Однофазные КЗ в сетях с заземленной нейтралью

Резонансные перенапряжения

Установившиеся перенапряжения имеют частоту, совпадающую с частотой сети. Эти перенапряжения в литературе называют резонансными. Их длительность может достигать несколько секунд. Иногда резонанс возникает на гармониках напряжения.

В сетях с эффективно заземленной нейтралью возможны случаи возникновения феррорезонансных перенапряжений.

Бороться с резонансными перенапряжениями очень сложно, так как из-за их длительного воздействия выделяется большое количество энергии и не один защитный аппарат (в том числе ограничитель перенапряжений) не выдерживает этого.

На линиях 330 кВ и выше (глухозаземленная нейтраль) являются опасными перенапряжения за счет емкостного эффекта линии. Они возникают только в ненагруженных линиях в результате коммутаций. Такие перенапряжения ограничивают реакторами.

Квазистационарные перенапряжения редко достигают значений, приводящих к пробою изоляции, поскольку уже при проектировании сетей электроснабжения стремятся не допустить условий, при которых возможны такие ситуации. Однако с ростом вынужденной составляющей напряжения пропорционально ей увеличиваются и возможные амплитуды коммутационных перенапряжений, а также затрудняется работа защитных аппаратов (РВ, ОПН), поэтому квазистационарные перенапряжения сохраняют важное значение при решении вопросов координации изоляции.

Квазистационарные перенапряжения возникают при временных с точки зрения эксплуатации режимах работы, неблагоприятных сочетаниях параметров сети и могут продолжаться до тех пор, пока не изменится схема и режим сети. Длительность таких перенапряжений – от долей секунды до десятков минут – ограничивается действием релейной защиты или оперативного персонала. Наиболее часто они проявляются в несимметричных режимах, при однофазных или двухфазных к.з. на землю, при разбросе действия или отказе фаз выключателя.

При коротких замыканиях вблизи мощных подстанций токи КЗ достигают десятков килоампер. Это приводит к повышению требований к отключающей способности выключателей, к динамической и термической устойчивости всего высоковольтного оборудования, заземляющих устройств, к устройствам защиты линий связи от опасного влияния ЛЭП на них. Для повышения надежности и бесперебойности работы сетей 110 кВ и выше необходимо обеспечить их надежную защиту от перенапряжений, быстрое отключение КЗ и четкую работу АПВ линий электропередачи.

Крайне важно по возможности ограничить токи однофазного КЗ на землю и во всяком случае выполнить неравенство . Ля этого приходится в ряде случаев искусственно увеличивать сопротивление нулевой последовательности (Z ) за счет разземления на каждой подстанции части нейтралей трансформаторов или заземления части нейтралей через сопротивление.

Токи в месте короткого замыкания определяются следующим образом:

при трехфазном КЗ

;

при двухфазном КЗ

;

при однофазном КЗ на землю

;

при двухфазном КЗ на землю

,

где - эквивалентная ЭДС прямой последовательности, - сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности сети относительно точки КЗ.

Вопросы для самоконтроля.

1. С какой целю в сети с эффективно заземленной нейтралью на каждой подстанции части нейтралей трансформаторов разземляют? Как это влияет на воздействие перенапряжений на изоляцию обмоток трансформатора вблизи нейтрали?

2. Почему заземление нейтрали позволяет снизить уровни изоляции в сети по сравнению с тем, как если бы сеть работала с изолированной нейтралью?

3. Что является источником внутренних перенапряжений в сети с заземленной нейтралью?

Задание для самостоятельной работы.

1. На примере тупиковой двухтрансформаторной подстанции 110/10 кВ с двумя подходящими линиями покажите, какие возможны коммутационные перенапряжения?

2. Объясните, для чего в разземленную нейтраль трансформатора включают защитный аппарат (ОПН).

3. Постройте векторные диаграммы напряжений в трехфазной сети с заземленной нейтралью при однофазном, двухфазнои и трехфазном коротких замыканиях.

Раздел 2. Резонансные перенапряжения и защита от них

Лекция 3

Дата добавления: 2014-01-11