Растеканиетока в земле при замыкании
Призамыкании на землю через грунт начинает протекать аварийный ток IЗ, которыйкоренным образом изменяет состояние электроустановок с точки зрения еебезопасности. При этом появляются напряжения между корпусамиэлектрооборудования и землей, а также между отдельными точками поверхностиземли, где могут находиться люди.
/>
Рис. 11.2.Растекание тока в земле через полусферический заземлитель
Припротекании тока на элементарном участке dx (рис. 11.2) создается падениенапряжения dv (принят полусферический заземлитель).
dv = I3 * dr; dr =
/> * dl =
/> * dx ; dv =
I3 * /> * dx, /> /> /> S
2/>x2
2/>x2
где /> – удельноесопротивление грунта;
S = 2/>х2 –сечение полусферы.
Определимразность потенциалов между точкой А с координатой Х и точкой, где потенциал />т.е. />:
/>
/> Тогда
/>
Этоуравнение гиперболы (см. рис. 11.2).
Максимальноепадение напряжения будет у заземлителя, а более удаленные точки грунта, имеябольшое поперечное сечение, оказывают меньшее сопротивление току IЗ.Если поместить точку А на поверхность электрода на расстоянии ХЗ отцентра, то ее потенциал будет равен
/>= U3 = I3 * />/ 2/>X3 = I3R3,
где R3– сопротивление растеканию тока.
Это естьнапряжение электрода относительно земли. Материал заземления – металл.Он имеет малое удельное сопротивление, поэтому падение напряжения назаземлителе ничтожно мало. Корпус электроустановки, заземленной через этотзаземлитель, будет иметь тот же потенциал, если пренебречь падением напряженияв сопротивлении соединительных проводов. Из экспериментов выяснено, что нарасстоянии 20 метров от заземлителя потенциал практически равен нулю.
Напряжениешага Uш (В) – есть напряжение междудвумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, накоторых одновременно стоит человек. При этом длина шага а принимается равной0,8 м.
/>
где /> – коэффициентшага.
Такимобразом, если человек удален на расстояние более 20 м от заземлителя,коэффициент b практически равен нулю, шаговое напряжение UШ = 0,т.е. с удалением от заземлителя UШ уменьшается.
Напряжениеприкосновения Uпр(В) есть напряжение между двумяточками цепи тока, которых одновременно касается человек, или разностьпотенциалов рук и ног.
UПР=/>Р-/>Н,
где />Р, />Н –потенциалы рук и ног относительно земли.
/>
Рис. 11.2.Схема напряжения прикосновения к заземленным токоведущим частям
При пробоена корпус заземлитель и связанные с ним элементы оборудования получаютнапряжение относительно земли UЗ=IЗRЗ,следовательно, руки человека, касаясь корпусов в любом месте, получают этотпотенциал:
/>Р = U3 = I3R3 =
I3/> . />
2/> * x3
Потенциалног определяется формой потенциальной кривой при растекании тока и удалением отзаземлителя:
/>Н =
I3/> , />
2/> * x
следовательно,
/>
где /> –коэффициент прикосновения для полусферических заземлителей.
При расстоянииХ = />(практическиХ = 20 м) напряжение прикосновения имеет наибольшее значение(точка А, рис. 11.2) UПР=/>З, приэтом />=1. Это наиболееопасный случай прикосновения. При наименьшем значении х, когда человек стоитнепосредственно на заземлителе, UПР = 0; /> = 0.Это безопасный случай. При других значениях х в пределах 0–20 м Uпрплавно возрастает от 0 до />З, а />от0 до 1.
Анализусловий опасности в трехфазных сетях
Анализусловий опасности трехфазных электрических сетей практически сводится копределению величины тока, протекающего через человека, и к оценке влиянияразличных факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемысамой сети, режима ее нейтрали, изоляции токоведущих частей от земли и т.п.
Втрехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью силу тока (А),проходящего через тело человека при прикосновении к одной из фаз сети в периодее нормальной работы (рис. 11.3), определяют следующим выражением вкомплексной форме:
IЧ = UФ/RЧ + Z/3,
где Z –комплекс полного сопротивления одной фазы относительно земли.
