Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью

Отыскание земли в сети с изолированной нейтралью

В электроустановках рабочим напряжением 6-35 кВ с изолированной нейтралью, при повреждении или нарушении изоляции, падении провода и т.д. возникает замыкание на землю. Режим однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью аварийным не является. Следовательно, автоматического отключения поврежденного участка электрической сети не будет.

Данный режим работы является опасным для изоляции оборудования, так как фазные напряжения при этом значительно увеличиваются. Это в свою очередь приводит к пробою изоляции и переходу из однофазного в двухфазное замыкание на землю.

Кроме того, замыкание на землю очень опасно для людей, в частности для обслуживающего персонала (при возникновении повреждения на территории ОРУ или ЗРУ). При этом высока вероятность поражения электрическим током в результате растекания токов на землю (шагового напряжения).

Следовательно, оперативному персоналу, который осуществляет обслуживание электроустановки, необходимо в кратчайший срок устранить возникшее повреждение, то есть определить место повреждения.

Замыкание на землю бывает нескольких видов: металлическое замыкание, неполное замыкание через электрическую дугу и замыкание на землю через поврежденную изоляцию токоведущих частей.

Контроль изоляции в электроустановках 6-35кВ осуществляется при помощи:

— реле минимального напряжения, которые включены на фазные напряжения ТН;

— реле напряжения, которые включены в обмотку разомкнутого треугольника;

— токовых реле, которые включены к выходу фильтра токов нулевой последовательности;

— вольтметров контроля изоляции.

Показания вольтметров контроля изоляции:

— при металлическом замыкании на землю: на поврежденной фазе прибор показывает «ноль», при этом напряжение на двух других фазах увеличивается в 1,73 раза, то есть равно линейному напряжению сети;

— при замыкании на землю через дугу: на поврежденной фазе «ноль», на других фазах напряжение увеличивается в 3,5-4,5 раз;

— при замыкании на землю через сниженное сопротивление изоляции показания вольтметра контроля изоляции несимметричны. Происходит так называемый «перекос» фаз сети.

Отыскание земли в сети с изолированной нейтралью

В зависимости от выполненной схемы контроля изоляции, осуществляется сигнализация «замыкания на землю» с указанием конкретной поврежденной фазы, так и без определения фазы. В последнем случае поврежденная фаза определяется по показаниям киловольтметров контроля изоляции того или иного участка сети. Фиксировать показания вольтметров контроля изоляции необходимо в обоих случаях.

Кроме того, существуют ложное срабатывание сигнала земля.

Перечислим основные причины ложного срабатывания сигнала «земля» в сети 6-35кВ:

— значительное отличие емкостей фаз относительно земли;

— неполнофазное отключение трансформатора;

— подключение к участку сети другого некомпенсированного участка сети, в том числе автоматическое (работа АВР);

— обрыв фазы (перегорание предохранителя) по стороне ВН или НН силового трансформатора. При этом будет незначительный перекос напряжений;

— обрыв фазы (перегорание предохранителей, отключение автоматического выключателя или другая причина) трансформатора напряжения, который предназначен для контроля изоляции данного участка сети. При обрыве фазы по стороне НН одна фаза будет показывать ноль, а две другие фазное напряжение. При обрыве фазы по высокой стороне (ВН) показания приборов контроля изоляции будут несимметричные. При этом определить, сгорел предохранитель или нет по показаниям приборов сложно, так как перекос незначительный.

Рассмотрим случай незначительного перекоса фаз (ложное срабатывание сигнала замыкания на землю). Когда перегорает предохранитель по высокой стороне ТН, кратковременно появляется сигнал «земля», затем наблюдается незначительный перекос фазных и линейных напряжений. Причиной такого перекоса может быть отличные емкости фаз по отношению к земле, несимметричная нагрузка потребителя.

