Дугогасячі апарати

При замиканні одного з фазних проводів на землю (к. з.) необхідно погасити дугу струму (мал. 4.26).

Одним з найпоширеніших засобів зменшення (компенсації) струму замикання на землю є включення в нейтраль трансформатора регульованого реактора, що називають:

- дугогасячою котушкою;

- котушкою Петерсена (по імені винахідника);

- налаштованою індуктивністю.

 

Рис. 4.26. Схема заміщення мережі з дугогасячою котушкою: Lк – індуктивність дугогасячої котушки; L- індуктивність обмотки трансформатора; С1, С2, С3 – ємність фаз лінії між собою – міжфазна ємність; С11, С22, С33 – ємність фаз щодо землі; I0 – струм короткого замикання; ILк – струм через дугогасячу котушку

При замиканні проводу на землю на нейтралі з'являється напруга відносно землі рівна фазній напрузі, тому струм, що протікає через котушку, дорівнює

де

L _к – індуктивність котушки;

ω - кутова частота мережі.

В ідеальному випадку струм у місці замикання проводу на землю дорівнює нулю й дуга гасне. Цього можна досягти, якщо включити в нейтраль джерела (трансформатора) індуктивність такої величини, щоб струм, що протікає через неї, був рівний по величині й зсунутий по фазі на 180° щодо струму в місці замикання на землю. Таке можливо при виконанні рівності

Звідки

Це умова ідеального настроювання дугогасчої котушки. звідси можна знайти індуктивність L _к при відомій ємності фази щодо землі С ₁₁.

У дійсні (реальних) умовах струм у місці замикання на землю не дорівнює нулю. Його величина обумовлена:

1) ступенем розлаштування котушки L _к;

2) активними втратами в котушці;

3) струмами витоку із проводу на землю;

4) вищими гармоніками в ланцюзі розряду.

Заземлення нейтралі через дугогасячу котушку застосовується при струмах замикання на землю більше 10 А в мережах 35 кВ і більше 30 А в мережах 6 - 10 кВ (всі мережі з ізольованою нейтраллю). При менших струмах дуга замикання на землю звичайно гасне самовільно.

Ступінь розлаштування котушки індуктивності звичайно виражають через відношення струмів. Можливі два випадки

Якщо відношення більше нуля (I ₀> I_{L к}), то має місце недокомпенсація. Коли відношення менше (I ₀< I_{L к}), має місце перекомпенсація. При рівності I ₀= I_{L к} досягається повна компенсація (ідеальний випадок). Включення дугогасячої котушки в нейтраль трансформатора при несиметричній системі ємностей С₁₁≠С₂₂≠С₃₃ приводить до виникнення напруги на нейтралі трансформатора щодо землі в робочому режимі. Це недолік дугогасячої котушки. Для усунення або зменшення несиметрії ємностей на лінії повинна виконуватися й виконується транспозиція проводів.

Дугогасяча котушка має сталевий сердечник із зазорами щодо індуктивностей обмотки. Змінюючи величину зазору можна встановлювати (регулювати) бажану вольт-амперну характеристику котушки.

Якщо нейтраль силового трансформатора недоступна, то в якості дугогасячого апарата застосовують спеціальний дугогасячий трансформатор. Гасіння дуги трансформатором відбувається так само, як і дугогасячою котушкою. Розходження тільки в конструктивному виконанні, але він може бути включений незалежно від з’єднання обмоток силового трансформатора, оскільки підключається безпосередньо до збірних шин підстанції.

 

Навчальне видання