/> 1000 B
/> Рис. 11.3. Схема сети с изолированной нейтралью
Еслиемкость проводов относительно земли мала, т.е. С = 0, а сопротивленияизоляции фаз относительно земли равны R1 = R2 = R3 = R,то ток через человека будет равен
I4 =
3UФ . />
3RЧ + R
При хорошейизоляции (R = 0,5 МОм) ток имеет малое значение и такоеприкосновение неопасно. Поэтому очень важно в таких сетях обеспечивать высокоесопротивление изоляции и контролировать ее состояние для своевременногоустранения возникших неисправностей. Если в сети имеется большая емкостьотносительно земли (разветвленные кабельные линии), то однофазное прикосновениебудет опасным, несмотря на хорошую изоляцию проводов.
/>,
где Хс– емкостное сопротивление, равное 1//>c, Ом;
с – емкостьфаз относительно земли.
В сетях сизолированной нейтралью особенно опасно прикосновение к исправной фазе призамыкании на землю любой другой фазы, например второй (рис. 11.3). В этомслучае человек включается на полное линейное напряжение.
/>.
В сетях сзаземленной нейтралью сопротивление заземления нейтрали RЗ оченьмало по сравнению с сопротивлением утечек R. Поэтому ток, протекающий черезчеловека, при прикосновении определяется фазным напряжением сети UФ,сопротивлением пола и обуви RПО и сопротивлением заземления нейтрали RЗ(рис. 11.4).
IЧ= UФ/RЧ + RПО + RЗ.
/>
Рис. 11.4.Схема сети с заземленной нейтралью
Отсюдаследует, что прикосновение к фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью впериод нормальной ее работы более опасно, чем прикосновение к фазе нормальноработающей сети с изолированной нейтралью.
Приаварийном режиме работы, когда одна из фаз сети замкнута на землю черезотносительно малое сопротивление RПК (фаза 2), и прикосновенийчеловека к одной из двух других фаз, человек оказывается приблизительно подфазным напряжением (Rз мало, рис. 11.5). Это одно изпреимуществ сетей с заземленной нейтралью с точки зрения безопасности.
/>
Рис. 11.5.Векторная диаграмма при замыкании на землю
При анализесетей напряжением выше 1000 В следует отметить эти сети имеют большуюпротяженность, обладают значительной емкостью и высоким значением сопротивленияизоляции. Поэтому в этих сетях утечкой тока через активное сопротивлениеизоляции можно пренебречь и учитывать только утечку тока через емкость фазыотносительно земли. Следовательно, прикосновение к этим сетям является опаснымне зависимо от режима нейтрали.
Всоответствии с ПУЭ сети напряжением 6–35 кВ выполняются с изолированнойнейтралью или с заземлением нейтрали через реактивную катушку с цельюуменьшения тока замыкания на землю.
Сетинапряжением 110 кВ и выше выполняют с заземлением нейтрали.
Выбор схемысети, а следовательно и режима нейтрали источника тока производится, исходя изтехнологических требований и из условий безопасности.
Потехнологическим требованиям при напряжении до 1000 В предпочтение отдаетсячетырехпроводной сети, поскольку она позволяет использовать два рабочихнапряжения: линейное и фазное. По условиям безопасности выбор одной из двухсистем производится с учетом выводов, полученных при рассмотрении этих сетей.
Сети сизолированной нейтралью целесообразно применять при условии хорошего уровняподдержания изоляции и малой емкости сети. (сети электротехническихлабораторий, небольших предприятий и т.д.).
Сети сзаземленной нейтралью следует применять, где невозможно обеспечить хорошуюизоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среды, большихемкостных токов и т.д.). Примером таких сетей являются крупные современные предприятия.
Выбор схемысети напряжением выше 1000 В рассмотрен ранее.
Эффективностьспособов ограничения перенапряжений в сетях 6–10 кВ при замыканиях фазы наземлю»
растеканиеток земля фаза
В условияхпостоянного ухудшения технического состояния распределительных сетей из-заотсутствия необходимых средств на своевременную замену и качественный ремонтповрежденного электрооборудования все острее становится проблема поддержания надостаточно необходимом уровне надежности работы систем электроснабжения потребителейэлектрической энергии. Являясь наиболее протяженными, распределительные сетизачастую работают в весьма тяжелых условиях загрязнения, увлажнения, частыхдинамических и термических перегрузок, при этом средняя продолжительностьэксплуатации большей части основного электрооборудования этих сетей значительнопревышает нормативные сроки службы.
Все этоприводит к заметному увеличению повреждаемости электрооборудования сетей попричинам различных дефектов, в том числе развивающихся под действием эксплуатационногонапряжения.
