Резонансное смещение нейтрали в сетях 3..35 кВ

<Правила устройства электроустановок> для электрических сетей напряжением 3..35 кВ предусматривают работу с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор. Это мероприятие повышает надежность электроснабжения и сроки службы трансформаторов и выключателей, поскольку однофазные короткие замыкания на землю характеризуются малыми токами и допустимы на достаточно длительное время. Так как этот вид коротких замыканий нередко сопровождается электрической дугой, для ее прерывания требуется компенсация емкостного тока проводов линии с помощью дугогасящего реактора. Компенсация емкостного тока должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах более 10 А в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ, а при деревянных опорах - при токах более 30 А при напряжении 6 кВ и 20 А при напряжении 10 кВ.

Принцип работы дугогасящего реактора поясняется рис. 6.8 для ситуации короткого замыкания в фазе С. При таком коротком замыкании на емкости провода А оказывается напряжение U_АС , вектор тока I_A опережает на 90^о вектор U_АС (или отстает на 90^о от вектора U_СА), на емкости провода В действует напряжение U_BС и ток I_В опережает на 90^о это напряжение. На дугогасящем реакторе напряжение равно -U_C, и ток I_Ротстает от напряжения - U_C на 90^о. Если токи I_A и I_В одинаковы и соблюдается условие , то сумма токов I_A, I_В и I_Р , равная току I_С, равна нулю, и дуга установившегося тока короткого замыкания не может возникнуть.

Рисунок 6.8 - Схема включения дугогасящего реактора (а), векторная диаграмма напряжений (б) и сумма токов (с)

Однако при отсутствии замыкания на землю подключение дугогасящего реактора может вызвать резонансное смещение нейтрали, что обычно сопровождается квазистационарными перенапряжениями. Дело в том, что при идеальной настройке реактора при нормальной работе системы напряжение на реакторе равно , где - напряжение на нейтрали трансформатора при отсутствии дугогасящего реактора, - активное сопротивление реактора. Если система полностью симметрична, то равно нулю, но полной симметрии не бывает, а отношение велико (порядка нескольких десятков), поэтому смещение нейтрали нормального режима может существенно превышать фазное напряжение. Для снижения напряжения на реакторе в нормальном режиме улучшают симметрию системы, а также вводят некоторую расстройку реактора от резонанса. Большая несимметрия возникает при неодновременной работе фаз выключателей, поэтому важно обеспечить минимальный разброс в действии фаз (в пределах 2..4 полупериодов частоты 50 Гц).