Трехфазные сети с резонансно-заземленной (компенсированной) нейтралью

Лекция №2. Трехфазные сети с резонансно-заземленными (компенсированными) нейтралями

Содержание лекции: особенности режима работы сетей с компенсированной и глухозаземленной нейтралью.

Цель лекции: изучение особенностей режима работы электроустановок с компенсированной и глухозаземленной нейтралью.

В сетях 3-35 кВ для уменьшения тока замыкания на землю с целью удовлетворения норм применяется заземление нейтралей через дугогасящие реакторы.

В нормальном режиме работы ток через реактор практически равен нулю. При полном замыкании на землю одной фазы дугогасящий реактор оказывается под фазным напряжением и через место замыкания на землю протекает наряду с емкостным током I _С индуктивный ток реактора I _L, как это показано на рисунке 2.1. Так как индуктивный и емкостный токи отличаются по фазе на угол 180⁰, то замыкания на землю они компенсируют друг друга. Если I_C=I_L (резонанс), то через замыкания на землю ток протекать не будет. Благодаря этому дуга в месте повреждения не возникает и устраняются связанные с нею опасные последствия.

Рисунок 2.1 - Трехфазная сеть с компенсированной нейтралью

В действительности ток в дуге никогда не будет равен нулю. В месте замыкания будет протекать остаточный ток I_ОСТ, обусловленный активными потерями в катушке, утечками на землю и высшими гармониками. К этому току будет добавляться еще ток расстройки катушки, обусловленный тем, что во время эксплуатации емкость сети не остается постоянной и в зависимости от того, увеличивается или уменьшается длина сети по сравнению с расчетной длиной, сеть может оказаться недокомпенсированной или перекомпенсированной.

Если ток в месте замыкания на землю превзойдет определенную величину, то гашение дуги может оказаться затруднительным и компенсирующее устройство не выполнит своей задачи. Поэтому все компенсирующие устройства должны обеспечивать регулирование индуктивного сопротивления в определенных пределах.

Суммарная мощность дугогасящих реакторов для сетей определяется из выражения

,

(2.1)

где n – коэффициент, учитывающий развитие сети; ориентировочно

можно принять n= 1,25;

I_C – полный ток замыкания на землю, А;

U_Ф – фазное напряжение сети, кВ.

По рассчитанному значению Q в каталоге подбираются реакторы требуемой номинальной мощности. При этом необходимо учитывать, что регулировочный диапазон реакторов должен быть достаточным.

Наиболее распространены реакторы типа РЗДСОМ, мощностью до 1520 кВА на напряжение до 35 кВ с диапазоном регулирования 1:2, конструкция которых приведена на рисунке 2.2 а. Реакторы имеют масляное охлаждение.

Более точно, плавно и автоматически можно производить настройку компенсации в реакторах РЗДПОМ, индуктивность которых изменяется с изменением немагнитного зазора в сердечнике, как это показано на рисунке 2.2. б, или путем подмагничивания стали магнитопровода от источника постоянного тока.

а) тип РЗДСОМ; б) тип РДЗПОМ

Рисунок 2.2 - Устройство дугогасящих реакторов

Дугогасящие реакторы должны устанавливаться на узловых питающих подстанциях, связанных с компенсируемой сетью не менее, чем тремя линиями. При компенсации сетей генераторного напряжения реакторы располагают обычно вблизи генераторов.

В сетях с резонансно-заземленной (компенсированной) нейтралью, так же как и в сетях с незаземленными нейтралями, допускается временная работа с замкнутой на землю фазой, но не более 6 часов.

Наличие дугогасящих реакторов особенно ценно при кратковременных замыканиях на землю, так как при этом дуга в месте замыкания гаснет и линия не отключается. В сетях с нейтралями, заземленными через дугогасящий реактор, при однофазных замыканиях на землю напряжения двух неповрежденных фаз относительно земли увеличиваются в раза, т.е. до междуфазного напряжения. Следовательно, по своим основным свойствам, эти сети аналогичны сетям с незаземленными (изолированными) нейтралями.

Наиболее простым, на первый взгляд, представляется не точная на­стройка гасительного устройства в резонанс с емкостью сети, а наоборот, некоторая преднамеренная расстройка.

Недостаток настройки с недокомпенсацией состоит в том, что при замыканиях на землю получаются значительные смещения нейтрали, при которых в сети могут возникнуть перенапряжения, представляющие не меньшую опасность, чем те, которые являются следствием перемежающейся дуги.

Положительной стороной настройки с перекомпенсацией считают то, что при замыканиях на землю смещение нейтрали не будет превышать фазного напряжения. Этот способ настройки гасительной катушки реко­мендуется сейчас в качестве основного.

Более подробные исследования показывают, что оба вида расстройки с точки зрения наибольших смещений нейтрали оказываются почти равноценными, так как при недокомпенсации смещение нейтрали вследствие насыщения стали также будет ограничено пределом фазного напряжения.