В данном случае можно попробовать поочередно отключить присоединения, которые питаются от данного участка сети (секции или системы шин). Если показания приборов контроля изоляции не изменяются, то высока вероятность того, что причиной такого перекоса напряжений является перегорание предохранителя по стороне ВН трансформатора напряжения.

Действия оперативного персонала электроустановки по отысканию места замыкания на «землю».

Действия оперативного персонала электроустановки по отысканию места замыкания на «землю»

Отыскание однофазного замыкания осуществляется при помощи специального прибора или методом поочередных отключений. В данном случае производится поочередное отключение присоединений, запитанных от секции (системы) шин, где ТН показывает наличие повреждения, а также присоединения участков электрической сети, которая электрически связана с этой секцией (системой) шин.

Если после отключения линии сигнал «земля» пропал, то это свидетельствует о том, что замыкание на «землю» было на данной линии. Данное присоединение можно ввести в работу только после выяснения причины возникновения однофазного замыкания.

Если методом поочередных отключений отходящих присоединений поврежденный участок найти не удалось, то следует отключить все присоединения участка сети, где появилась «земля», убедиться в том, что сигнал о однофазном замыкании устранился. Затем необходимо поочередно включить отходящие присоединения. Если включение одной из отходящих линий совпало с появлением сигнала «земля», то данное присоединение необходимо отключить и не вводить в работу до выяснения причины срабатывания сигнала «земля».

Соответственно, если при включении в работу предварительно выведенного в ремонт присоединения появилась «земля» данное присоединение должно быть немедленно отключено.

Бывают также ситуации, когда при отключении всех отходящих линий сигнал «земля» не устраняется. Это свидетельствует о том, что возникло повреждение на оборудовании подстанции, например, на участке от силового трансформатора до секции шин включительно. Прежде всего, необходимо определить, повреждение находится на секции шин или на другом оборудовании (вводной выключатель, ошиновка от силового трансформатора до вводного выключателя).

Для этого отключаем вводной выключатель данной секции, включаем секционный выключатель. Если по секции, к которой присоединен этот участок сети, появился сигнал «земля», то повреждение находится на секции шин. Поврежденная секция должна быть выведена в ремонт для устранения повреждения.

Если сигнал «земля» отсутствует, то повреждение находится на участке от силового трансформатора до вводного выключателя секции включительно. В данном случае необходимо произвести осмотр оборудования данного участка распределительного устройства на предмет наличия повреждений. Если причиной возникновения «земли» является пробой изоляции, то, скорее всего, визуально повреждение найти не удастся.

Для отыскания повреждения необходимо вывести данный участок распределительного устройства в ремонт. Отыскание дефекта изоляции производится электролабораторными испытаниями оборудования.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-35 КВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Сбитнев Евгений Александрович, Осокин Владимир Леонидович, Жужин Максим Сергеевич

Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью не отключаются релейными защитами линий ввиду малых ёмкостных токов. Рекомендуется отключать линию с замыканием на землю как можно быстрее, но иногда отыскать и локализовать повреждения бывает затруднительно. Реальное исследование и анализ режимов электрических сетей 6-35 кВ с изолированной нейтралью являются достаточно трудоёмкой задачей. Поэтому расчет фазных напряжений на подстанции при замыкании на землю проведен через переходное сопротивление на линии на основе метода фазных координат. Создана виртуальная модель исследуемой линии электропередач для анализа несимметричных режимов трехфазных сетей и проверки работоспособности метода в пакете имитационного моделирования MATLAB Simulink. Результаты моделирования показали отсутствие расхождения значений величин напряжений и токов исходной модели в фазных координатах и модели в Simulink. В результате исследований установлено, что метод фазных координат позволяет рассчитывать аварийные режимы с наложением нескольких составляющих аварий с учетом токов нагрузки. Модель в фазных координатах позволит с большой скоростью проанализировать работу релейной защиты при различных режимах работы электроэнергетической системы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STUDY OF SINGLE-PHASE EARTH FAULT IN ELECTRICAL NETWORKS OF 6-35 KV WITH AN ISOLATED NEUTRAL

