Gutdver.ru

Отделка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Емкостной ток кабельных линий расчет

Емкостной ток кабельных линий расчет

Релейная защита

В последнее время в России все большее распространение получают сети 6–10 кВ с низкоомным резистивным заземлением нейтрали. Особенностью данных сетей является действие защиты от однофазных замыканий на землю поврежденного фидера на отключение.
Сложность эксплуатации заключается в определении тока срабатывания защит от замыкания на землю и обеспечении требуемой селективности работы защит. Свои предложения высказывают наши авторы из Республики Коми.

ОДНОФАЗНЫЕ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ 6–10 кВ
С РЕЗИСТИВНО-ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
Расчет уставок релейной защиты

Евгений Демиденко, начальник отдела ЭТО ИТЦ
Алексей Солончев, ведущий инженер отдела ЭТО ИТЦ
Виктор Гудым, ведущий инженер ГПТО ИТЦ
ООО «Газпром трансгаз Ухта»,
г. Ухта

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

Рассмотрим схему сети 10 кВ (рис. 1), особенностью которой является наличие электростанции собственных нужд (ЭСН) 10 кВ, работающей параллельно с энергосистемой, что влечет за собой необходимость скорейшей ликвидации однофазных замыканий в сети и, как следствие, перенапряжений, особенно опасных для изоляции электрических машин.

Рис. 1. Пример схемы сети 10 кВ

В нормальном режиме работы в ЗРУ-1 включены только один ввод от энергосистемы (в нашем случае это ввод-1, яч. № 1), секционный выключатель (СВ) 10 кВ, трансформатор заземления нейтрали (ТЗН). Потребители ЗРУ-2 получают питание по ВЛ 10 кВ № 1, 2; СВ 10 кВ ЗРУ-2 отключен.

Также от шин ЗРУ-1 отходит ВЛ 10 кВ № 4 протяженностью 52 км, имеющая кабельные вставки общей протяженностью 3 км (2,6 км – кабельная линия типа СКл-3х150 и 0,4 км – NXCMK-3х150) и 4 выключателя, установленных в линии и равномерно удаленных (около 10 км) друг от друга.

К шинам 10 кВ ЗРУ-1 и ЗРУ-2 подключены трансформаторные подстанции с трансформаторами мощностью 400–1000 кВА (от 4 до 10 присоединений на секцию) и суммарной длиной кабельных линий 3,2 км для 1-й и 2-й секций шин (СШ) ЗРУ-1; 4,85 км и 4,45 км соответственно для 1-й и 2-й СШ ЗРУ-2.

Релейная защита и автоматика (РЗиА) всех электроустановок выполнена на цифровых терминалах релейной защиты и автоматики (ЦРЗА).

ЕМКОСТНЫЕ ТОКИ

Емкостные токи воздушных линий присоединений рассчитываем по формуле из [1]:

I свл = С · л · ω · U ф.ном,

где С – удельная емкость ЛЭП на землю (Ф/км) для ВЛ с изолированными проводами типа СИП-3, расположенными на опоре по вершинам равностороннего треугольника при расстоянии между фазами 400 мм (принимаем 0,024 мкФ/км);
л – длина ВЛ, км;
ω = 314 рад/с;
U ф.ном – номинальное фазное напряжение сети, В (принимаем 5700 В).

Емкостные токи кабельных линий присоединений I скл определяем по формуле:

I скл = I С0кл · л,

где I С0кл – удельный емкостный ток кабельной линии на землю, А/км (по данным завода-изготовителя [2], для КЛ сечением 150 мм 2 он составляет 2 А/км, сечением 95 мм 2 – 1,7 А/км, сечением 70 мм 2 – 1,5 А/км.

Для КЛ типа СКл-3х150 удельный емкостный ток составляет 2,94 А/км).