Наибольшуюопасность представляют дуговые перенапряжения, возникающие в сети приперемежающемся (неустойчивом) характере горения дуги в месте пробоя фазнойизоляции на землю. Таким образом, основным направлением мероприятий по повышениюнадежности работы сетей среднего напряжения является предотвращениекоммутационных и, особенно, дуговых перенапряжений.
Всложившихся условиях эффективное решение задачи существенного повышения уровнянадежности работы распределительных сетей может быть найдено только вкомплексном подходе к решению этой проблемы.
С однойстороны, необходимо идти по пути постепенной замены электрооборудования сизношенной изоляцией на новое, для которого большинство внутреннихперенапряжений не будут опасны в такой степени, а с другой – принять меры попредельному снижению всех электрических воздействий на ослабленную изоляцию,создав условия для продления срока эксплуатации состарившегосяэлектрооборудования.
Повышениенадежности работы распределительных сетей может быть достигнуто путемсущественного ограничения внутренних перенапряжений за счет оптимизации режимазаземления нейтрали. Режим нейтрали электрической сети высокого напряженияявляется важнейшим фактором, определяющим характер эксплуатацииэлектрооборудования, влияющим на выбор изоляции и организацию релейной защиты.Этот режим определяет переходные электромагнитные процессы и связанные с нимиперенапряжения, условия электробезопасности при замыканиях на землю итребования к заземляющим устройствам электроустановок.
Основнымдостоинством сетей с изолированной нейтралью является высокая степеньнадежности электроснабжения потребителей электрической энергии при относительномалых расходах на резервирование, поскольку при однофазных замыканиях на землю(наиболее частый вид повреждения) сеть может оставаться в работе длительноевремя (до четырех часов), достаточное для отыскания и устранения местаповреждения. Однако при работе сети с изолированной нейтралью однофазныезамыкания на землю неизбежно сопровождаются возникновением специфических дляэтого режима перенапряжений, к основным из которых относят дуговыеперенапряжения. Такие перенапряжения существуют в виде переходных процессов приперемежающейся дуге и опасны для электрооборудования высокими кратностями и своейпродолжительностью.
Возникновениеперенапряжений при однофазных дуговых замыканиях на землю происходит за счетсмещения нейтрали сети, что приводит к возрастанию напряжений на здоровых фазахдо линейных. Наложенная на установившееся значение напряжения высокочастотнаясоставляющая переходного процесса существенно повышает кратность дуговыхперенапряжений. Это можно увидеть на рис. 1. При замыкании фазы С на землюпоявляется напряжение на нейтрали U0, рост которого в процессемногократного зажигания и гашения дуги тока замыкания приводит к постепенномунарастанию (эскалации) перенапряжений в сети.
/>
/>
/>
Рисунок 1 –Замыкание фазы С на землю и погасание дуги при первом переходе через «нуль» токавысокочастотных колебаний (C=3мкФ, IC=10A)
Поскольку внастоящее время отсутствуют надежные средства защиты электрооборудования сетейсобственных нужд от последствий однофазных замыканий на землю, то одно из успешныхрешений данной проблемы может быть найдено путем оптимизации управления режимомнейтрали, обеспечивающим максимальное ограничение амплитуды и длительности всехвозможных повышений напряжения и снижение до минимума тепловых потерь в местепробоя изоляции.
Определениеосновных факторов, которые влияют на характер переходных процессов и величинуперенапряжений при однофазных замыканиях на землю, производилось сиспользованием математической модели, разработанной на кафедре «Электрическиестанции» Донецкого национального технического университета. Она позволяетмоделировать глухое замыкание фазы на землю и через перемежающуюся дугу, спогасанием ее при переходе через нуль высокочастотной составляющей (теорияПетерсена) или составляющей тока промышленной частоты (теория Петерса иСлепяна), а также многократный пробой изоляции при различных значенияхпараметров кабельной сети, трансформаторов, двигательной нагрузки и режимаработы нейтрали сети. Пользуясь методом контурных токов, для схемы замещениясобственных нужд получена система дифференциальных уравнений 50-го порядка,которая численно интегрируется неявным методом Эйлера, обладающим повышеннойчисленной устойчивостью, общее выражение которого на каждом i-ом шаге расчета hвыглядит следующим образом:
/>
где /> – векторискомых переменных;
/> – векторначальных приближений;
/> – текущеевремя расчета;
/> – количестворешаемых уравнений.
Полученнаясистема линейных алгебраических уравнений, записанная относительно вектораискомых переменных решается на каждом шаге методом Гаусса:
/>
где A – матрицатекущих коэффициентов размером />;
B – вектор-столбецначальных приближений и свободных членов системы уравнений.
Анализполученных результатов позволяет сделать вывод о том, что наличие особенностейв характере переходных процессов в сети с резистивно заземленной нейтралью, гдечастотные параметры тока и напряжения могут меняться в широких пределах, можетбыть причиной того, что широко распространенные в настоящее время в сетяхсобственных нужд электростанций реле РТЗ-51 (РТЗ-50, РТ-40/0,2) в условияхчасто повторяющихся пробоев, так называемых клевков, не успевают успешносработать, и могут находиться в таком состоянии длительное время даже прибольших токах замыкания на землю. Хотя и небольшие по величине, но длительнодействующие в этом случае перенапряжения могут вызвать повреждениеэлектрооборудования сети. Исходя из изложенного, можно заключить, чторезистивное заземление нейтрали сети собственных нужд электростанций неисключает возможности повреждения электрооборудования в условиях неустойчивогогорения дуги, что и подтверждается в эксплуатации.
К числунедостатков резисторного заземления нейтрали сети 6 кВ следует также отнестинизкую термическую стойкость бэтелового резистора при его величине 100–400 Ом,так как допустимая длительность замыкания при этом не превышает 1,2 минуты. Поистечении этого времени присоединительный трансформатор, в нейтраль котороговключен резистор, должен быть отключен и сеть переводится в режим сизолированной нейтралью со всеми присущими ей недостатками.
Самымраспространенным в настоящее время методом предотвращения аварийных последствийот однофазных замыканий в рассматриваемых сетях является заземление нейтралисетей через настроенные индуктивности (ДГК), которые, сохраняя преимуществасетей с изолированной нейтралью, призваны улучшить условия работыэлектрооборудования при однофазных замыканиях на землю. Такое улучшениепредполагается за счет существенного снижения скорости восстановлениянапряжения на поврежденной фазе после погасания дуги и уменьшения тока в местезамыкания на землю до уровня активной составляющей и высших гармоник.Вследствие этого, происходит самопроизвольное погасание дуги, а, следовательно,сокращение объемов разрушений, связанных с термическим действием заземляющейдуги, а также снижением кратности перенапряжений до безопасной величины, таккак появляются пути для истекания на землю статических зарядов с емкостиэлементов сети здоровых фаз. Однако для достижения таких результатов степеньрасстройки катушки не должна превышать пределов />.
Приустановке в сетях 6–35 кВ катушки снижается скорость восстановления напряженияна больной фазе после погасания дуги. При точной настройке катушки в резонансвремя восстановления напряжения до номинального составляет несколько секунд. Заэто время прочность изоляции в месте повреждения успевает восстановиться. Ноэтот процесс имеет и отрицательные стороны, потому что все это время наздоровых фазах держится напряжение порядка (1,9–2,3) Uф. Относительнаядлительность существования таких перенапряжений может привести к пробоюизоляции в этих фазах, особенно в старых сетях с плохой изоляцией.
В реальныхсетях настроить катушку точно в резонанс невозможно, так как индуктивностькатушки регулируется дискретно. Допускается расстройка катушки v
При наличиинесимметрии настройка установленной в сети ДГК в резонанс ведет к резкомуувеличению напряжения смещения нейтрали в нормальном режиме работы сети. Причемнесимметрия емкостей фаз относительно земли сильнее влияет на величину смещениянейтрали, чем несимметрия активных сопротивлений изоляции.
На основепроведенных исследований кафедрой «Электрические станции» Донецкогонационального технического университета было предложено для устранениявыявленных недостатков, вызванных смещением нейтрали сети и длительным существованиемповышенных напряжений в режимах замыкания фазы на землю, параллельно ДГКподключить через контактор резистор. Сопротивление резистора выбирается таким,чтобы напряжение несимметрии не превышало допустимого, а величина идлительность перенапряжений были минимальными. Для того чтобы резистор неперегревался большими токами при устойчивом однофазном замыкании он отключаетсяс помощью контактора с выдержкой времени 0,5 с при превышении напряжениянулевой последовательности 20% от номинального.