Ground faults in networks with an isolated neutral are not switched off by relay line protections due to low capacitive currents. It is recommended to disconnect the line with a earth fault as quickly as possible, but sometimes it is difficult to find and localize the damage. To analyze the emergency mode of single-phase ground fault in networks with an isolated neutral, the phase coordinate method for calculating phase voltages is used. At the point of damage, the values of the phase-to-phase voltages remain unchanged, and the phase voltages change. Real research and analysis of electrical network modes of 6-35 kV with an isolated neutral is rather time-consuming task. Therefore, the calculation of phase voltages at the substation during an earth fault is carried out through the transition resistance on the line based on the phase coordinate method. The authors developed a virtual model of studied power transmission line for analyzing asymmetric modes of three-phase networks and checking the operability of the method in the MATLAB Simulink simulation package. The simulation results showed that there was no discrepancy between the voltage and current values of the original model in phase coordinates and the Simulink model. As a result of the research, the authors have found that the phase coordinate method helps calculate emergency modes with the overlay of several component accidents taking into account load currents. The model in phase coordinates will allow analyzing relay protection operation at high speed under different operating modes of the electric power system.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-35 КВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ»

ЭЛЕКТРИФ ИКАЦИЯИ АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ УДК 621.316.925

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-35 КВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

СБИТНЕВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧм, старший преподаватель

evgeшj.sЫtnev@yandex.ruн; https://orcid.org/ 0000-0002-7114-6934

ОСОКИН ВЛАДИМИР ЛЕОНИДОВИЧ, канд. техн. наук, доцент

ЖУЖИН МАКСИМ СЕРГЕЕВИЧ, канд. техн. наук, доцент

Нижегородский государственный инженерно-экономический университет; 606340, Российская Федерация, г. Княгинино, ул. Октябрьская, 22а

Аннотация. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью не отключаются релейными защитами линий ввиду малых ёмкостных токов. Рекомендуется отключать линию с замыканием на землю как можно быстрее, но иногда отыскать и локализовать повреждения бывает затруднительно. Реальное исследование и анализ режимов электрических сетей 6-35 кВ с изолированной нейтралью являются достаточно трудоёмкой задачей. Поэтому расчет фазных напряжений на подстанции при замыкании на землю проведен через переходное сопротивление на линии на основе метода фазных координат. Создана виртуальная модель исследуемой линии электропередач для анализа несимметричных режимов трехфазных сетей и проверки работоспособности метода в пакете имитационного моделирования МАТЬАБ Simulink. Результаты моделирования показали отсутствие расхождения значений величин напряжений и токов исходной модели в фазных координатах и модели в Simulink. В результате исследований установлено, что метод фазных координат позволяет рассчитывать аварийные режимы с наложением нескольких составляющих аварий с учетом токов нагрузки. Модель в фазных координатах позволит с большой скоростью проанализировать работу релейной защиты при различных режимах работы электроэнергетической системы.

Ключевые слова: сети с изолированной нейтралью, аварийный режим, короткое замыкание, повреждение изоляции, метод фазных координат.

Формат цитирования: Сбитнев Е.А., Осокин В.Л., Жужин М.С. Исследование однофазного замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью // Агроинженерия. 2022. Т. 24. № 3. С. 73-79. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2022-3-73-79.

STUDY OF SINGLE-PHASE EARTH FAULT IN ELECTRICAL NETWORKS OF 6-35 KV WITH AN ISOLATED NEUTRAL

EVGENIY A. SBITNEVM, senior lecturer

evgenij.sbitnev@yandex.:ruH, https://orcid.org/ 0000-0002-7114-6934

VLADIMIR L. OSOKIN, PhD (eng), Associate Professor

MAKSIM S. ZHUZHIN, PhD (eng), Associate Professor

Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics; 22a, Oktyabrskaya Str., Knyaginino, 606340, Russian Federation

