Меню

Расчет емкостных токов кабельных линий



Компенсация емкостных токов в сетях с изолированной нейтралью

1. Основные характеристики ОЗЗ

Одним из наиболее частых видов повреждений на линиях электропередачи является однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) — это вид повреждения, при котором одна из фаз трехфазной системы замыкается на землю или на элемент электрически связанный с землей. ОЗЗ является наиболее распространенным видом повреждения, на него приходится порядка 70-90 % всех повреждений в электроэнергетических системах. Протекание физических процессов, вызванных этим повреждением, в значительной мере зависит от режима работы нейтрали данной сети.

В сетях, где используется заземленная нейтраль, замыкание фазы на землю приводит к короткому замыканию. В данном случае ток КЗ протекает через замкнутую цепь, образованную заземлением нейтрали первичного оборудования. Такое повреждение приводит к значительному скачку тока и, как правило, незамедлительно отключается действием РЗ, путем отключения поврежденного участка.

Электрические сети классов напряжения 6-35 кВ работают в режиме с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через большое добавочное сопротивление. В этом случае замыкание фазы на землю не приводит к образованию замкнутого контура и возникновению КЗ, а ОЗЗ замыкается через емкости неповрежденных фаз.

Величина этого тока незначительна (достигает порядка 10-30 А) и определяется суммарной емкостью неповрежденных фаз. На рис. 1 показаны схемы 3-х фазной сети в режимах до и после возникновения ОЗЗ.

Рисунок 1 – Схема сети с изолированной нейтралью а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ
Такое повреждение не требует немедленного отключения, однако, его длительное воздействие может привести к развитию аварийной ситуации. Однако при ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью происходят процессы, влияющие на режим работы электрической сети в целом.

На рис. 2 представлена векторная диаграмма напряжений.

Рисунок 2 – Векторные диаграммы напряжений а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

При ОЗЗ происходит нарушение симметрии линейных фазных напряжений, напряжение поврежденной фазы снижается практически до 0, а двух “здоровых” фаз поднимаются до уровня линейных. При этом линейные напряжения остаются неизменными.

Компенсация емкостных токов в сетях с изолированной нейтралью

Сети 6-35 кВ работают, как правило, с изолированной нейтралью и относятся к сетям с малым током замыкания на землю, при полном (металлическом) замыкании на землю одной фазы такой сети напряжение поврежденной фазы относительно земли становится равным нулю, а значения напряжения неповрежденных фаз относительно земли увеличиваются до значений междуфазного напряжения, то есть в √3 раз:

Iса = Icb = √3 · Ic0 = √3 · U · ф · ω · С,

где Ic0 — емкостный ток фазы в нормальном режиме.

Поскольку векторы напряжений на неповрежденных фазах, а следовательно, и емкостных токов на землю этих фаз сдвинуты на 60⁰, ток в месте замыкания на землю поврежденной фазы равен:

Ic = √3 · Iса = 3 · Ic0 = 3 Uф · ω · С.

Соответственно емкостные токи в неповрежденных фазах также возрастают в √3 раз.

При проектировании сетей ток Iс может приближенно определяться следующим образом:

— для воздушных сетей: Iс = U · L / 350

— для кабельных сетей: Iс = U · L / 10,

где U — среднеэксплуатационное значение линейного напряжения, кВ; L — длина электрически связанной сети данного напряжения, км.

Ток Ic во много раз меньше тока междуфазных замыканий, однако при больших его значениях возникает угроза повреждения оборудования (в сетях 6-10 кВ), перехода однофазного замыкания на землю в междуфазное, а также возникновения перемежающейся дуги вызывающей опасные перенапряжения в сетях 20-35 кВ.

С незаземленными нейтралями могут работать сети 6 кВ при Ic ≤ 30 А, 10 кВ при Ic ≤ 20 А, 15-20 кВ при Ic ≤ 15 А. 35 кВ при Ic ≤ 10 А.