Собственные емкостные токи присоединений ЗРУ-1 составляют:

  • для ВЛ 10 кВ № 1 – 8,13 А;
  • для ВЛ 10 кВ № 2 – 7,525 А;
  • для ВЛ 10 кВ № 3 – 2,65 А;
  • для ВЛ 10 кВ № 4 – 10,55 А;
  • для присоединения ЗРУ-1, кроме ВЛ 10 кВ № 1, 2, 3, 4, – 4,8 А.

ОПЫТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

Так как расчет однофазных токов замыкания на землю произведен по эмпирическим формулам и носит приблизительный характер, в представленной сети 10 кВ был выполнен опыт однофазного замыкания на землю.

В табл. 1 представлены расчетные и измеренные величины однофазных токов замыкания на землю в рассматриваемой сети.

Таблица 1. Расчетные и измеренные величины однофазных токов замыкания на землю

ВЛ 10 кВ № 1
Наименование присоединенияРасчетный емкостный ток, АИзмеренный емкостный ток, АРазница между расчетными и измеренными токами, %
8,138,848
ВЛ 10 кВ № 27,5258,198
ВЛ 10 кВ № 32,652,774
ВЛ 10 кВ № 410,557,4130

Исходя из характеристик устройства частичного заземления нейтрали трансформатора [3], принимаем, что ток однофазного замыкания в сети с ТЗН составляет порядка 35–40 А.

Токи срабатывания защит рассчитываем, исходя из отстройки защит от собственного емкостного тока присоединения, по формуле из [4]:

где kотс – коэффициент отстройки (принимаем равным 1,3 для ЦРЗА);
I с – собственный емкостный ток присоединения.

Коэффициент отстройки (kотс) включает в себя коэффициент надежности (kн) и коэффициент отстройки от бросков емкостного тока в переходных процессах (kбр) [5]. При анализе осциллограмм и переходных процессов токов ОЗЗ в ЦРЗА (в качестве ЦРЗА применены SEPAM) коэффициент отстройки от бросков емкостного тока (kбр) можно принять за 1 и не учитывать при расчете токов срабатывания защит.

ТЗН обеспечивает определенную фиксированную величину тока замыкания на землю в точке замыкания независимо от параметров сети, а отстройка защиты фидеров выполняется от собственных емкостных токов присоединений, протекающих в ТТНП неповрежденных присоединений при однофазном замыкании в сети.

СОГЛАСОВАНИЕ ЗАЩИТ ПО ТОКУ С НИЖЕСТОЯЩИМИ ЗАЩИТАМИ

Для ВЛ 10 кВ № 1 и № 2 при расчете уставки срабатывания по току учитываем суммарный емкостный ток обоих присоединений, так как ЗРУ-2 может получать питание по одной линии с включенным СВ 10 кВ ЗРУ-2. Данные расчетов токов и уставок сведены в табл. 2.

Таблица 2. Данные расчетов токов и уставок

ВЛ 10 кВ № 1 (включен СВ 10 кВ ЗРУ-2 и отключена ВЛ № 2)
Наименование присоединенияЕмкостный ток, I с, А (измеренный)Ток срабатывания защиты, I с.з, АКоэффициент чувствительности защит kч к току замыкания 35 А
17,0322,141,58
ВЛ 10 кВ № 2 (включен СВ 10 кВ ЗРУ-2 и отключена ВЛ № 1)17,0322,141,58
ВЛ 10 кВ № 32,773,69,7
ВЛ 10 кВ № 47,419,63,6

Для отходящих кабельных линий 10 кВ ЗРУ-1 (кроме линий 10 кВ № 1, 2, 3, 4) и ЗРУ-2 отстраиваем ток срабатывания ОЗЗ от емкостного тока самой длинной линии 10 кВ и принимаем равным 3 А. При этом необходимо учитывать возможный ток небаланса в токовых цепях защит. Так как оценить токи небаланса и отстроиться от них расчетными методами не представляется возможным, то при каждом ложном срабатывании защиты необходимо проанализировать причины работы защиты от ОЗЗ и выполнить изменения токов срабатывания или выявить ошибки в монтаже ТТ защит от ОЗЗ.

