Ток замыкания на землю

Дугогасящие катушки

В случае металлического замыкания на землю в сети с незаземленной нейтралью напряжение на поврежденной фазе падает до нуля, а на неповрежденных фазах после переходного процесса устанавливается равным (линейному напряжению). Появление дуговых замыканий на землю неопасно для изоляции распределительных устройств с малыми емкостными токами, так как дуга в месте повреждения гаснет при первом же переходе тока через нулевое значение. При больших величинах емкостного тока сети замыкание на землю через дугу носит перемежающийся характер, происходит периодическое погасание и повторное зажигание дуги, вызывающее появление перенапряжений на здоровых фазах сети.
Максимально допустимые значения емкостных токов замыкания на землю, при которых допускается работа сетей с незаземленной нейтралью, указаны ниже.
Напряжение сети, кВ……… . . 6 10 20 35—60
Емкостный ток, а…………. 30 20 15 10
Если величина токов замыкания на землю разветвленных потребительских сетей б—60 кв., подключенных к шинам распределительных устройств электростанций, превышает указанные в таблице значения, в нейтраль силовых трансформаторов включаются дугогасящие катушки, компенсирующие емкость сети.
Выбор мощности компенсирующих устройств производится по полному емкостному току с учетом развития сети и возможности работы с перекомпенсацией по следующей формуле.
Величина емкостного тока для воздушных сетей приближенно подсчитывается из выражения, где U — линейное напряжение, в;
/ — протяженность воздушных сетей, км.
Величина емкостного тока для кабелей подсчитывается по табличным данным. Учет емкости подстанции производится приближенно в процентах общей емкости воздушных линий, а более точно — по результатам замеров емкостей всего оборудования.
Размещение дугогасящих катушек (если их несколько) должно быть произведено таким образом, чтобы все части электроустановки при возможных делениях в процессе эксплуатации были связаны с ними и нейтрали системы не разземлялись.
Дугогасящие катушки (ЗРОМ) являются маслонаполненными аппаратами. Обмотка катушки намотана на изоляционный цилиндр и расположена на сердечнике, набранном из листов электротехнической стали аналогично сердечнику трансформаторов. Обмотка выполнена с отпайками для изменения настройки катушки. Дугогасящие катушки снабжены расширителями, указателями уровня масла, газовыми реле и прочей арматурой аналогично масляным реакторам. Внутри бака размещены встроенные трансформаторы тока и дополнительная вторичная обмотка напряжения для подключения измерительных приборов и приборов сигнализации, по которым персонал контролирует работу катушки при однофазном заземлении в сети. Недорого и быстро — ремонт посудомоечных машин в Киеве. Вызовите мастера.
Настройка катушек (подбор числа включенных витков) должна быть выбрана как можно ближе к резонансной с небольшой перекомпенсацией. Отключение одной из поврежденных линий вызывает расстройку компенсации емкостного тока и, если одно из мест замыкания на землю после этого осталось («земля» не исчезла), возможно дальнейшее развитие аварии. Перестройка компенсирующих устройств с их предварительным отключением возможна только после отыскания и отделения места оставшегося повреждения.

Перспективным является применение дугогасительных катушек с автоматическим регулированием настройки под нагрузкой (например, в Чехословакии), освоение которых начато нашей промышленностью.
Стабилизирующая роль дугогасительных устройств видна из рис. 5-19,6. Чем ближе настройка дугогасительной катушки к резонансной и, следовательно, меньше величина тока в месте повреждения, тем медленнее происходит восстановление напряжения в сети после исчезновения замыкания на землю, что благоприятно сказывается на гашении дуги в месте заземления.

