Особенности простого замыкания на землю в распределительных сетях.

Распределительные сети напряжением 3-35 кВ электрически удалены от источников питания (вторая или третья ступень трансформации), поэтому аварийные процессы, возникающие в таких сетях, практически мало сказываются на работе генераторов системы. Это позволяет считать, что любые нарушения режима работы распределительной сети не влияют на неизменность напряжения высшей ступени трансформации. Проводники воздушных и кабельных линий распределительных сетей имеют сравнительно малое сечение, поэтому необходимо учитывать их активное сопротивление, особенно для стальных проводов.

Распределительные сети, как правило, работают с изолированной нейтралью, или с нейтралью заземленной через большое сопротивление. Поэтому в них нет обычного однофазного короткого замыкания на землю, так как возникающие при этом токи обусловлены емкостной проводимостью сети и по величине они меньше тока однофазного короткого замыкания в сети с глухозаземленной нейтралью.

Рассмотрим процессы в трехфазной системе с изолированной нейтралью, если в начале этой линии произошло замыкание на землю фазы А как это показано на рис. 64. Распределенную емкость каждой фазы условно представим сосредоточенными емкостями в конце линии. Междуфазные емкости из-за их малого влияния на ток не учитываем. Емкостная проводимость линии распределена равномерно по ее длине, поэтому эпюра пространственного распределения тока нулевой последовательности, который составляет одну треть тока замыкания на землю в действительности выражается наклонной прямой (рис. 64,б).

Граничные условия простого замыкания на землю: ; ; .

т.е. они совпадают с граничными условиями однофазного короткого замыкания. Следовательно, все выражения, полученные выше справедливы и для этого случая.

Так как емкостные сопротивления элементов электрической системы значительно превышают их индуктивные и активные сопротивления, то, пренебрегая последними, можно считать, что величина тока практически не зависит от места замыкания в рассматриваемой электрически связанной сети и он, в силу относительной малости не влияет на величину напряжения источника. Тогда ток в месте замыкания на землю через дугу с сопротивлением будет: , где - результирующее емкостное сопротивление нулевой последовательности всех элементов (практически только воздушных и кабельных линий), электрически связанных с точкой замыкания; - среднее фазное напряжение той ступени, где рассматривается замыкание на землю.

Наибольшая величина тока замыкания на землю будет при т.е. при металлическом замыкании: , т.е. .

Приближенно величину тока замыкания на землю можно определить по формуле: где = среднее номинальное напряжение ступени, где рассматривается замыкание на землю, кВ; N – коэффициент, принимаемые для воздушных линий 350 и для кабельных – 10. l – суммарная длина воздушных или кабельных линий, электрически связанных с точкой замыкания на землю, км.При принятых допущениях симметричные составляющие напряжения за сопротивлением дуги: ; ; .

Векторные диаграммы напряжений и токов в месте простого короткого замыкания на землю показаны на рис. 65. С изменением сопротивления дуги концы векторов токов и напряжений скользят по дугам соответствующих окружностей. Треугольник линейных напряжений остается без изменений и лишь перемещается параллельно самому себе в зависимости от величины напряжения нулевой последовательности, что обуславливает практически постоянное значение тока в емкостной проводимости между фазами, как при нормальных условиях, так и при простом замыкании на землю.

Для ограничения тока простого замыкания целесообразно нейтраль трансформатора заземлить через индуктивную катушку (показано пунктиром на рис. 66,б). Индуктивность катушки выбирают так, чтобы обеспечить резонанс в цепи нулевой последовательности между индуктивностью и емкостью, что приведет к т.е. к полной компенсации тока простого замыкания на землю. Без учета реактивности трансформатора данное условие будет выполнено при

Индуктивность дугогасящей катушки может регулироваться. Обычно ток замыкания стараются снизить до величины, при которой создаются условия для самопогасания дуги, возникшей при таком замыкании. Опытом установлено, что ток замыкания на землю не должен превышать указанные значения:

при 6 кВ ……………30 А; при 10 кВ…………...20 А;

при 15-20 кВ………..20 А; при 35 кВ…………...10 А.