Читайте так же:
Кабель по току таблица в земле

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

Для выполнения условий селективности работы защит от ОЗЗ было выполнено согласование по времени.

На отходящих линиях 10 кВ ЗРУ-1 (кроме линий 10 кВ № 1, 2, 3, 4) и ЗРУ-2 время работы защиты принимаем равным 0,1 сек.

Для ВЛ 10 кВ № 1,2 время срабатывания защиты от ОЗЗ рассчитываем, исходя из рекомендованной для микропроцессорных защит ступени селективности Δt = 0,25 сек. Время срабатывания защиты от ОЗЗ для ВЛ 10 кВ № 1, 2 составит 0,35 сек.

Для ВЛ 10 кВ № 3, с учетом обеспечения селективности действия защит (в пределах 0,25–0,35 сек.) на 4-х выключателях, установленных на линии, время срабатывания защиты от ОЗЗ принимаем равным 1,1 сек.

ПАРАМЕТРЫ И ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ РЕЗИСТИВНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ

Для резистивного заземления нейтрали применен шкаф типа КУН-70М со следующими характеристиками [6]:

  • номинальная мощность трансформатора 63 кВА;
  • активное сопротивление блока резисторов 150 Ом;
  • номинальная мощность блока резисторов 21 кВт;
  • допустимые токи при однофазном замыкании на землю не более 3 А длительно, 5 А в течение 3 ч, 40 А в течение 5 сек.

С учетом допустимой длительности 5 сек. протекания тока замыкания на землю величиной в 40 А и согласования по току с защитами отходящих линий, для обеспечения селективности действия защит от ОЗЗ принимаем уставки защит: I с.з = 25 А, Т с.з = 1,4 сек. с действием на отключение СВ 10 кВ ЗРУ-1 и Т с.з = 1,7 сек. с действием на отключение своего выключателя.

Карта уставок защит от ОЗЗ представлена на рис. 2.

Рис. 2. Карта уставок защит от ОЗЗ

ОРГАНИЗАЦИЯ ЗАЩИТ ОТ ОЗЗ ПРИ НЕДОСТАТОЧНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

При больших собственных емкостных токах замыкания на землю присоединений могут возникнуть проблемы с обеспечением чувствительности защит к токам ОЗЗ. Из данного положения можно выйти, согласовав работу защит по времени срабатывания, при этом не ставя перед собой задачу отстройки защит от емкостных токов своих присоединений.

Допустим, что защиты от ОЗЗ ВЛ № 1, 2 не могут быть отстроены от емкостных токов своих присоединений по условию чувствительности к току замыкания (kч Т с.з = 1,1 сек.

Исходя из вышеизложенного, принимаем время срабатывания защит от ОЗЗ ВЛ № 1, 2: Т с.з = 1,4 сек., а время срабатывания защиты от ОЗЗ трансформатора заземления нейтрали увеличиваем соответственно до Т с.з = 1,7 сек. с действием на отключение СВ 10 кВ ЗРУ-1 и Т с.з = 2,0 сек. с действием на отключение своего выключателя.

Если по каким-либо причинам нет возможности увеличить время работы защит от ОЗЗ, то необходимо применять направленные защиты от ОЗЗ. При этом особое внимание следует уделить качеству и правильности монтажа ТТНП, так как проблематично проверить фазировку защиты первичными токами и напряжением. Если есть сомнение в правильности фазировки защиты от ОЗЗ, то необходимо провести опыт однофазного замыкания на землю.