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ 6 кВ

I. Методы измерения
Для определения тока однофазного замыкания на землю необходимо применять методы, обеспечивающие достаточную точность результатов измерения, безопасность работ и исключающие нарушения технологического процесса предприятия. Измерения должны производиться без снятия рабочего напряжения. Наибольшую точность измерения тока однофазного замыкания обеспечивает метод прямого замыкания фазы на землю. Однако, необходимо учитывать, что при этом напряжения двух других фаз сети возрастают до линейного, что может привести к двухфазному короткому замыканию при наличии в сети мест с пониженным уровнем изоляции.
В рудничных сетях 6 кВ, запитанных от трансформаторов, установленных на ГПП, рекомендуется применять косвенный метод, как более безопасный. При этом методе замыкание фазы на землю производится через дополнительную малую проводимость. В этом случае смещение нейтрали трансформатора и увеличение напряжения в двух других фазах находятся в пределах, допустимых правилами безопасности. Во время измерений напряжения фаз не достигают опасных для слабой изоляции значений. Этот метод обеспечивает необходимую для практических целей точность определения тока однофазного замыкания на землю.
2. Аппараты и приборы для измерения
Для измерения тока однофазного замыкания на землю должна быть выделена специальная высоковольтная ячейка, позволяющая производить периодические измерения. В рудничных сетях ячейка может быть установлена на ЦПП или ГПП и должна обеспечивать возможность измерений при различных вариантах схемы электроснабжения.
Ячейка должна иметь автоматический привод, трансформатор тока и токовую отсечку, настроенную на трехкратный ток замыкания на землю для данной схемы электроснабжения.
3. Косвенный метод измерения тока замыкания
Принципиальная схема измерения косвенным методом приведена на рисунке П. 1.1. При измерениях данным методом между фазой и землей включается дополнительная емкостная проводимость (дополнительная емкость СДОп), в качестве которой используются силовые косинусные конденсаторы на напряжение 6-10 кВ (типа КС, емкостью 5,2-6,2 мкФ). Для измерений применяется трансформатор тока (ТТ) с номинальным первичным током 25-100 А.
Фазное напряжение и напряжение нейтрали измеряются с помощью трансформатора напряжения (ТН) типа НТМИ-6.
В качестве измерительных приборов применяются:
а) вольтметры (класс точности 0.5; пределы измерения 75-150 В);
б) амперметр (класс точности 0.5; пределы измерения 0.5-1; 1-2.5; 2.5-5 А в зависимости от коэффициента трансформации трансформатора тока).

Что такое емкостный ток

Емкостный ток возникает как правило на линиях с большой протяженностью. В этом случае земля и проводники работают аналогично обкладкам конденсатора, способствуя появлению определенной емкости. Поскольку напряжение в ЛЭП обладает переменными характеристиками, это может послужить толчком к его появлению. В кабельных линиях, напряжением 6-10 киловольт, его значение может составить 8-10 ампер на 1 км протяженности.

В случае отключения линии, находящейся в ненагруженном состоянии, величина емкостного тока может достигнуть нескольких десятков и даже сотен ампер. В процессе отключения, когда наступает момент перехода тока через нулевое значение, напряжение на расходящихся контактах будет отсутствовать. Однако, в следующий момент вполне возможно образование электрической дуги.

Если значение емкостного тока не превышает 30 ампер, это не приводит к каким-либо серьезным повреждениям оборудования в зоне опасных перенапряжений и замыканий на землю. Электрическая дуга, появляющаяся на месте повреждения, достаточно быстро гаснет с одновременным появлением устойчивого замыкания на землю. Все изменения емкостного тока происходят вдоль электрической линии, в направлении от конца к началу. Величина этих изменений будет пропорциональна длине линии.

Для того чтобы уменьшить ток замыкания на землю, в сетях, напряжением от 6 до 35 киловольт, осуществляется компенсация емкостного тока. Это позволяет снизить скорость восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашения дуги. Кроме того, снижаются перенапряжения в случае повторных зажиганий дуги. Компенсация выполняется с применением дугогасящих заземляющих реакторов, имеющих плавную или ступенчатую регулировку индуктивности.

Настройка дугогасящих реакторов выполняется в соответствии с током компенсации, величина которого равна емкостному току замыкания на землю. При настройке допускается использование параметров излишней компенсации, когда индуктивная составляющая тока будет не более 5 ампер, а степень отклонения от основной настройки – 5%.

Выполнение настройки с недостаточной компенсацией допустимо лишь в том случае, когда мощность дугогасящего реактора является недостаточной. Степень расстройки в этом случае не должна превышать 5%. Главным условием такой настройки служит отсутствие напряжения смещения нейтрали, которое может возникнуть при несимметричных емкостях фаз электрической сети – при обрыве проводов, растяжке жил кабеля и т.д.