При больших емкостных токах для их компенсации устанавливаются дугогасящие заземляющие реакторы. При полном замыкании на землю одной фазы дугогасящий реактор оказывается под фазным напряжением и через место замыкания на землю проходят токи емкостный и индуктивный, отличающиеся по фазе на 180⁰ и взаимно компенсирующие друг друга. Мощность реактора выбирается по полному емкостному току замыкания на землю с учетом перспективы на 8-10 лет и округляется до ближайшего стандартного значения.

На подстанциях, трансформаторы которых работают раздельно, при емкостном токе каждой секции шин, превышающем допустимые значения, дугогасящие реакторы устанавливаются на обеих секциях. если емкостный ток секции меньше допустимого, а суммарный ток двух секций превышает допустимый, на подстанции устанавливается один дугогасящий реактор, который выбирается по суммарному емкостному току обеих секций и присоединяется к секции с большим током.

Последствия ОЗЗ

Несмотря на преимущества изолированной нейтрали, такой режим работы имеет ряд недостатоков:

  1. В зависимости от разветвленности сети емкостной ток может находиться в пределах от 0,1 до 500 ампер. Такая величина тока может представлять опасность для животных и людей, находящихся рядом с местом замыкания, по этой причине данные замыкания нужно выявлять и отключать, так же, как это делается и в сетях с глухозаземленной нейтралью.
  2. В большинстве случаев при ОЗЗ возникает дуговое замыкание на землю, которое может носить прерывистый характер. В таком случае, в процессе дугового замыкания возникают перенапряжения, превышающие в 2-4 раза номинальное фазное напряжение. Изоляция в процессе замыкания может не выдержать такие перенапряжения, вследствие чего возможны возникновения пробоя изоляции в любой другой точке сети и тогда замыкание развивается в двойное короткое замыкание на землю.
  3. В процессе развития и ликвидации ОЗЗ в трансформаторах напряжения возникает эффект феррорезонанса, что с высокой вероятностью приводит к их преждевременному выходу из строя.

Несмотря на перечисленные недостатки ОЗЗ не требует немедленного ликвидации повреждения. Согласно ПУЭ, при возникновении ОЗЗ возможно эксплуатация сети без отключения аварии в течении 4 часов, которые выделяются на поиск поврежденного участка.

Защита, реагирующая на наложенный ток.

Для повышения устойчивости функционирования защит от однофазных замыканий на землю, реагирующих на ток замыкания не промышленной частоты, была разработана защита, реагирующая на наложенный ток. Наложенный ток может быть частотой как выше промышленной, так и ниже. Для создания тока повышенной частоты возможно использование нелинейного сопротивления, включенного между нейтралью сети и землёй. Однако данное устройство значительно повышает стоимость таких защит и может снизить надёжность функционирования защиты. Также можно отметить тот факт, что значительная высокочастотная составляющая может присутствовать в токах присоединений и в нормальном режиме. Это в первую очередь относится к сетям, связанным с производствами, имеющими нелинейную нагрузку. В таких случаях описанный способ защиты непригоден. Кроме того, как показывают некоторые исследования, гармоники с частотой 100 Гц появляются почти в 2 раза чаще, чем, например, с частотой 25 Гц и амплитуды их намного больше.

К основным недостаткам защит, реагирующих на наложенный ток частотой ниже промышленной, можно отнести необходимость подключения в нейтрали сети специального устройства для создания контрольного тока, влияние на устойчивость функционирования защиты погрешностей ТТНП, возрастающих при уменьшении рабочей частоты, усложнение схемы первичной коммутации из-за необходимости подключения источника наложенного тока и трудности подключения источника вспомогательного тока при использовании в сети нескольких ДГР, установленных на разных объектах. Также не исключены сложности отстройки от естественных гармонических составляющих при внешних дуговых перемежающихся ОЗЗ, при которых спектр тока зависит от параметров сети и режима заземления её нейтрали, положения точки ОЗЗ в сети.