ВЫВОДЫ

  1. При расчете величин токов однофазного замыкания на землю необходимо иметь полные данные о рассчитываемой сети. При сомнениях нужно провести опыт ОЗЗ для определения реальных токов ОЗЗ присоединений сети.
  2. Требуется уделять особое внимание монтажу ТТНП. Монтаж следует выполнять в полном соответствии с указаниями производителя.
  3. Максимальное время срабатывания защит от ОЗЗ зависит от времени допустимого действия токов замыкания шкафов резистивного заземления нейтрали.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Шуин В.А., Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6–10 кВ: Библиотечка электротехника. Приложение к журналу «Энергетик» за 2001 г.
  2. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6–35 кВ Nexans. Технические характеристики.
  3. Абрамович Б.Н., Гульков В.М., Полищук В.В., Сергеев А.М., Шийко А.П. Расчет и проектирование воздушных линий с покрытыми изоляционными проводами. Изд-во «Нестор», 2003.
  4. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. СПб.: ПЭИПК, 2010.
  5. Булычев А.В. Релейная защита в распределительных электрических сетях. М.: ЭНАС, 2011.
  6. Шкаф резистивного заземления нейтрали КУН-70. Руководство по эксплуатации.

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Расчет емкостных токов присоединений в сети 6(10) кВ

В данной статье речь пойдет о расчете собственных емкостных токов для различных присоединений в сети 6(10) кВ с изолированной нейтралью.

Как известно через трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП) неповрежденных присоединений протекает собственный емкостной ток.

При однофазном замыкании на землю (ОЗЗ) через ТТНП поврежденного присоединения будет протекать суммарный емкостной ток всех неповрежденных присоединений.

Векторные диаграммы поврежденного и неповрежденного присоединения представлены на рис.1.

Рис.1 - Векторные диаграммы поврежденного и неповрежденного присоединений в сети с изолированной нейтральюРис.1 — Векторные диаграммы поврежденного и неповрежденного присоединений в сети с изолированной нейтралью

Исходя из выше изложенного, защиту от ОЗЗ выполняют отстраиваясь от собственного емкостного тока.

Расчет емкостных токов выполняется для следующих присоединений:

  • кабельные линии;
  • воздушные линии;
  • асинхронные и синхронные электродвигатели;
  • генераторы;

Кабельные линии

1. Удельный емкостной ток замыкания на землю для кабельной линии определяется по формуле 7 [Л1, с.6]:

1. Удельный емкостной ток замыкания на землю для кабельной линии определяется по формуле 7

  • Uф = Uл/√3 — фазное напряжение сети, В;
  • ω = 2Пf = 314 – угловая частота напряжения, (рад/с);
  • Сф — емкость одной фазы сети относительно земли (мкФ/км);

1.1 Емкостной ток кабельной линии определяется по формуле 6.4 [Л3, с.215]:

1.1 Емкостной ток кабельной линии определяется по формуле

  • L – длина кабельной линии, км;
  • m – число проводов (кабелей) в фазе линии.

Определить емкостной ток кабельной линии длиной 500 м, выполненный кабелем АПвЭВнг сечением 3х120 мм2 при напряжении сети 10 кВ.

1. Определяем удельный емкостной ток замыкания на землю для кабеля АПвЭВнг сечением 3х120 мм2:

1. Определяем удельный емкостной ток замыкания на землю для кабеля АПвЭВнг сечением 3х120 мм2

где: Сф = 0,323 мкФ/км — емкость одной фазы сети относительно земли, принимается из технических характеристик кабеля, которые предоставляет Завод-изготовитель, в данном случае значение Сф, принято из приложения 7 таблица 40 «Инструкция и рекомендации по прокладке, монтажу и эксплуатации кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6,10,15,20 и 35 кВ ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод».

Читайте так же:
Выключатель света заднего хода вк403

Как мы видим результат расчета совпадает со значением таблицы 40.

Таблица 40 - Емкостные характеристики кабелей

Если же вы не смогли найти значение Сф, для определения значения удельного емкостного тока можно воспользоваться таблицей из [Л2, с.141].