Для того чтобы заранее предупредить возникновение аварийных ситуаций и принять соответствующие меры, необходимо рассчитать емкостный ток на определенном участке. Существуют специальные методики, позволяющие получить точные результаты.

Пример расчета емкостного тока сети

Значение емкостного тока, возникающего в процессе замыкания фазы на землю, определяется лишь величиной емкостного сопротивления сети. По сравнению с индуктивными и активными сопротивлениями, емкостное сопротивление обладает более высокими показателями. Поэтому первые два вида сопротивлений при расчетах не учитываются.

Образование емкостного тока удобнее всего рассматривать на примере трехфазной сети, где в фазе А произошло обычное замыкание. В этом случае величина токов в остальных фазах В и С рассчитывается с помощью следующих формул:

Модули токов в этих фазах Iв и Iс, учитывая определенные допущения С = СА = СВ = СС и U = UА = UВ = UС можно вычислить при помощи еще одной формулы: Значение тока в земле состоит из геометрической суммы токов фаз В и С. Формула целиком будет выглядеть следующим образом: При проведении практических расчетов величина тока замыкания на землю может быть определена приблизительно по формуле: , где Uср.ном. – является фазным средненоминальным напряжением ступени, N – коэффициент, а l представляет собой суммарную длину воздушных и кабельных линий, имеющих электрическую связь с точкой замыкания на землю (км). Оценка, полученная с помощью такого расчета, указывает на независимость величины тока от места замыкания. Данная величина определяется общей протяженностью всех линий сети.

Как компенсировать емкостные токи замыкания на землю

Работа электрических сетей, напряжением от 6 до 10 киловольт, осуществляется с изолированной или заземленной нейтралью, в зависимости от силы тока замыкания на землю. Во всех случаях в схему включаются дугогасящие катушки. Нейтраль заземляется с помощью дугогасящих катушек, для того чтобы компенсировать токи замыкания на землю. Когда возникает однофазное замыкание на землю, работа всех электроприемников продолжается в нормальном режиме, а электроснабжение потребителей не прерывается.

Значительная протяженность городских кабельных сетей приводит к образованию в них большой емкости, поскольку каждый кабель является своеобразным конденсатором. В результате, однофазное замыкание в подобных сетях, может привести к увеличению тока на месте повреждения до нескольких десятков, а в некоторых случаях – и сотен ампер. Воздействие этих токов приводит к быстрому разрушению изоляции кабеля. Из-за этого, в дальнейшем, однофазное замыкание становится двух- или трехфазным, вызывая отключение участка и прерывая электроснабжение потребителей. В самом начале возникает неустойчивая дуга, постепенно превращающаяся в постоянное замыкание на землю.

Когда ток переходит через нулевое значение, дуга сначала пропадает, а затем появляется вновь. Одновременно на неповрежденных фазах возникает повышение напряжения, которое может привести к нарушению изоляции на других участках. Для погашения дуги в поврежденном месте, необходимо выполнить специальные мероприятия по компенсации емкостного тока. С этой целью к нулевой точке сети подключается индуктивная заземляющая дугогасящая катушка.

Схема включения дугогасящей катушки, изображенная на рисунке, состоит из заземляющего трансформатора (1), выключателя (2), сигнальной обмотки напряжения с вольтметром (3), дугогасящей катушки (4), трансформатора тока (5), амперметра (6), токового реле (7), звуковой и световой сигнализации (8).

Конструкция катушки состоит из обмотки с железным сердечником, помещенной в кожух, наполненный маслом. На главной обмотке имеются ответвления, соответствующие пяти значениям тока для возможности регулировки индуктивного тока. Один из выводов включается в нулевую точку обмотки трансформатора, соединенной звездой. В некоторых случаях может использоваться специальный заземляющий трансформатор, а соединение вывода главной обмотки осуществляется с землей.

Таким образом, для обеспечения безопасности выполняется не только расчет емкостного тока, но и проводятся мероприятия по его компенсации с помощью специальных устройств. В целом это дает хорошие результаты и обеспечивает безопасную эксплуатацию электрических сетей.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *