АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЗАЩИТЕ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С КОМБИНИРОВАННЫМ ЗАЗЕМЛЕНИЕМ НЕЙТРАЛИ

4 августа 2010

Пашковский С.Н. Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30

В настоящее время имеется тенденция к пересмотру режимов заземления нейтрали в электрических сетях среднего напряжения (35 кВ и ниже). В частности, в ряде работ [1,2] предложено использовать заземление нейтрали через параллельно соединенные дуго-гасящий реактор и высоковольтный резистор. Такой режим заземления нейтрали называют комбинирован-ным. При комбинированном заземлении нейтрали в ряде случаев достигается положительный эффект заключающийся в следующем:

1. Ограничение дуговых перенапряжений при максимально возможных в эксплуатации расстройках компенсации.

2. Ограничение напряжения смещения нейтрали при точной настройке компенсации из-за возможной емкостной несимметрии фаз сети.

Полноценное ограничение дуговых перенапряжений достигается, если дополнительный резистор выбирается таким, чтобы суммарная относительная активная проводимость сети по отношению к земле была примерно равна ожидае-мой максимальной расстройке компенсации.

В ряде случаев, в сетях, ранее работавших в классическом режиме компенсации емкостного тока, осуществлен переход к комбинированному заземлению. В связи с появлением нового, ранее не используемого режима заземления нейтрали, возникает необходимость анализа существующих принципов выполнения защит от замыкания на землю с точки зрения их работоспособности при комбинированном заземлении нейтрали.

Одним из вариантов выполнения защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока, является защита, основанная на использовании низкочастотных гармоник токов нулевой последовательности, появляющихся при дуговых перемежающихся замыканиях. При устойчивых замыканиях действие защиты обеспечивается за счет наложения на сеть контрольного тока с частотой 25 Гц.

В данной статье анализируется влияние перехода к комбинированному заземлению нейт-рали на электрические величины, используемые в этой защите как при дуговых перемежающихся замыканиях, так и при устойчивых замыканиях.

При перемежающемся дуговом замыкании защита работает за счет низкочастотных гар-мо-ник, порождаемых замыканием, которые ответвля-ются в цепь дугогасящего реактора, а в неповрежденной линии, сильно ограничиваются низкими в этой области частот емкостными проводимостями.

Поэтому важно оценить влияние шунтирования дугогасящего реактора резистором на гармонический состав токов нулевой после-дова-тельности.

Основная частота в спектре токов нулевой последовательности может быть определена по периоду следования пробоев изоляции, который в свою очередь, равен времени восстановления напряжения на поврежденной фазе до пробивного после гашения дуги.

dю-t 2

и

гд

Согласно [3] это время определяется из уравнения

-2-е

фт

1+е"

еUпр- пробивное напряжение места повреждения; Ефт
- амплитуда фазной Э.Д.С источника

питания сети;

d - относительная суммарная активная проводимость сети по отношению к земле (коэффициент демпфирования);

ν - расстройка компенсации;

ω - промышленная частота.

Рис.1. Зависимости расчетного времени вос-становления напряжения до 0,9 Eфт

На рис.1 приведены зависимости времени восстановления напряжения до значения, равного 0,9Ефт.

сопротивлением, подключенным к дугогася-щему реактору.

составляет около

При Uпр= 0,9 Eфт, ν = 0 и d = 0,05 период следования пробоев Тп

пр

0,3 с, а при увеличении d до 0,1 уменьшается до 0,15 с.

При ν ≠ 0 относительное влияние d на Тпр
ослабляется. Например при ν = 0,1 Тпр ≈ 0,07 с и при увеличении d от 0,05 до 0,1 практически не уменьшается. Приведенные данные позволяют сделать вывод о том, что в среднем спектр токов нулевой последовательности в сети с комбини-рованным заземлением нейтрали смещается в сторону более высоких частот. Это может вызвать необходимость некоторого изменения частотных характеристик измерительных органов защиты. Однако, в любом случае, условия селективности ухудшаются, так как большая доля токов ответ-вляется в емкости неповрежденных линий. При совпадении больших значений d и ν, когда частота пробоев достигает 20÷25 Гц обеспечение селективной работы защиты может оказаться затруднительным. Поэтому целесообразно рассмо-треть возможность других принципов выполнения защиты, например, с использованием активной составляющей тока в широкой полосе частот.

Рис.2. Схема замещения сети с источником контрольного тока используемая при расчетах.

Влияние дополнительного резистора при устойчивом замыкании рассмотрено по схеме замещения нулевой последовательности с источником контрольного тока с частотой 25 Гц. Схема замещения приведена на рис.2.

1 
 – при d = 0,05

2  – при d = 0,1

3  – при d = 0,2

Значение d определяется естественными проводимостями фаз сети, потерями в дуго-гасящем реакторе (около 5 %) и активным

Ток с частотой 25 Гц протекающий по поврежденной линии равен:

и

I

\(GL*-j)-(2-GП*+j-C1*)\

пов

kL[2-GП* + 2-GL*-2-v+ j-(4-v-3)

соответственно активные

где GL* и GП* проводимости дугогасящего реактора и в месте замыкания, отнесенные к емкостной

91

проводи-мости сети на промышленной частоте;

С 1*- емкость поврежденной линии по отношению к суммарной емкости сети;

а>к =0,5-со - частота источника контрольного тока.

Так как GL* даже при комбинированном

зазем-лении нейтрали величина небольшая (не более 0,2), то можно ожидать, что влияние будет неболь-шим. Например при металлическом замыкании (GП* =00), модуль тока □ 1пов будет равен:

DUI2

1 пов =\1 ( -г - ~г 1 .

aK-L

и

При GL* = 0,2 ток
1пов увеличится примерно

на 10%.

Следует заметить, что полученная оценка влияния добавочного резистора на ток с частотой 25 Гц соответствует схеме, когда по отношению к источнику контрольного тока дугогасящий реактор и резистор соединены параллельно. С точки зрения основной функции добавочного резистора, он может быть присоединен также к контуру заземления независимо. Очевидно, что в этом случае, влияние перехода на комбинирован-ное заземление на токи при устойчивом замыкании будет еще меньше.

Выводы:

1.Переход на комбинированное заземление нейтрали приводит при перемежающихся за - мыка-ниях к увеличению частоты гармониче ских соста-вляющих, что ухудшает условия селективности защиты, использующей низко частотные гармони-ки и, возможно, вызовет необходимость примене-ния других принци пов выполнения защиты.

2.При устойчивых замыканиях переход к комбинированному заземлению практически не оказывает влияния на значение кон трольного тока с частотой 25 Гц.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Евдокунин Г.А. “Анализ внутренних пе ре-напряжений в сетях 6-10 кВ и обоснование необ-ходимости перевода сетей в режим с резисти-вным заземлением нейтрали”, Труды Второй Всероссийской научно-технической конференции “Ограничение перенапряжений и режимы заземле-ния нейтрали сетей 6-35 кВ”, Новосибирск, НГТУ, 2002 г.

2.Ильиных М.В., Сарин Л.И., Чепазнов А.А. “Применение высокоомных резисторов в сети с компенсированной нейтралью”, Труды Второй Всероссийской научно-технической конференции “Ограничение перенапряжений и режимы заземле-ния нейтрали сетей 6-35 кВ”, Новосибирск, НГТУ, 2002 г.

3.Вайнштейн Р.А., Коломиец Н.В., Шеста - кова В.В “Режимы заземления нейтрали в электричес-ких системах”, Томск, ТПУ, 2006 г.

Статьи по теме:

No related posts