Билет (Защита от перехода напряжения с высокой стороны на низкую)

Поврежденная изоляция трансформатора может привести не только к замыканию на корпус, но и к замыканию между обмотками трансформатора. В этом случае в сеть низкого напряжения накладывается высокое напряжение, на которое эта сеть не рассчитана. Наиболее опасен переход с 6 или 10 кВ на напряжение до 1 кВ.

Для снижения Uз нейтральная точка по низкой стороне должна быть заземлена (rз<=50/Iз, Uз<=50В)

С заземленной нейтралью

Ul1в=Uз+Ul1н=50+220=270(В)

Если в сети НН глухое заземление нейтрали по каким либо причинам недоступно то нейтраль с землей соеденяют через пробивной предохранитель. Если между его выводами становится >3кВ происходит эл. пробой то сеть переходит в режим глухозаземленной нейтрали.

26. (Компенсация емкостных токов)

Ток замыкания на землю, а, значит и ток через человека в сети с изолированной нейтралью зависят не только от сопротивления изоляции, но и от емкости сети относительно земли.

Компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю, в дальнейшем именуемая компенсацией, применяется в сетях с изолированной нейтралью для различных целей, в том числе, для целей электробезопасности (уменьшение напряжений прикосновения и шага).

При ёмкости С>=0,3 мкф увеличение сопротивления изоляции выше 50 кОм не даёт эффекта (т.к. не уменьшит проводимости фазы относительно земли или не повышает полного сопротивлении фазы относительно и не снижает тока замыкания на землю и тока, проходящего через человека).

Ток замыкания на землю определяется емкостью между фазами и землёй.

(1)

Где I_зм – ток замыкания на землю, равный при С₁=С₂=С₃=С; R₁=R₂=R₃=R;

(2)

Где r_з – сопротивление заземляющего устройства;

– фазное напряжение сети

Таким образом, из (1) следует, что чем меньше ток I _зм, тем выше степень безопасности.

Примечание: Так как при анализе безопасности имеет значение абсолютная величина тока замыкания, то в дальнейшем комплексная форма записи аналитических выражений для упрощения заменена на модульную.

В выражении (2) 3r_зм<< Z, из чего следует, что ток I_зм определяется в основном величиной Z. В общем случае Z имеет как активную, так и емкостную составляющую.

Величина r_кз активной составляющий сопротивления изоляции зависит от материала, использованного в качестве изоляции, и его состояния. Производя своевременно и качественно ремонт линии можно поддерживать активное сопротивление изоляции на достаточно высоком уровне. Величина С почти не зависит от состояния изоляции и определяется в основном конструкцией линии, ее протяженностью, высотой подвеса проводов воздушной сети, толщиной фазной изоляции жил кабеля, т.е. геометрическими параметрами. Поэтому ёмкость сети нельзя снижать. Поскольку невозможно уменьшить С ём-ть сети, снижение тока замыкания на землю достигается путём компенсации его ёмкостной сотавляющей индуктивностью.

Емкостную составляющую тока замыкания можно уменьшить, если параллельно емкостям каждой фазы включить компенсирующие индуктивности L_к настроенные в резонанс сети (рис. 1). (3)

Рис.1. Схема параллельной компенсации емкостной составляющей тока замыкания на землю

На рис. 2 представлена векторная диаграмма тока параллельного контура при резонансе.

Рис. 2. Векторная диаграмма тока замыкания на землю.

а – в сети без компенсации;

б – при полной компенсации.

Из диаграммы видно, что ток I_С = I_L и противоположен по фазе, что обеспечивает циркуляцию реактивных токов внутри контура, минуя источник, а, следовательно, и заземляющее устройство (рис. 3)

Рис. 3. Токи параллельного контура.

Анализ схемы рис.1 известными методами электротехники показывает ее полную эквивалентность в схеме (рис. 4)

Рис.4. Схема включения компенсирующей индуктивности L_к в нейтраль сети.

При этом компенсирующая индуктивность L_к, включенная в нейтраль выбирается по формуле: , (4)

Замены трех индуктивностей на одну позволяет получить существенную экономию, так как индуктивности применяемые для компенсации представляют собой громоздкие дорогостоящие электротехнические изделия.

Снижение тока замыкания на землю приводит к уменьшение напряжений прикасновения и шага.

В сети с несимметричными проводимостями фаз относительно земли компенсация ёмкости не менее эффективна, чем при полной симметрии, однако при настройке на общую ёмкость для отдельных фаз наблюдается некоторая расстройка. Полная компенсация в этом случае, очевидно, невозможна.

Компенсация ёмкостной составляющей тока замыкания фазы на землю применяется в сетях выше 1000В. В этих сетях компенсация служит гашение перемежающей электрической дуги при замыкании на землю и снижения возникающих при этом перенапряжений. Одновременно уменьшает ток замыкания на землю.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) предписывают компенсацию, если ток замыкания на землю превышает в сетях напряжением 35кВ – 10А, 15-10кВ – 20А, 6кВ – 30А.

Компенсирующие катушки иногда называют дугогасящими, так как, уменьшая величину тока замыкания на землю, они способствуют гашению дуги м/у токоведущими и заземлёнными частями и, таким образом, ликвидация повреждения – замыкания на землю.

Иногда вследствии недоступности или отсутствия нейтрали источника дугогасящая (компенсирующая) катушка включается в нейтральную точку токоприёмника (транс-ра, СКомпенсатора, двигателя и т.п.) или в искусственную нейтральную точку

В сетях до 1000В ПУЭ не предусматривает случаев обязательного применения компенсации. Но при высоком удельном сопротивлении грунтов допускается отклонение от максимально допустимого значения r_{з доп} сопротивления защитного заземления. Для земли с удельным сопротивлении более 500 Ом•м сопротивление r_з защитного заземления может быть выбрана по формуле (5)

(5)

При этом может оказаться, что полученное значение r_з не обеспечивает требуемого напряжения на корпусе U_доп= 50В. В этом случае целесообразно порекомендовать применение компенсации.

Одной из проблем компенсации является перестройка индуктивности при подключении новых линий и уход резонансной частоту колебательного контура от частоты. Это требует отключения индуктивности с помощью дорогостоящих выключателей с дугогашением.