Abstract. Ground faults in networks with an isolated neutral are not switched off by relay line protections due to low

capacitive currents. It is recommended to disconnect the line with a earth fault as quickly as possible, but sometimes it is difficult to find and localize the damage. To analyze the emergency mode of single-phase ground fault in networks with an isolated neutral,

the phase coordinate method for calculating phase voltages is used. At the point of damage, the values of the phase-to-phase voltages remain unchanged, and the phase voltages change. Real research and analysis of electrical network modes of 6-35 kV with an isolated neutral is rather time-consuming task. Therefore, the calculation of phase voltages at the substation during an earth fault is carried out through the transition resistance on the line based on the phase coordinate method. The authors developed a virtual model of studied power transmission line for analyzing asymmetric modes of three-phase networks and checking the operability of the method in the MATLAB Simulink simulation package. The simulation results showed that there was no discrepancy between the voltage and current values of the original model in phase coordinates and the Simulink model. As a result of the research, the authors have found that the phase coordinate method helps calculate emergency modes with the overlay of several component accidents taking into account load currents. The model in phase coordinates will allow analyzing relay protection operation at high speed under different operating modes of the electric power system.

Key words: power networks with an insulated neutral, emergency mode, short circuits, insulation damage, phase coordinate method.

For citation: Sbitnev E.A., Osokin VL., Zhuzhin M.S. Study of single-phase earth fault in electrical networks of 6-35 kV with an isolated neutral. Agricultural Engineering (Moscow), 2022; 24(3): 73-79. (In Rus.). https://doi.org/10.26897/2687-1149-2022-3-73-79.

Введение. Аварийные режимы электрических сетей приводят к резкому нарушению качества электрической энергии во всей системе электроснабжения. Аварийными режимами в сетях 6-35 кВ являются двухфазные короткие замыкания (КЗ), двухфазные КЗ на землю, трёхфазные КЗ, двойные короткие замыкания, обрыв фазных проводов, однофазные замыкания на землю [1-4]. В аварийных режимах изменяются токи и напряжения, поэтому их необходимо учитывать и проводить расчет при анализе работы потребителей, а также для выбора уставок релейной защиты [5]. Вероятность появления аварийных режимов в сетях — случайная величина [6, 7], обусловленная достаточно многими факторами. По данным [8], наиболее частым видом повреждений в сетях с изолированной нейтралью напряжением 6-35 кВ являются однофазные замыкания на землю.

В сетях с изолированной нейтралью в нормальном режиме работы ни одна точка электрической сети не соединена ни с заземляющим устройством, ни с землёй. В таких сетях повреждение изоляции одной из фаз не изменяет векторную диаграмму линейных напряжений и не приводит к появлению больших токов — изменяются только фазные напряжения в сети, но не у потребителей. Этим объясняются особенности в рассмотрении режима работы сети с изолированной нейтралью с замкнувшейся на землю фазой. Повреждение изоляции одной из фаз относительно земли не является аварийным режимом в сетях с изолированной нейтралью, но последствия от таких повреждений могут быть самыми тяжёлыми. Поэтому их необходимо рассматривать наряду с режимами, которые приводят к нарушению качества напряжения у потребителей.

Реже всего в сельской местности питание потребителей осуществляется по кабельным линиям. В кабельных линиях самым опасным видом однофазного короткого замыкания является замыкание на землю через перемежающуюся дугу. В этом случае при каждом загорании или погасании дуги возникают переходные процессы, а следовательно, скачки тока и импульсные перенапряжения. Дуга во время горения испаряет токопроводящую жилу и изоляционные материалы, что может вызвать двойное замыкание на землю.

В сельской местности преимущественно прокладывают воздушные линии электропередачи 6-10 кВ, выполненные неизолированными, чаще всего — сталеалюминиевыми

проводами марки АС. В таких сетях повреждения изоляции возникают чаще всего по нескольким причинам [4]:

— естественное старение изоляции линий и аппаратов (24% от общего числа повреждений). Особенно быстро старится изоляция после расчетного срока службы электрооборудования. Для воздушных линий электропередачи с железобетонными опорами срок службы составляет 30 лет, с деревянными опорами — 25 лет;

— механическое повреждение опор и изоляции (11%);

— ошибочные действия оперативно-ремонтного персонала (9%) при включении линий после ремонта, при выводе в ремонт, при умышленном нарушении блокировок, неправильные операции с аппаратами сетей;

— атмосферные перенапряжения (21%), возникающие при отсутствии или выходе из строя устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Цель исследований: анализ однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью, проверка работоспособности метода фазных координат в пакете имитационного моделирования МАГЬАВ & Simulink.

Материалы и методы. Электрические сети 6-35 кВ включают в себя трансформаторы 35/10(6) или 110/35/10(6), трёхпроводные воздушные или кабельные линии электропередачи и потребительские силовые трансформаторы.

Для расчета фазных напряжений на подстанции при замыкании на землю через переходное сопротивление на линии применяется метод фазных координат, используемый для расчетов междуфазных коротких замыканий и двойных коротких замыканий на землю [9, 10].

Рассмотрим схему замещения сети, содержащей трансформатор 35/10 кВ, линию с замыканием на землю в конце и нагрузку (рис. 1).

Рис. 1. Схема замещения сети Fig. 1. Network replacement scheme

По методу фазных координат элементы сети (трансформатор, линию, место повреждения и нагрузку) представим 2К-полюсниками (рис. 1).

Параметры 2К-полюсника трансформатора 35/10 кВ определяются в соответствии с методикой [11] за 7 шагов.

Шаг 1. По паспортным сведениям (номинальной мощности Sn; номинальным напряжениям Цу ип; току холостого хода ^ %; напряжению короткого замыкания ик, %; потерям короткого замыкания ЛРкз; потерям холостого хода ЛР^) вычисляются сопротивления и проводимости трансформатора.

Шаг 2. Вычисляются собственные и взаимные сопротивления обмоток трансформатора.

Шаг 3. Заполняется матрица сопротивлений и составляется матрица инциденций (соединений) М.

Шаг 4. Вычисляется матрица узловых проводимостей размерностью 7 х 7:

Рис. 2. Схема замещения сети 2К-полюсниками:

Ht — 2К-полюсник трансформатора; HL — 2К-полюсник линии электропередачи; Hz — 2К-полюсник повреждения; Hs — 2К-полюсник нагрузки

Fig. 2. Replacement scheme of the network with 2K-poles:

Ht — 2K-transformer pole; HL — 2K-power line pole; Hz — 2K-damage pole; Hs — 2K-load pole

Объединяем 2К-полюсники места повреждения (Az), нагрузки линии (AL) и трансформатора (А^):

АЕ = At • ALzs + Bt • CLzs; ВЕ = At • BLzs + Bt • DLzs;

СЕ = а • ALzs + Dt • CLzs; DE = а • BLzs + Dt • DLzs.

После объединения всех 2К-полюсников задаем вектор-столбец напряжений Цп на входе трансформатора и определяем векторы напряжений в конце на выходе нагрузки Цк:

где М — транспонированная матрица инциденций.

Шаг 5. Эквивалентируется матрица Y относительно 7-го узла и получается матрица Ye размерностью 6 х 6.

Шаг 6. Матрица Ye разделяется на 4 блока относительно входа и выхода трансформатора (Ye11, Ye12, Ye21, Ye22), которые представляют собой параметры 2К-полюсника трансформатора в форме «Y».

Шаг 7. Вычисляются параметры 2К-полюсника в форме «Н».

Каждый параметр представляет собой матрицу размерностью 3 х 3.

Параметры 2К-полюсника линии электропередачи вычисляются по методике [12]. Только ёмкостная проводимость ВС учитывает суммарную длину электрически связанных линий, подключенных к трансформатору. В месте повреждения изоляции включаем сопротивления между фазами и землёй. По этим сопротивлениям находим проводимости и заполняем матрицу проводимостей, затем записываем параметры 2К-полюсника повреждения.