Удельные значения емкостных токов в кабельных сетях

2. Определяем емкостной ток кабельной линии, учитывая длину линии:

2. Определяем емкостной ток кабельной линии, учитывая длину линии

Воздушные линии

Емкостной ток для воздушной линии 6-35 кВ определяется по формуле представленной в [Л2, с.142]:

Емкостной ток для воздушной линии 6-35 кВ определяется по формуле

  • Uн – номинальное напряжение сети (6 или 10 кВ), кВ;
  • L –длина воздушней линии, км;
  • m – число проводов (кабелей) в фазе линии.

Синхронные и асинхронные электродвигатели

Собственный емкостной ток синхронных и асинхронных двигателей определяется по формуле 6.3 [Л3, с.215] и выражеться в амперах:

Собственный емкостной ток синхронных и асинхронных двигателей определяется по формуле 6.3

  • fном. – номинальная частота сети, Гц;
  • Сд – емкость фазы статора, Ф;
  • Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, В.

Емкость фазы статора Сд принимается по данным завода-изготовителя. Если же данные значения отсутствуют, можно воспользоваться следующими приближенными формулами [Л3, с.215]:

  • для неявнополюсных СД и АД с короткозамкнутым ротором:

Емкость фазы статора Сд для неявнополюсных СД и АД с короткозамкнутым ротором

  • Sном. – номинальная полная мощность электродвигателя, МВА;
  • Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, кВ.
  • для остальных электродвигателей:

Емкость фазы статора Сд для остальных электродвигателей

  • Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, В;
  • nном. – номинальная частота вращения ротора, об/мин.

Турбогенераторы и гидрогенераторы

Собственный емкостной ток при замыкании одной фазы на землю турбогенераторов и гидрогенераторов определяется по той же формуле 6.3 [Л3, с.215], что синхронные и асинхронные двигатели, см. [Л4, с.48].

Емкость фазы статора Сд по отношению к землю для турбогенераторов и гидрогенераторов, определяется по тем же формулам, что и для двигателей, согласно [Л4, с.48].

Емкость фазы статора Сд для генераторов

В таблице 3 [Л4, с.48] проводиться значения емкостных токов при замыкании одной фазы на землю для некоторых типов турбогенераторов и гидрогенераторов. Особое внимание обратите на последние 2 столбца таблицы.

Расчет емкостного тока кабельной линии. Компенсация емкостных токов замыкания на землю

Электрические сети могут работать с заземленной или изолированной нейтралью трансформаторов и генераторов . Сети 6, 10 и 35 кВ работают с изолированной нейтралью трансформаторов. Сети 660, 380 и 220 В могут работать как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Наиболее распространены четырехпроводные сети 380/220, которые в соответствии с требованиями должны иметь заземленную нейтраль.

Рассмотрим сети с изолированной нейтралью . На рисунке 1,а изображена схема такой сети трехфазного тока. Обмотка изображена соединенной в звезду, однако все сказанное ниже относится также и к случаю соединения вторичной обмотки в треугольник.

Рис. 1. Схема сети трехфазного тока с изолированной нейтралью (а). Замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью (б).

Как бы хороша ни была в целом изоляция токоведущих частей сети от земли, все же проводники сети имеют всегда связь с землей. Связь эта двоякого рода.

1. Изоляция токоведущих частей имеет определенное сопротивление (или проводимость) по отношению к земле, обычно выражаемое в мегомах. Это означает, что через изоляцию проводников и землю проходит ток не которой величины. При хорошей изоляции этот ток весьма мал.

Допустим, например, что между проводником одной фазы сети и землей напряжение равно 220 В, а измеренное мегомметром сопротивление изоляции этого провода равно 0,5 МОм. Это значит, что ток на землю 220 этой фазы равен 220 / (0,5 х 1000000) = 0,00044 А или 0,44 мА. Этот ток называется током утечки.