Читайте также:  Как ток в трансформаторе зависит от мощности

Защиты на централизованном принципе лишены недостатков индивидуальных защит, таких как ложные срабатывания, связанные с переходными процессами на неповрежденных линиях. В централизованных защитах в основном применяют сравнение амплитудных или действующих значений токов нулевой последовательности. Поврежденный фидер определяется на основе сравнения токов нулевой последовательности по всем присоединениям и выборе присоединения с максимальным током нулевой последовательности. Расчет этих значений может проводиться как в начальный момент времени, то есть, основываясь на переходных величинах замыкания, так и в установившемся режиме. Кроме того, возможно применение высших гармонических составляющих токов нулевой последовательности либо наложенного тока с частотой, отличной от промышленной. Для расширения области применения на подстанциях с большим числом присоединений, возможно введение в такие защиты дополнительной информации, которая позволяет произвести отстройку от действия в некоторых сложных режимах, например, получение информации о напряжении нулевой последовательности с другой секции шин подстанции может повысить чувствительность.

Расчет суммарного тока ОЗЗ

При замыкании на землю фазы одной из нескольких ЛЕП, что включенные к общему источнику, суммарный ток в месте замыкания за счет емкостных токов всех ЛЕП можно рассчитать несколькими методами.

Первый метод заключается в использовании удельных емкостей ЛЭП. Этот способ расчета даст наиболее точный результат и является предпочтительным. Удельные емкости ЛЭП можно взять из справочной литературы, или же из технических характеристик кабеля, предоставляемых заводом-изготовителем.

Выражение для определения тока ОЗЗ:

где С∑ – суммарная емкость фазы всех ЛЕП, причем С∑ = Суд l; Суд – удельная емкость фазы сети относительно земли, Ф/км; l – общая длина проводника одной фазы сети.

Второй метод применим для сетей с кабельными ЛЭП. Ток замыкания на землю для такой сети можно определить по эмпирической формуле:

Источник

Расчет емкостного тока замыкания на землю кабельной сети

Расчетная схема

Рисунок 3.1- Расчетная схема

Из схемы видно, что требуется определить емкостной ток простого однофазного замыкания на землю в кабельной сети напряжением 10 кВ. Питающий трансформатор не изображен, так как он не участвует в расчете.

Исходные данные

Данные для расчета емкостного тока замыкания в кабельной сети:

Номинальное напряжение сети Uном с = 10 кВ;

Номинальное напряжение высоковольтного кабеля Uном кл = 10 кВ;

Номинальное сечение высоковольтного кабеля Fном кл = 240 мм 2 ;

Длина высоковольтного кабеляLном кл = 4,9 км;

Исходные данные для остальных кабелей линий в распечатке программы RETZ.

Расчеты

Емкостной ток однофазного простого замыкания на землю определяется по формуле

где — удельный емкостной ток замыкания на землю в кабельной линии.

Суммарный емкостной ток замыкания на землю в кабельной сети найдем по формуле

где — емкостной ток замыкания на землю каждой из линий.

Суммарный емкостной ток замыкания на землю:

Согласно п. 1.2.16 ПУЭ компенсация емкостного тока замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью с номинальным напряжением Uном = 10 кВ должна осуществляться при достижении первым значения Iз доп = 20 А.

В данном случае .

Следовательно, необходима установка дугогасящего реактора (ДГР) в нейтрали трансформатора ГПП.

Автоматический расчет произведен по программе RETZ (PRES 1) результаты расчета приведены в распечатке.

ЕМКОСТНОЙ ТОК ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В КЛ

U номинальное сети = 10 [кВ]

│ ЛИНИЯ │ U │ L │ F │ I │

│ │ номинал. │ длина │ кабеля │ замыкания │

│ │ кабеля │ линии │ │ на землю │

│ 1 │ 10 │ 4.900 │ 240 │ 8.183 │

│ 2 │ 10 │ 4.900 │ 185 │ 7.350 │

│ 3 │ 35 │ 4.900 │ 240 │ 8.890 │

│ 4 │ 10 │ 7.350 │ 240 │ 12.275 │

Суммарный емкостной ток замыкания на землю : 36.698 А

4 Расчет петли «фаза ноль»

Расчет петли «фаза – ноль» это расчет однофазного тока короткого замыкания на корпус оборудования в сетях до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Расчет проводиться с целью нахождения наименьшего тока короткого замыкания (КЗ), т.к. может быть, что и тогда защитная аппаратура может не сработать при . Для надежного отключения поврежденного оборудования должно выполняться неравенство:

где — номинальный ток расцепителя ближайшего автомата.