Параметры 2К-полюсника нагрузки вычисляем по присоединённой мощности, через которую находим и заполняем матрицу проводимостей Ys.

На схеме замещения сети 2К-полюсниками (рис. 2) на входе и выходе каждого элемента сети обозначим напряжения и токи.

Эти же напряжения будут на входе нагрузки и в месте повреждения Цк = Ц = ЦЬ. При изменении переходного сопротивления в месте повреждения будет изменяться параметр Yz, что в итоге приводит к изменению напряжений всех фаз.

В качестве примера рассмотрим однофазное замыкание на землю на линии длиной 15 км, выполненной проводом АС-70 с удельным сопротивлением R0 = 0,412 Ом/км, Х0 = 0,432 Ом/км. Линия подключена к трансформатору ТМН-4000/35. К линии подключена нагрузка с сопротивлением 50 + 50i Ом. Переходное сопротивление изменяется от 0 до 1 МОм. Вычисления производились в математическом пакете Mathcad. Часть алгоритма представлена ниже.

21:= 0.1 + Д 20:= 0.3 + j3; к := 1; Ц:= 35е3; 5 := 15 deg.

( к • и • ехр (5) А Е„ := к •и • ехр (5-120 deg) Кк • и • ехр (5 +120 deg)у

(2Z1 + Z0) (Z0 — Z1) (Z0 — Z1)

(Z0 — Z1) (2Z1 + Z0 ) (Z0 — Z1)

(Z0 — Z1) (Z0 — Z1) (2Z1 + Z0 )

Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью

26.Защиты от замыкания на землю в сетях с изолированными или заземленными через дугогасящие реакторы нейтралями . Устройство общей неселективной сигнализации от замыкания на землю.

В сетях с изолированной нейтралью однофазные замыкания на землю сопровождаются небольшими токами (несколько десятков ампер).

Ток однофазного КЗ определяется емкостью линий относительно земли.

Если нейтраль трансформатора заземлить через дугогасящий реактор эти токи можно значительно уменьшить. В связи с этим при выполнении токовой защиты возникают трудности. Поэтому используют защиты, действующие от токов переходных процессов при замыканиях на землю, а также, реагирующие на высшие гармоники токов замыкания на землю.

Распределенные емкости фаз относительно земли в схеме замещения заменяют конденсаторами. Место их присоединения не влияет на емкостный ток, так как сопротивление линии много меньше емкостного сопротивления фаз относительно земли.

При анализе однофазного КЗ не учитывают токи нагрузки в линии. При этом фазные напряжения равны ЭДС фаз источника.

Система векторов полностью симметрична.

Напряжение нейтрали системы относительно земли равно 0. Емкостные токи опережают фазные напряжения на .

При замыкании фазы на землю в сетях с изолированными нейтралями напряжения фаз относительно земли изменяются, а относительно нейтрали остаются неизменными.

Например, при металлическом замыкании на землю фазы А она получает потенциал земли ( = 0). Н апряжения двух других фаз и нейтрали N относительно земли становятся напряжениями относительно фазы А

Так как междуфазные напряжения остаются при этом неизменными, то напряжения неповрежденных фаз В и С относительно земли повышаются раз.

Систему двух векторов и можно разложить на составляющие прямой и нулевой последовательностей.

Замыкания на землю обычно происходят через переходные активные сопротивления. При этом напряжение:

— поврежденной фазы относительно земли не снижается до нуля;

— неповрежденных фаз относительно земли становятся больше фазного, но меньше междуфазного.

— напряжение смещения нейтрали и напряжение нулевой последовательности меньше фазного.

Это уменьшение характеризуется коэффициентом полноты замыкания на землю: β = ·

Одновременно с изменением фазных напряжений изменяются и полные фазные токи. Токи неповрежденных фаз замыкаются через точку и поврежденную фазу. Возникает ток .