Условно для наглядности на схеме сопротивления изоляции трех фаз r1 , r2 , r3 изображаются в виде сопротивлений, присоединенных каждое к одной точке провода. На самом деле токи утечки в исправной сети распределяются равномерно по всей длине проводов, в каждом участке сети они замыкаются через землю и их сумма (геометрическая, т. е. с учетом сдвига фаз) равна нулю.

2. Связь второго рода образуется емкостью про водников сети по отношению к земле. Как это понимать?

Каждый проводник сети и землю можно представить себе как две . В воздушных линиях проводник и земля — это как бы обкладки конденсатора, а воздух между ними — диэлектрик. В кабельных линиях обкладками конденсатора являются жила кабеля и металлическая оболочка, соединенная с землей, а диэлектриком — изоляция.

При переменном напряжении изменение зарядов конденсаторов вызывает возникновение и прохождение через конденсаторы переменных токов. Эти так называемые емкостные токи в исправной сети равномерно распределены по длине проводов и в каждом отдельном участке также замыкаются через землю. На рис. 1,а сопротивления емкостей трех фаз на землю х1, х2, х3 условно показаны присоединенными каждое к одной точке сети. Чем больше длина сети, тем большую величину имеют токи утечки и емкостные токи.

Посмотрим, что же произойдет в изображенной на рисунке 1,а сети, если в одной из фаз (например, А) произойдет замыкание на землю , т. е. провод этой фазы будет соединен с землей через относительно малое сопротивление. Такой случай изображен на рисунке 1,б. Поскольку сопротивление между проводом фазы А и землей мало, сопротивления утечки и емкости на землю этой фазы шунтируются сопротивлением замыкания на землю. Теперь под воздействием линейного напряжения сети UB через место замыкания и землю будут проходить токи утечки и емкостные токи двух исправных фаз. Пути прохождения тока показаны стрелками на рисунке.

Замыкание, показанное на рисунке 1,б, называется однофазным замыканием на землю, а возникающий при этом аварийный ток — током однофазного замыкания.

Представим себе теперь, что однофазное замыкание вследствие повреждения изоляции произошло не непосредственно на землю, а на корпус какого-нибудь электроприемника — электродвигателя, электрического аппарата, либо на металлическую конструкцию, по которой проложены электрические провода (рис. 2). Такое замыкание называется замыканием на корпус. Если при этом корпус электроприемника или конструкция не имеют связи с землей, тогда они приобретают потенциал фазы сети или близкий к нему.

Прикосновение к корпусу равносильно прикосновению к фазе. Через тело человека, его обувь, пол, землю, сопротивления утечки и емкостные сопротивления исправных фаз образуется замкнутая цепь (для простоты на рис. 2 емкостные сопротивления не показаны).

Ток в этой цепи замыкания зависит от ее сопротивления и может нанести человеку тяжелое поражение или оказаться для него смертельным.

Читайте так же:
Допустимый нагрев провода кабеля

Рис. 3. Прикосновение человека к проводнику в сети с изолированной нейтралью при наличии в сети замыкания на землю

Из сказанного следует, что для прохождения тока через землю необходимо наличие замкнутой цепи (иногда представляют себе, что ток «уходит в землю» — это неверно). В сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В токи утечки и емкостные токи обычно невелики. Они зависят от состояния изоляции и длины сети. Даже в разветвленной сети они находятся в пределах нескольких ампер и ниже. Поэтому эти токи, как правило, недостаточны для расплавления плавких вставок или отключения .

При напряжениях выше 1000 В основное значение имеют емкостные токи, они могут достигать нескольких десятков ампер (если не предусмотрена их компенсация). Однако в этих сетях отключение поврежденных участков при однофазных замыканиях обычно не применяется, чтобы не создавать перерывов в электроснабжении.