Согласно ПУЭ в случае питания ЭП до 1 кВ от понижающих трансформаторов при расчете токов КЗ следует исходить из условия, что подведенное к трансформатору напряжение неизменно и равно его номинальному напряжению.

На высоком напряжении трансформатора подключается система бесконечной мощности, поэтому можно считать что , напряжение системы

кВ.

— мощность цехового трансформатора Sном.т = 1600 кВА. (ТМ-1600/10)

— высшее напряжение трансформатора UВ = 10 кВ.

— низшее напряжение трансформатора UН = 0,4 кВ.

— потери короткого замыкания трансформатора РК= 16,5 кВт. Uк = 5,5 %.

— номинальный ток вводного автомата Iном.1 = 4000 А.

— номинальный ток автомата, защищающего РП, Iном.2 = 250 А.

— линия Л1 выполнена кабелем, сечением F1= 150 мм 2 , длиной L1=0,04 км;

— номинальный ток автомата, защищающего ЭП, Iном.3= 160 А.

— линия Л2 выполнена изолированным проводом в трубе, сечением F2= 50 мм 2 , длиной L2=0,047 км;

.

Так как система является источником бесконечной мощности, то сопротивление системы

.

б) Индуктивное сопротивление прямой и обратной последовательностей цехового трансформатора Т2

Ом.

Активное сопротивление прямой и обратной последовательностей цехового трансформатора Т2

Ом.

По отношению Х1 = 50/5,4 = 9,2 и R/R1 = 16,3/1 = 16,3 для трансформатора мощностью 1600 кВА с. 137 /3/, находим индуктивное и активное сопротивления нулевой последовательности:

в)Найдем сопротивления автоматов принимая Х1=1,0 и R/R1=1,0.

Индуктивное сопротивление i-ого автомата

,

где — индуктивное сопротивление i-ого автомата, согласно с.139/3/.

Активное сопротивление i-ого автомата

,

где — активное сопротивление i-ого автомата, согласно с.139/3/.

г)Индуктивное сопротивление прямой и обратной последовательностей линий:

где — удельное сопротивление iой линии, Ом/км, с. 139 /3/.

Активное сопротивление i-ой линии (прямой и обратной последовательностей)

где — удельное сопротивление i-ой линии, Ом/км, с. 139 /3/.

Для линий принимаем отношение Х1=4 и R/R1=9, согласно программе TKZ, тогда сопротивление нулевой последовательности:

линия 1:

линия 2:

Суммарное индуктивное сопротивление прямой последовательности (Х1, Ом)

Ом

Суммарное индуктивное сопротивление обратной последовательности (Х2, Ом)

Суммарное индуктивное сопротивление нулевой последовательности (Х, Ом)

Суммарное активное сопротивление прямой последовательности (R1, Ом)

Суммарное активное сопротивление обратной последовательности (R2, Ом)

Суммарное активное сопротивление нулевой последовательности (R, Ом)

Суммарное индуктивное сопротивление (Х, Ом)

Суммарное активное сопротивление (R, Ом)

Суммарное полное сопротивление (Z, Ом)

Действующее значение периодического тока однофазного короткого замыкания (In (1) , кА)

Постоянная времени апериодической составляющей (Та, с)

Ударный коэффициент (Куд)

Ударный ток в месте однофазного КЗ ( , кА)

Читайте также:  Электрическая дуга сила тока

Проверим неравенство ,

.

Итак, .

Условие выполняется, следовательно, при замыкании на корпус защитная аппаратура отключит поврежденный двигатель.