Из всегоразнообразия направлений работы по совершенствованию системы компенсацииемкостных токов на землю к практической реализации оказались приемлемыми иполучили широкое распространение ДГК типа ЗРОМ со ступенчатым регулированиеминдуктивности катушки и плунжерные ДГК с плавным регулированием индуктивности.В первом случае регулирование осуществляется путем переключения ответвлений нарабочей обмотке ДГР. Шаг регулирования по току для таких аппаратов составляетне менее 10% от полного тока катушки. Переключение отпаек производится тольковручную при полностью снятом напряжении. Следовательно, в современных условияхдефицита мощности и наличия графика аварийного отключения электроприемников прииспользовании таких ступенчато регулируемых дугогасящих аппаратов возникновениезначительных расстроек компенсации является неизбежным.
Во второмслучае регулирование ДГК осуществляется за счет плавного изменения величинывоздушного зазора между подвижными частями магнитопровода (плунжерами). Такиекатушки обладают линейной намагничивающей характеристикой во всех режимахработы сети. Эксплуатируются, как правило, в блоке с устройствамиавтоматической регулировки компенсации и обеспечивают скорость регулирования потоку в пределах 0,25–2 А/с.
В качестверегуляторов используют беспоисковые, изготовленные, как правило, кустарнымспособом устройства, основанные на принципе фазовой автоподстройки частотыконтура нулевой последовательности и рабочего напряжения сети. Регуляторы неимеют системы контроля выхода объекта регулирования в область резонанса и неимеют обратной связи по степени настройки катушки. Если учесть, что точностьнастройки в значительной мере зависит от суммарной емкости всей сети,длительных и случайных изменений состояния изоляции электрооборудования, большогоколичества возможных параметрических возмущающих факторов и т.д., которыетребуют периодического вмешательства обслуживающего персонала в системурегулирования, то становится очевидным, что в условиях эксплуатации контрольстепени настройки катушки значительно затруднен, а высокая точность настройкимало вероятна.
Предлагаетсятакже повышение надежности работы сетей собственных нужд 6 кВ электростанций засчет перевода всех возникающих в системе собственных нужд однофазных замыканийна землю в глухие замыкания. Для этой цели следует подключить между сборнымишинами 6 кВ и землей три однополюсных выключателя с индивидуальным приводом иуправлением (рис. 2).
Привозникновении любого вида однофазного замыкания на землю с помощью устройствавыбора поврежденной фазы (УВПФ) происходит автоматическое включениесоответствующего шунтирующего однофазного выключателя (КМ1-КМ3), соединенного сземлей, и тем самым шунтирующего поврежденную фазу. Устройство выбораповрежденной фазы срабатывает с выдержкой времени порядка 0,5 с, отстроенной отвремени действия защит на отходящих присоединениях. Пусковой орган УВПФсрабатывает при условии возникновения на трансформаторе TV напряжения 3Uо,превышающего заданную уставку, и при снижении одного из фазных напряжений дозаданного уровня подает команду на включение соответствующего шунтирующеговыключателя (КМ1-КМ3).
/>
Рисунок 2 –Принципиальная схема ограничения перенапряжений и перевода дуговых замыканий вглухие
Ограничениеперенапряжений в системе собственных нужд осуществляется за счет подключения ксборным шинам нелинейных оксидно-цинковых активных сопротивлений типа ОПН-КС-6/47.Последние обеспечивают глубокое ограничение перенапряжений до уровня 2Uф.Однако их недостатком является низкая термическая стойкость, так как допустимоевремя работы составляет порядка 2 с в режиме однофазного замыкания на землю всети 6 кВ. В связи с этим предложено в цепи нейтрали фазных ОПН, соединенных взвезду (рис. 1), подключить однополюсный выключатель, через которыйпроисходит соединение нейтрали ОПН с землей. При этом между шунтирующимивыключателями КМ1-КМ3 и выключателем нейтрали ОПН КМ0 выполняется блокировка,которая при включении любого из шунтирующих выключателей автоматическиотключает выключатель нейтрали КМ0 и переводит два последовательно соединенныхОПН на подключение к линейному напряжению, чем ограничивается их время работыпри однофазном замыкании на землю.
