I⁽¹⁾_ВС. Простые соотношения позволяют установить, что I⁽¹⁾_СС = ЗI_СС. Этот ток несоизмеримо мал по сравнению с током однофазного К.З. в сети с заземленной нейтралью.

Поэтому по воздействиям вызываемым им, – электродинамическим и термическим – такой ток опасности не представляет. Вместе с тем он может оказать существенное влияние на перенапряжения в сети, если замыкания фазы на землю происходит через дугу, и, таким образом, может служить причиной мощных междуфазных коротких замыканий сопровождающихся большим током.

Ток замыкания на землю определяется не только емкостью на землю фазы линии, где произошло К.З. но и суммарной емкостью С фазы всех линий и трансформаторов от которых отходит рассматриваемая линия. Таким образом применительно к фазе С в общем случае, емкостный ток равен:

I⁽¹⁾_С = 3U_фwCc. (7.3)

При однофазных замыканиях на землю межфазные напряжения не изменяются по значению и остаются сдвинутыми по фазе на 120⁰, что видно из векторных диаграмм. Благодаря этому не нарушается электроснабжение потребителей, а система может продолжать работать с одной заземленной фазой, пока не будет найдено место повреждения, но не более двух часов [16].

Уменьшение емкостного тока замыкания на землю в таких системах до значений, при котором гаснет дуга в месте повреждения, достигают заземлением нейтрали генераторов или трансформаторов через дугогасящие реакторы, индуктивное сопротивление которых приблизительно равно емкостному сопротивлению системы.

Наибольшее распространение получили дугогасящие реакторы, состоящие из сердечника и обмотки, расположенных в кожухе, заполненным трансформаторным маслом. Индуктивность реактора регулируют изменением числа витков или зазора сердечника. Активное сопротивление реактора мало по сравнению с индуктивным.

При компенсации емкостного тока I_с в месте замыкания индуктивным током I_р система может длительно работать с замкнутой на землю фазой, при этом напряжение во всех точках сети имеют те же значения, что и в системе с изолированной нейтралью. Показанием эффективности компенсации являются отношение количества замыканий на землю, не развившихся в К.З. к общему числу замыканий.

Компенсация емкостных токов обладает следующими выгодными для эксплуатации качествами:

- уменьшает ток через место повреждения до безопасного значения, обеспечивая этим надежное дугогашение;

- снижает скорость восстановления напряжения на поврежденной фазе, вследствие чего вероятность повторного зажигания дуги и возникновения нессимитричных напряжений мала;

- при сохранении устойчивости дуги уменьшает вероятность перехода замыкания на землю в многофазное К.З. и другие.

Система с изолированной нейтралью, заземленной через реактор, относят к системам с малыми токами замыкания на землю (I_с  500А) [17].

Рассмотрим систему, нейтраль которой заземлена через дугогасящий реактор.

До замыкания ток через реактор не протекает, так как потенциалы точек О и З равны. При замыкании на землю одной из фаз, например фазы С, реактор оказывается под напряжением поврежденной фазы и через него, провод фазы, место замыкания и землю начинает протекать ток I⁽¹⁾_р. В месте замыкания и в провода поврежденной фазы он накладывается на емкостной ток I⁽¹⁾_СС. Если пренебречь незначительным сопротивлением обмоток фазы источника и провода фазы и также активным сопротивлением реактора, то ток через реактор можно считать практически индуктивным.

I⁽¹⁾_Р = U_с (jх_р) = – jU_c/х_р . (7.4)

Из рисунка на чертеже №8 можно установить, что I⁽¹⁾_Р находиться в противофазе с емкостным током I⁽¹⁾_СС . Поэтому если выбрать Х_р=Х¹_сх3wСс, то получим I⁽¹⁾_Р и I⁽¹⁾ _СС = 0, т.е. ток вместе замыкания на землю равен нулю. Это приводит к снижению опасных перенапряжений в сети, в случае замыкания через дугу и к уменьшению вероятности развития однофазного замыкания в междуфазное к.з [16].

Электрическая дуга в системах с изолированной нейтралью.

Замыкания в большинстве случаев не металлические, а пароисходят через дугу. Дуга переменного тока может обрываться в момент, когда ток имеет нулевое значение. Так как высокочастотный ток в переходном процессе значительно больше емкостного тока 50 Гц, то обрыв дуги чаще всего совершается в момент перехода через нуль высокочастотного тока, то есть в момент t₁, когда имеет место максимум напряжения высокочастотных колебаний.

Если через пол периода собственных колебаний дуга обрывается, то суммарный заряд на неповрежденных фазах 2·2,25СU_ф остается в сети, увеличивая ее потенциал относительно земли. Так как фаза С теперь потеряла связь с землей, то избыточный заряд растекается по всем трем фазам и нейтраль системы получает смещение относительно земли, равное 1,5U_ф. Второе повторное зажигание дуги приведет к наибольшим перенапряжениям, если произойдет через пол периода промышленной частоты после обрыва дуги. К этому моменту (t₂) ЭДС фаз трансформатора изменяют знаки, чему в нормальном состоянии сети соответствовали бы потенциалы на фазах А и В, равные -0,5U_ф и +U_ф на фазе С. Но поскольку нейтраль сети сместилась на 1,5U_ф, потенциалы относительно земли на неповрежденных фазах А и В будут равны +U_ф и +2,5U_ф на фазе С. Если электрическая прочность промежутка, где горела дуга, имела бы величину как раз 2,5U_ф, то неминуемо произошли бы новое зажигание дуги и новое замыкание фазы С на землю.

Рассуждая таким образом, можно было бы предположить, что дуга погаснет опять в момент максимального напряжения на неповрежденных фазах, а потом при увеличившемся смещении нейтрали загорится снова через полпериода промышленной частоты. Тогда возникло бы еще более значительное перенапряжение.

Однако подобный процесс был бы возможен, если бы электрическая прочность вместе повреждения непрерывно нарастала. Но электрическая прочность промежутка ограничена, следовательно ограничены колебания напряжения на емкостях неповрежденных фаз и напряжения смещения нейтрали относительно земли, а это кладет предел величинам перенапряжений дуговых замыканий на землю. Максимально возможные перенапряжения при однофазных дугах в системах с незаземленной нейтралью не превышают 3-3,2U_ф.

Дуговые перенапряжения могут приводить к междуфазным перекрытиям и дугам, вызывающим аварийные отключения. При малых токах дуга самопогасает. Перемежающаяся дуга имеет место в определенном диапазоне токов замыкания: при токах до 20-30 А при напряжении 6-10 кВ и 10 А при напряжении 35 кВ заземляющие дуги не вызывают перенапряжений. В случае больших токов (порядка сотен ампер) дуга становится устойчивой, поэтому большие токи недопустимы. Для этого в сетях с изолированной нейтралью предусматривают компенсацию емкостного тока замыкания на землю с помощью дугогасящих заземляющих реакторов [18].

7.2 Общие положения при выборе компенсирующих устройств

Компенсация емкостного тока замыкания 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 замыканиях дуги и создания условий для ее самогашения.

Компенсация должна применяться при следующих значениях емкостного тока замыкания на землю сети в нормальных режимах ее работы:

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

в воздушных сетях, не имеющих железобетонных или металлических опор: при напряжении 6кВ – при токе более 30А, при напряжении 10–не более 20А, при напряжении 15-20 кВ – более 15А.

Характеристики

Список файлов ВКР