Автоматизированный расчет проводится с помощью программы TKZ. Результаты работы программы показаны в распечатке.

PАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Типы последовательных элементов :

6 Дpугой элемент ( X и R,Ом )

Номеpа элементов 1 2 3 4 5 6 7

Типы элементов 1 3 5 5 4 5 4

1) Источник : U = 10.00 кB , X = 0.00 Ом

Sтp (МВА) , Uв (кВ) , Uн (кВ) , Uк (%) , Pкз (кВт)

1.60 10.00 0.40 5.50 16.50

3)Автомат : Iном = 4000 A

4)Автомат : Iном = 200 A

Матеpиал жил : Алюминий , Fном = 150 мм2

Xу(Ом/км) , Rу(Ом/км) , L (км)

6)Автомат : Iном = 140 A

7) Изолированый провод в трубе

Матеpиал жил : Алюминий , Fном = 50 мм2

Xу(Ом/км) , Rу(Ом/км) , L (км)

Обатная последовательность , источник: X2/X1= 1.00

Нулевая последовательность : X0/X1

2) Тpансфоpматоp ( Y / Yo ) 9.20 R0/R1 = 16.30

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ОДНОФАЗНОГО К.З.

Точка к.з. за последним элементом номеp N 7

Номинальное напpяжение сети (кВ) Uном 0.380

Источник

Однофазные замыкания на землю. Компенсация емкостных токов замыкания на землю. ДГР

1. Основные характеристики ОЗЗ

Одним из наиболее частых видов повреждений на линиях электропередачи является однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) — это вид повреждения, при котором одна из фаз трехфазной системы замыкается на землю или на элемент электрически связанный с землей. ОЗЗ является наиболее распространенным видом повреждения, на него приходится порядка 70-90 % всех повреждений в электроэнергетических системах. Протекание физических процессов, вызванных этим повреждением, в значительной мере зависит от режима работы нейтрали данной сети.

В сетях, где используется заземленная нейтраль, замыкание фазы на землю приводит к короткому замыканию. В данном случае ток КЗ протекает через замкнутую цепь, образованную заземлением нейтрали первичного оборудования. Такое повреждение приводит к значительному скачку тока и, как правило, незамедлительно отключается действием РЗ, путем отключения поврежденного участка.

Электрические сети классов напряжения 6-35 кВ работают в режиме с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через большое добавочное сопротивление. В этом случае замыкание фазы на землю не приводит к образованию замкнутого контура и возникновению КЗ, а ОЗЗ замыкается через емкости неповрежденных фаз.

Величина этого тока незначительна (достигает порядка 10-30 А) и определяется суммарной емкостью неповрежденных фаз. На рис. 1 показаны схемы 3-х фазной сети в режимах до и после возникновения ОЗЗ.

Рисунок 1 – Схема сети с изолированной нейтралью а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

Такое повреждение не требует немедленного отключения, однако, его длительное воздействие может привести к развитию аварийной ситуации. Однако при ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью происходят процессы, влияющие на режим работы электрической сети в целом.

На рис. 2 представлена векторная диаграмма напряжений.

Рисунок 2 – Векторные диаграммы напряжений а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

При ОЗЗ происходит нарушение симметрии линейных фазных напряжений, напряжение поврежденной фазы снижается практически до 0, а двух “здоровых” фаз поднимаются до уровня линейных. При этом линейные напряжения остаются неизменными.

2. Последствия ОЗЗ

Несмотря на преимущества изолированной нейтрали, такой режим работы имеет ряд недостатоков:

  1. В зависимости от разветвленности сети емкостной ток может находиться в пределах от 0,1 до 500 ампер. Такая величина тока может представлять опасность для животных и людей, находящихся рядом с местом замыкания, по этой причине данные замыкания нужно выявлять и отключать, так же, как это делается и в сетях с глухозаземленной нейтралью.
  2. В большинстве случаев при ОЗЗ возникает дуговое замыкание на землю, которое может носить прерывистый характер. В таком случае, в процессе дугового замыкания возникают перенапряжения, превышающие в 2-4 раза номинальное фазное напряжение. Изоляция в процессе замыкания может не выдержать такие перенапряжения, вследствие чего возможны возникновения пробоя изоляции в любой другой точке сети и тогда замыкание развивается в двойное короткое замыкание на землю.
  3. В процессе развития и ликвидации ОЗЗ в трансформаторах напряжения возникает эффект феррорезонанса, что с высокой вероятностью приводит к их преждевременному выходу из строя.