Таким образом, в сети с изолированной нейтралью при наличии однофазного замыкания (о чем сигнализируют приборы контроля изоляции) продолжают работать электроприемники. Это возможно, так как при однофазных замыканиях линейное (междуфазное) напряжение не изменяется и все электроприемники получают энергию бесперебойно. Но при всяком однофазном замыкании в сети с изолированной нейтралью напряжения неповрежденных фаз по отношению к земле возрастают до линейных, а это способствует возникновению второго замыкания на землю в другой фазе. Образовавшееся двойное замыкание на землю создает серьезную опасность для людей. Следовательно, любая сеть с наличием в ней однофазного замыкания должна рассматриваться как находящаяся в аварийном состоянии , так как общие условия безопасности при таком состоянии сети резко ухудшаются.

Так, наличие «земли» увеличивает опасность при прикосновении к частям, находящимся под напряжением. Это видно, например, из рисунка 3, где показано прохождение тока поражения при случайном прикосновении к токоведущему проводу фазы А и неустраненной «земле» в фазе С. Человек при этом оказывается под воздействием линейного напряжения сети. Поэтому однофазные замыкания на землю или на корпус должны устраняться в кратчайший срок.

Страница 1 из 5

Замыкание фазы на землю в сетях, работающих с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов
В трехфазной электрической сети, работающей с изолированной нейтралью, о замыкании фазы на землю узнают по показаниям вольтметров контроля изоляции. Вольтметры подключаются к зажимам основной вторичной обмотки трехфазного трехобмоточного трансформатора напряжения серии НТМИ, каждая фаза которого имеет отдельный броневой магнитопровод, рассчитанный на длительное повышение индукции. При металлическом замыкании фазы на землю (рис. 10.1, а) обмотка трансформатора напряжения поврежденной фазы сети оказывается замкнутой накоротко и показание ее вольтметра снизится до нуля. Две другие фазы будут находиться под линейным напряжением. Индукция в магнитопроводах этих фаз возрастет в √3 раз, и вольтметры покажут линейные напряжения.
В точке замыкания фазы на землю проходит ток, равный геометрической сумме емкостных токов неповрежденных фаз:

Где I с — ток замыкания на землю, А;
С — емкость сети, Ф;
w=2pf — угловая частота, с-1.
Чем протяженнее сеть, тем больше ее емкость и, следовательно, тем больше ток замыкания на землю.
Замыкание фазы на землю не изменяет симметрии линейных напряжений и не нарушает электроснабжения потребителей. Однако опасность замыкания фазы на землю состоит в том, что в месте повреждения обычно возникает перемежающаяся заземляющая дуга, длительное горение которой при большом емкостном токе приводит к тепловому эффекту и значительной ионизации окружающего пространства, что создает благоприятные условия для возникновения междуфазных КЗ. Прерывистый характер горения заземляющей дуги приводит к опасным перенапряжениям (до 3,2U Ф), распространяющимся по всей сети. Если при этом на отдельных участках сети изоляция окажется пониженной (например, вследствие загрязнения и увлажнения), то дуговые перенапряжения могут привести к междуфазным перекрытиям и аварийным отключениям оборудования. Но даже при отсутствии дуговых перенапряжений само по себе повышение до линейного напряжения двух фаз уже может привести к пробою дефектной изоляции.
Назначение дугогасящих реакторов. Задача эксплуатации состоит в том, чтобы уменьшить ток замыкания на землю и тем самым обеспечить быстрое погасание заземляющей дуги. Для этого необходимо, чтобы емкостные токи замыкания на землю не превышали следующих значений:

Емкостный ток, А…………………

Эти токи соответствуют требованиям ПТЭ. Однако опыт показывает, что для обеспечения надежного самопогасания дуги в сетях 6 и 10 кВ емкостные токи целесообразно снизить до 20 и 15А соответственно. В случае превышения указанных значений токов в нейтраль обмотки трансформатора включается дугогасящий реактор (рис. 10.1, б), уменьшающий (компенсирующий) емкостный ток через место повреждения до минимальных значений.
Индуктивный ток дугогасящего реактора I Р возникает в результате воздействия на него напряжения смещения нейтрали U = UA , появляющегося на нейтрали при замыкании фазы на землю. Ток равен:

где LP и LT индуктивности дугогасящего реактора и трансформатора соответственно, Гн;
U Ф — фазное напряжение.
С компенсацией емкостных токов воздушные и кабельные сети могут некоторое время работать с замыканием фазы на землю.