Подавлениеперенапряжений в сети с момента начала горения дуги до момента шунтированияповрежденной фазы однополюсным контактором (КМ1-КМ3) успешно можно осуществлятьограничителями перенапряжений типа ОПН, включенными по предлагаемой схеме (рис. 1)для осуществления термостабильности. Это позволяет отказаться от установки всети дополнительного оборудования (присоединительного трансформатора ибэтеловых резисторов) и, кроме того, реализация такого технического решенияограничивает длительность существования дуговых замыканий и сопутствующих имперенапряжений временем порядка 0,5 с до момента включения шунтирующегоконтактора.
В условияхотсутствия в настоящее время надежных средств защиты сетей 6кВ собственных нуждэлектростанций от последствий однофазных замыканий на землю, ведется поискэффективного решения проблемы повышения надежности работы электрооборудования,заключающегося в оптимизации и управлении режимом нейтрали сети для обеспечениямаксимального ограничения амплитуды и длительности всех возможных вэксплуатации повышений напряжения и снижения тепловых потерь в месте пробояизоляции. Для решения поставленной задачи наиболее рациональным являетсяиспользование математической модели, которая позволяет оценить возможныйуровень перенапряжений в сети с учетом ее реальных параметров, а такжеэффективность применения того или иного технического решения.
Особенностьюмодели является возможность анализа однофазных глухих и дуговых замыканий наземлю не только вблизи сборных шин, но и в индуктивных обмотках двигателей,трансформаторов, а также замыканий при наличии смещения нейтрали, вызванногонесимметрией нагрузки. На рис. 3 приведена схема замещения сетисобственных нужд электростанции и стрелками показаны пути протекания токов внормальном режиме. Рассматриваемая сеть представлена сосредоточеннымипараметрами: фазными и междуфазными емкостями и активными сопротивлениями,взаимоиндукцией между фазами. Источник питания и специальный присоединительныйтрансформатор включены в схему соответствующими фазными индуктивностямирассеяния и активными сопротивлениями. Высоковольтные двигатели введены в схемузамещения фазными сверхпереходными индуктивностями рассеяния и активнымисопротивлениями. В нейтраль присоединительного трансформатора включенытокоограничивающий резистор и реактор. Цепь замыкания фазы на землю в обмоткедвигателя имитируется емкостью и активным сопротивлением дуги. Схемаописывается системой дифференциальных уравнений относительно неизвестных контурныхтоков и напряжений в узлах. В операторной форме эта система имеет вид:
/>
где р – оператордифференцирования
К этимуравнениям необходимо добавить также дифференциальные уравнения, записанные длянапряжений на емкостях. Эти уравнения имеют вид:
/>
/>
Рисунок 3 –Схема замещения сети собственных нужд электростанции
Анализподобных режимов с помощью описанной модели позволит оценить работоспособностьразличных видов защит от замыканий на землю, выбрать такой режим работынейтрали, при котором перенапряжения будут минимальными, а также определитьпредельную длительность существования дугового замыкания из условия термическойстойкости разрядников типа ОПН.
В случаерезистивного заземления нейтрали эта математическая модель позволяет не толькооценить ожидаемую кратность перенапряжений, но и, исходя из поставленныхусловий, выбрать значение номинала заземляющего резистора, что в свою очередьявляется весьма непростой задачей.
Низкоомноерезистивное заземление нейтрали призвано создать ток при однофазном замыкании вдесятки и даже сотни ампер и, естественно, сочетается с устройством релейнойзащиты, действующей на немедленное отключение поврежденного присоединения.Величина тока в месте замыкания выбирается исходя из требуемой чувствительностиработы устройств релейной защиты. Проведенные исследования показывают, чтотакой режим заземления нейтрали обоспечивает достаточно глубокое (до 2,2–2,4Uф) ограничение перенапряжений и сокращает до минимума время их воздействия.
/>
/>
/>
Рисунок 4 –Замыкание фазы С на землю и погасание дуги при первом переходе через «нуль» токавысокочастотных колебаний (RD=100 Ом, С =3 мкФ, IC= 9 А)
Ограничениеперенапряжений происходит за счет создания пути стекания зарядов емкостейздоровых фаз на землю через активное сопротивление, включенное в нейтральспециального присоединительного трансформатора.
В работепредполагается дополнить схему замещения для более точного моделированияпроцессов, протекающих при однофазных замыканиях на землю. Это в свою очередьповлечет увеличение количества дифференциальных уравнений, но при этом появитсявозможность учитывать токи от двигателей собственных нужд в месте замыкания.Учет влияния двигателей позволит более выбрать уставки срабатывания релейнойзащиты для ее надежного и селективного действия при возникновении повреждения.