При металлическом замыкании на землю ток в емкости поврежденной фазы С_А отсутствует, так как напряжение поврежденной фазы относительно земли равно нулю. Токи , определяются напряжениями фаз В и С относительно земли.

Для практических расчетов тока воздушных и кабельных линий пользуются упрощенными формулами

где U — линейное напряжение, кВ; l — длина электрически связанной сети, км.

Токи , и проходят на участке между источником питания и местом присоединения конденсаторов эквивалентной схемы.. Они не содержа n токов нулевой.

На участке между точкой повреждения и местом присоединения конденсаторов проходит только ток . Поэтому здесь проходит ток нулевой последовательности

Устройство общей неселективной сигнализации

от замыкания на землю.

Замыкание на землю одной фазы в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью не является аварией. Потребители, включенные на междуфазные напряжения, продолжают нормально работать. Поэтому защита от замыкания на землю в большинстве случаев действует на сигнал.

В сетях простой конфигурации применяются устройства, контролирующие состояние изоляции.

Применяются две схемы.

Первая схема состоит из трех реле минимального напряжения, включенных на напряжения фаз относительно земли

Вторая — из одного максимального реле напряжения, включенного на напряжение нулевой последовательности. Устройство сигнализации обычно подключается к трансформаторам напряжения, установленным на шинах.

Последствия ОЗЗ

Основная идея использования изолированной нейтрали – это уменьшение тока однофазного замыкания на землю. Однако такой подход имеет и свои последствия ОЗЗ.

На первый взгляд, перевод сети на изолированную нейтраль решает вопрос о надежности работы сети в режиме ОЗЗ, но в реальности имеются негативные моменты при использовании изолированной нейтрали.

Негативные последствия ОЗЗ

1. Ток однофазного замыкания на землю не равен нулю, он существенно меньше тока однофазного короткого замыкания в сети с глухозаземленной нейтралью и равен он емкостному току линий. Единственным путем протекания тока однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью является емкостная связь между фазными проводами линий и землей. В зависимости от разветвленности сети емкостной ток может находиться в пределах от 0,1 до 500 ампер. Что достаточно, чтобы представлять опасность для животных и людей, находящихся рядом с местом замыкания, по этой причине данные замыкания нужно выявлять и отключать, так же, как это делается и в сетях с глухозаземленной нейтралью.

2. Замыкание на землю очень редко носит металлический характер(когда фаза замыкается с землей наглухо). В большинстве случаев возникает дуговое замыкание на землю, которое может носить прерывистый характер (из-за неустойчивости горения дуги в месте замыкания, дуга может прерываться и потом снова возобновляться). В таком случае, в процессе дугового замыкания возникают перенапряжения между элементами подключенными к фазам сети и землей, превышающие в 2-4 раза номинальное фазное напряжение. Оборудование в сети с изолированной нейтралью рассчитано, на длительную работу максимум только на линейное напряжение. Изоляция в процессе замыкания может не выдержать таких перенапряжений и возможны возникновения пробоя изоляции в любой другой точке сети и тогда замыкание развивается в двойное короткое замыкание на землю.

3. В процессе развития и ликвидации ОЗЗ в трансформаторах напряжения возникает эффект феррорезонанса, что с высокой вероятностью приводит к их преждевременному выходу из строя.

Учитывая все выше изложенные факторы, данные замыкания должны идентифицироваться релейной защитой, и поврежденная линия должна селективно отключаться.

Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью

Отыскание земли в сети с изолированной нейтралью

STUDY OF SINGLE-PHASE EARTH FAULT IN ELECTRICAL NETWORKS OF 6-35 KV WITH AN ISOLATED NEUTRAL

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-35 КВ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ»

Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью

Последствия ОЗЗ

Негативные последствия ОЗЗ

Рубрики

Добавить комментарий Отменить ответ