Несмотря на перечисленные недостатки ОЗЗ не требует немедленного ликвидации повреждения. Согласно ПУЭ, при возникновении ОЗЗ возможно эксплуатация сети без отключения аварии в течении 4 часов, которые выделяются на поиск поврежденного участка.

3. Расчет суммарного тока ОЗЗ

При замыкании на землю фазы одной из нескольких ЛЕП, что включенные к общему источнику, суммарный ток в месте замыкания за счет емкостных токов всех ЛЕП можно рассчитать несколькими методами.

Первый метод заключается в использовании удельных емкостей ЛЭП. Этот способ расчета даст наиболее точный результат и является предпочтительным. Удельные емкости ЛЭП можно взять из справочной литературы, или же из технических характеристик кабеля, предоставляемых заводом-изготовителем.

Выражение для определения тока ОЗЗ:

Vyrazhenie dlya opredeleniya toka OZZ,

где С – суммарная емкость фазы всех ЛЕП, причем С = Суд l;
Суд – удельная емкость фазы сети относительно земли, Ф/км;
l – общая длина проводника одной фазы сети.

Второй метод применим для сетей с кабельными ЛЭП. Ток замыкания на землю для такой сети можно определить по эмпирической формуле:

Tok zamykaniya na zemlyu,

где UНОМ – номинальное линейное напряжение сети, кВ;
li – длина кабельной линии, км;
qi – сечение жилы кабеля, мм 2 .

Кроме этих методов для расчета суммарного тока ОЗЗ, можно использовать значения емкостных токов каждого кабеля взятых из справочной литературы.

4. Компенсационные меры защиты

Из-за распределённой по воздушным и кабельным линиям электропередач ёмкости, при ОЗЗ в месте повреждения протекает ёмкостный ток. В наиболее тяжелых случаях, возможно возникновение электрической дуги, горение которой может приводить к переходу ОЗЗ в двух- или трёхфазное замыкание и отключению линии релейной защитой. Вследствие этого потребитель электроэнергии может временно лишиться электроснабжения.

В соответствии с положениями ПУЭ в нормальных условиях работы сети должны предприниматься специальные меры защиты от возможного пробоя на землю.
Для предотвращения возникновения дуги и уменьшения емкостных токов применяют компенсацию емкостных токов. Значения емкостных токов, при превышении которых требуется компенсация согласно ПУЭ и ПТЭ, приведены табл. 1.

Таблица 1 – Значения токов требующие компенсации

Напряжение сети, кВ 6 10 20 35
Емкостный ток, А 30 20 15 10

При более низких уровнях токов считается, что дуга не загорается, или гаснет самостоятельно, применение компенсации в этом случае не обязательно.

5. Дугогасящий реактор

Для ограничения емкостных токов в нейтраль трансформатора вводится специальный дугогасящий реактор (рис. 3).

Dugogasyaschij reaktor
Рисунок 3 – Дугогасящий реактор

Этот способ является наиболее эффективным средством защиты электрооборудования от замыканий на землю и компенсации емкостного тока. С его помощью удаётся снизить (компенсировать) ток однофазного замыкания на землю, возникающий сразу после аварии.

6. Основные характеристики ДГР

Дугогасящий реактор (ДГР) – это электрический аппарат, предназначенный для компенсации емкостных токов в электрических сетях с изолированной нейтралью, возникающих при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ). Главным нормативным документом регламентирующим работу, установку и надстройку ДГР является Р 34.20.179.

