Общие положения. С целью упрощения вычислений токов и напряжений при несимметричных КЗ применяется метод симметричных составляющих

С целью упрощения вычислений токов и напряжений при несимметричных КЗ применяется метод симметричных составляющих, также используются дополнительные допущения и требования:

1) несимметрия возникает только в одном месте схемы, другая часть остается симметричной;

2) анализируются и определяются только основные гармоники тока и напряжения;

3) в сетях с эффективно заземленной нейтралью напряжением 110 кВ и выше, а также с глухозаземленной нейтралью 0,38–0,66 кВ рассматривают все виды КЗ.

***

Конфигурация схемы нулевой последовательности отличается от схем замещения прямой и обратной последовательности.

Началом схемы замещения является точка с потенциалом земли, а концом – точка возникшей несимметрии.

При нескольких заземленных нейтралях токи нулевой последовательности разветвляются между ними.

Концы элементов схемы, через которые возвращаются токи нулевой последовательности, имеют потенциал земли. Поэтому их объединяют в общую точку.

Если нейтраль заземлена через сопротивление, то его вводят в схему замещения утроенной величиной, т.к. через него протекает утроенный ток.

***

Токи нулевой последовательности, протекающие в трех фазах воздушных линий (ВЛ), возвращаются к источнику питания через землю и частично через заземляющий трос.

В ВЛ, защищенных от прямых ударов молний заземленным тросом, расстояние между проводами и тросом значительно меньше расстояния между проводами и землей. Поэтому индуктивность петли провод–трос меньше индуктивности петли провод–земля. Следовательно, заземленный трос уменьшает индуктивное сопротивление нулевой последовательности ВЛ.

Индуктивное сопротивление нулевой последовательности двухцепной ВЛ выше, чем у одноцепной ВЛ по причине электромагнитного влияния токов нулевой последовательности, протекающей в проводах соседней ВЛ.

В расчетах ТКЗ можно ориентироваться на средние соотношения сопротивлений нулевой и прямой последовательностей X0/X1:

Одноцепная линия:

- без тросов3,5

- со стальными тросами 3,0

- со сталеалюминевыми тросами 2,0

Двухцепная линия:

- без тросов 5,5

- со стальными тросами 4,7

- со сталеалюминевыми тросами 3,0

***

Сети напряжением 6–35 кВ по технико-экономическим соображениям выполняются без эффективного заземления нейтрали. Нарушение изоляции одной фазы может привести к возникновению однофазного замыкания на землю.

Фазное напряжение в месте повреждения становится равным нулю, а напряжения других фаз увеличиваются в 1,73 и более раз, хотя система междуфазных напряжений и режимы работы электроприемников потребителей практически не изменяются. Ток замыкания на землю по сравнению с током нагрузки относительно мал и, как правило, не вызывает перегрузки сети. Поэтому замыкание на землю считается не аварийным, но анормальным режимом.

Емкостные сопротивления сети значительно больше соответствующих индуктивных и активных сопротивлений. Это позволяет пренебречь последними и считать, что:

1) величина тока практически не зависит от места замыкания в сети;

2) поскольку ток замыкания на землю относительно мал, то напряжение источника питания практически неизменно.

***

При замыкании в трехфазной сети фазы на землю путь для тока, идущего в землю, осуществляется через емкостную проводимость каждой фазы относительно земли. Ток, поступая в землю в месте повреждения, возвращается в сеть по неповрежденным фазам через их емкостные проводимости относительно земли.

Система емкостных токов при замыкании на землю является неуравновешенной и поэтому, применяя метод симметричных составляющих, ее можно считать системой токов нулевой последовательности. В реальных условиях емкостная проводимость сети равномерно распределена по ее длине и наибольший ток замыкания на землю в 3 раза превышает емкостный ток одной фазы, работающей в нормальных условиях.

Для ориентировочных расчетов используется упрощенная методика определения тока замыкания на землю по формуле

I(1) = Uном L/K, А

где Uном – номинальное напряжение сети, кВ; L – длина сети, км; К – коэффициент, принимающий значения: 350 – для ВЛ; 10 – для КЛ.

***

Согласно Правилам устройства электроустановок работа электрических сетей напряжением 6–35 кВ должна предусматриваться с изолированной или заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью.

Компенсация (уменьшение) емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока:

1) в сетях 6–20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на ВЛ, и во всех сетях 35 кВ – более 10 А;

2) в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на ВЛ:

- при напряжении 6 кВ – более 30 А;

- при 10 кВ – более 20 А;

- при 15–20 кВ – более 15 А;

3) в схемах 6–20 кВ блоков генератор – трансформатор (на генераторном напряжении) – более 5 А.

При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применять не менее двух заземляющих дугогасящих реакторов.

***

С помощью заземления нейтрали через дугогасящий реактор удается:

1) намного уменьшить ток замыкания на землю, в результате чего дуга в месте замыкания становится неустойчивой и быстро гаснет;

2) добиться после гашения дуги относительно медленного восстановления напряжения, поэтому вероятность повторного зажигания дуги и возникновения коммутационных перенапряжений мала;

3) при сохранении устойчивой дуги уменьшить вероятность перехода замыкания на землю в многофазное КЗ из-за малого значения тока;

4) ограничить токи обратной последовательности и уменьшить их влияние на синхронные машины.