Кроме этогоналичие в схеме нелинейных элементов, например, оксидно-цинковых активныхсопротивлений (ОПН) и измерительного трансформатора напряжения с нелинейнойхарактеристикой, приводит к необходимости учета их параметров, которые являютсяфункциями от величин, зависящих от режима работы системы. В программе этинелинейные характеристики задаются с помощью условных операторов, реализующихтаким образом кусочно-линейную аппроксимацию. Это не может не привести кнекоторой погрешности при проведении исследований. Поэтому в работе такжеставится задача аппроксимации нелинейных характеристик с помощью методанаименьших квадратов, что в большей мере отвечает физике протекающих в схемепроцессов.
Однако наэтом перечень нерешенных вопросов не исчерпывается, так как при выборе режиманейтрали для каждой конкретной сети должны учитываться ее специфическиеособенности, в частности: ее параметры, состояние изоляции, категорияпотребителей, наличия средств защиты от замыканий на землю, требования кэлектробезопасности и т.д. Именно поэтому появляются новые перспективыисследования в работе.
Выводы
1. Основнойпричиной высокой повреждаемости электрооборудования в сетях среднего классанапряжения являются дуговые перенапряжения, возникающие при перемежающемсяхарактере горения дуги в месте пробоя фазной изоляции на землю.
2. Проблемаповышения надежности работы распределительных сетей напряжением 6–10 кВскладывается из целого комплекса задач, эффективное решение которых может бытьнайдено для каждой конкретной сети индивидуально с учетом характерных ееособенностей на основе комбинированного использования средств релейной защиты,совершенствования режима заземления нейтрали, применения ограничителей серии ОПНс разными порогами ограничения и системы быстрого и автоматическогошунтирования поврежденной фазы.
3.Эффективное решение проблемы повышения надежности работы распределительныхсетей напряжением 6–10 кВ может быть найдено на основе проведения большого объеманаучных и экспериментальных исследований.
Литература
1. Циркуляр Ц-01–88. Оповышении надежности сетей 6кВ собственных нужд энергоблоков АЭС.-М., 1988.
2. Циркуляр Ц-01–97. Оповышении надежности сетей 6кВ собственных нужд энергоблоков АЭС.-М., 1997.
3. Сивокобыленко В.Ф., Лебедев В.К.,Махинда Сильва. Анализ процессов дуговых замыканий на землю в сетях собственныхнужд ТЭС и АЭС.-Сб.научн. трудов ДонГТУ. Серия: Электротехника и энергетика, вып.17: – Донецк: ДонГТУ, 2000, с. 129–133.
4. Подъячев В.Н., Плессер М.А.,Беляков Н.Н., Кузьмичева К.И. Глубокое ограничениеперенапряжений при замыканиях на землю в сети собственных нужд ТЭС.-Энергетик,1999, №2, с. 20–21.
5. Сивокобыленко В.Ф., Лебедев В.К.,Махинда Сильва. Математическая модель для исследования переходных процессов призамыкании фазы на землю в сетях 6–10 кВ. – Сб.научн. трудов ДонГТУ. Серия:Электротехника и энергетика, вып. 4: – Донецк: ДонГТУ, 1999, с. 221–226.
6. Сивокобыленко В.Ф., Лебедев В.К.,Махинда Сильва. Анализ процессов дуговых замыканий на землю в сетях собственныхнужд ТЭС и АЭС. – Сб. научных трудов ДонГТУ. Серия: Электротехника иэнергетика, вып. 17: – Донецк: ДонГТУ, 2000. С. 129–133.
7. Сивокобыленко В.Ф., Лебедев В.К.,Махинда Сильва. Управление режимом нейтрали 6 кВ при замыкании фазы на землю.Электроэнергетика и преобразовательная техника: Вестник Харьковскогогосударственного политехнического университета. Сборник научных трудов. Выпуск127. – Харьков: ХГПУ. 2000. С. 91–96.
8. Зильберман В.А., Эпштейн И.М.и др. Влияние способа заземления нейтрали сети собственных нужд блока 500 МВ наперенапряжения и работу релейной защиты // Электричество. – 1987. – №12. –С. 52–56.
9. Лихачев Ф.А. Перенапряженияв сетях собственных нужд // Электрические станции. – 1983. – №10. – С. 37–41.