Дугогасящие реакторы должны подключаться к нейтралям трансформаторов, генераторов или синхронных компенсаторов через разъединители. В цепи заземления реакторов должен быть установлен трансформатор тока. Рекомендуемые схемы подключения ДГР представлены на рис. 4.

Читайте также:  Комплекс тока в показательной форме

Shema podklyucheniya DGR2

Рисунок 4 – Схема подключения ДГР: а) подключение ДГР к трансформаторам СН; б) подключение ДГР к нейтрале силового трансформатора

Индуктивность ДГР подбирается из условия равенства емкостной проводимости сети и индуктивной проводимости реактора. Таким образом, происходит компенсация ёмкостного тока. Ёмкостный ток суммируется в месте замыкания равным ему и противоположным по фазе индуктивным, в результате остается только активная часть, обычно очень малая, это утечки через изоляцию кабельных линий и активные потери в ДГР (как правило, не превышают 5 А), которой недостаточно для возникновения электрической дуги и шагового напряжения. Токоведущие цепи остаются неповреждёнными, потребители продолжают снабжаться электроэнергией.

Современные ДГР имеют различные конструктивные особенности и производятся для огромного диапазона мощностей. В таблице 2 приведен ряд параметров дугогасящих реакторов разных производителей.

Источник

Расчет емкостного тока замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

Сети напряжением 6-35 кВ работают преимущественно в режиме с изолированной нейтралью. В нормальном режиме по фазным проводам такой сети протекают токи нагрузки, а также емкостные токи и токи утечки.

Сеть с изолированной нейтралью в нормальном режиме

Емкостные токи обусловлены емкостью фаз относительно земли, а токи утечки – активной проводимостью изоляции. По сравнению с емкостными токами, токи утечки малы и составляют 2-6% емкостных, поэтому при расчетах ими можно пренебречь.

При замыкании на землю одной фазы, например фазы “С”, напряжение нейтрали Un становится равным напряжению поврежденной фазы. Соответсвенно меняется картина распределения токов.

Так как в результате повреждения емкость фазы “С” становится зашунтированной, напряжение Ucn=0 (если пренебречь падением напряжения на продольном сопротивлении ЛЭП), емкостной ток, обусловленный емкостью С становится равным нулю.

При этом по поврежденной фазе «С» будет протекать емкостной ток замыкания на землю, равный емкостному току неповрежденных фаз

Знак “-“ говорит от том, что ток направлен в противоположную сторону, то есть к источнику питания, а не от него.

Сеть с изолированной нейтралью при КЗ

Для определения уставок срабатывания токовой защиты от замыкания на землю, необходимости компенсации емкостных токов замыкания на землю, необходимо уметь определять ток замыкания на землю линии.

Расчет емкостного тока замыкания на землю кабельной линии

Для определения емкостного тока замыкания на землю кабельной линии необходимо знать значение емкости жилы кабеля относительно его оболочки С

Частичные емкости трехжильных кабелей с поясной изоляцией

С –емкость жилы на оболочку

Согласно [1] емкость жилы кабеля относительно оболочки С характеризует работу трехфазной кабельной линии при замыкании на землю и служит для подсчета емкостного тока замыкания на землю.

Емкостной ток замыкания на землю кабельной линии определяется по формуле [1, 2]:

где: ω = 2 · π · f – угловая частота напряжения сети, с -1 (при частоте сети f=50 Гц, ω=314);
С — емкость жилы кабеля относительно оболочки, приводится в справочных данных завода-изготовителя кабельной продукции, мкФ/км.
Uф – фазное напряжение сети, кВ.

Расчет емкостного тока замыкания на землю воздушной линии

Емкостной ток ВЛ может быть приближенно определен по формуле [3]:

где: U – напряжение сети, кВ (6, 10 или 35 кВ);
l – длина линии, км.

Для линий 6-10 кВ, а также линий 35 кВ без тросов принимается коэффициент 2,7; для линий 35 кВ на деревянных опорах с тросами – 3,3; на металлических опорах с тросами – 3,0.

Емкостный ток двухцепной линии может быть определен по формуле:

где: Iс.вл – емкостный ток одноцепной ВЛ, А

Увеличение емкостного тока сети за счет емкости оборудования подстанций может ориентировочно оцениваться для воздушных и кабельных сетей 6-10 кВ – на 10%, для воздушных сетей 35 кВ – на 12%.

Для кабельных сетей 35 кВ увеличение емкостного тока за счет оборудования подстанций учитывать не следует.

Недостаточная точность аналитического метода определения емкостных токов замыкания на землю и напряжений несимметрии реальных воздушных линий электропередачи определяет применение расчетов только для предварительной оценки параметров проектируемых сетей, а также перед прямыми их измерениями.

Справочные данные по емкостным токам однофазного замыкания на землю кабельных линий

Ниже приведены некоторые данные с каталогов заводов-изготовителей кабельной продукции и различной литературы.

Завод Южкабель, кабели из сшитого полиэтилена [4]

Кабели из сшитого полиэтилена Nexans [5]

Емкостные токи кабельных линий согласно СТП 09110.20.187-09. Методические указания по заземлению нейтрали сетей 6-35 кВ через резистор [3]

Таблица Г.1 – Емкостные токи замыкания на землю кабелей с секторными жилами и поясной изоляцией

Сечение, мм 2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 6 кВ Кабели 10 кВ
16 0,37 0,52
25 0,46 0,62
35 0,52 0,69
50 0,59 0,77
70 0,71 0,90
95 0,82 1,00
120 0,89 1,10
150 1,10 1,30
185 1,20 1,40
240 1,30 1,60
300 1,50 1,80

Таблица Г.2 – Емкостные токи замыкания на землю кабелей с бумажной пропитанной изоляцией

Сечение, мм 2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 20 кВ Кабели 35 кВ
25 2,0
35 2,2
50 2,5
70 2,8 3,7
95 3,1 4,1
120 3,4 4,4
150 3,7 4,8
185 4,0 5,2

Таблица Г.3 – Емкостные токи замыкания на землю кабелей с пластмассовой изоляцией

Сечение, мм 2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 6 кВ Кабели 10 кВ Кабели 35 кВ
25 0,55 1,90 3,30
35 0,60 2,10 3,60
50 0,65 2,30 3,90
70 0,70 2,60 4,50
95 0,75 2,90 4,80
120 0,85 3,20 5,40
150 0,9 3,40 5,70
185 1,00 3,80 6,30
240 1,00 4,50 6,90
300 5,00 7,50
400 5,60 8,10
Примечания:
1) Три жилы кабелей 6кВ имеют общий металлический экран.
2) Каждая жила кабелей 10-35 кВ имеет отдельный металлический экран.

Таблица Г.4 – Емкость кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Сечение, мм 2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 6 кВ Кабели 10 кВ Кабели 35 кВ
50 0,43 0,72 2,53
70 0,49 0,82 2,86
95 0,55 0,91 3,19
120 0,58 0,97 3,41
150 0,64 1,07 3,74
185 0,70 1,16 4,07
240 0,77 1,29 4,51
300 0,85 1,41 4,95
400 0,94 1,57 5,50
500 1,04 1,73 6,05
630 1,15 1,92 6,70
800 1,28 2,14 7,47
  1. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения/ Под ред. И.А. Баумштейна, С.А. Бажанова. – 3-е изд., перераб. И доп. –М.: Энергоатомиздат, 1989.
  2. РД 34.20.179. Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ.
  3. СТП 09110.20.187-09. Методические указания по заземлению нейтрали сетей 6-35 кВ через резистор.
  4. ЗАО “Завод “Южкабель”. Силовые кабели среднего и высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена.
  5. Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6–35 кВ Nexans.
  6. Библиотечка электротехника, вып. 11(35). Шуин В.А, Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ. –М.: НТФ «Энергопрогресс».

Автор статьи, инженер-проектировщик систем релейной защиты станций и подстанций

Источник