Рис. 10.1. Замыкание фазы на землю в сети с изолированной нейтралью (а) и с компенсацией емкостных токов (б) :
1 — трансформатор, питающий сеть; 2 — измерительный трансформатор напряжения;
3 — дугогасящий реактор; К V реле напряжения

Выбор настройки дугогасящих реакторов. При IP =IC =0 емкостная составляющая тока в месте замыкания на землю полностью компенсируется индуктивным током реактора — наступает резонанс токов. Дугогасящие реакторы, как правило, имеют резонансную настройку, что облегчает гашение дуги. Отклонение от резонансной настройки называют расстройкой компенсации. На практике допускается настройка с перекомпенсацией (IP >IC ), если реактивная составляющая тока замыкания на землю не более 5 А, а степень расстройки не превышает 5%. Настройка с недокомпенсацией (IP — коэффициент трансформации по 3Uo измерительного трансформатора, в сети 6 кВ – 60/, в сети 10 кВ — 100/http://pandia.ru/text/79/550/images/image010_32.gif» width=»97″ height=»51″>,

где Ксм – переключаемый коэффициент смещения фазы В специального трансформатора.

Из формул видно, что в случае применения конденсатора Co величина 3Uo в точке резонанса зависит от емкостного тока сети (), а в случае применения специального несимметричного трансформатора не зависит.

Минимальное значение 3Uo выбирается, исходя из условия надежной работы устройства УАРК.101М, и составляет 5В.

В вышеприведенных формулах не учитывается величина напряжения естественной несимметрии сети ввиду ее небольших значений..jpg» width=»312″ height=»431″>

Читайте так же:
Как соединить кабель интернетовскую розетку

Рис. 3 Векторы напряжений в резонансно-заземленной сети

Точная автоматическая компенсация емкостного тока ОЗЗ является бесконтактным средством дугогашения и по сравнению с сетями, работающими с изолированной нейтралью, с резистивно-заземленной, с частично компенсируемой, а также с комбинированно заземленной нейтралью имеет следующие преимущества:

уменьшает ток через место повреждения до минимальных значений (в пределе до активных составляющих и высших гармоник), обеспечивает надежное дугогашение (предотвращает длительное воздействие заземляющей дуги) и безопасность при растекании токов в земле;

облегчает требования к заземляющим устройствам;

ограничивает перенапряжения, возникающие при дуговых ОЗЗ, до значений 2,5-2,6 Uф (при степени расстройки компенсации 0-5%), безопасных для изоляции эксплуатируемого оборудования и линий;

значительно снижает скорости восстанавливающихся напряжений на поврежденной фазе, способствует восстановлению диэлектрических свойств места повреждения в сети после каждого погасания перемежающейся заземляющей дуги;

предотвращает набросы реактивной мощности на источники питания при дуговых ОЗЗ, чем сохраняется качество электроэнергии у потребителей;

предотвращает развитие в сети феррорезонансных процессов (в частности, самопроизвольных смещений нейтрали), если выполняются ограничения в отношении применения плавких предохранителей на линиях электропередачи;

исключает ограничения по статической устойчивости при передаче мощности по линиям электропередачи.

При компенсации емкостных токов воздушные и кабельные сети могут длительно работать с замкнувшейся на землю фазой.

1. Лихачев на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. М.: Энергия, 1971. – 152 с.

2. Обабков адаптивных систем управления резонансными объектами. Киев: Наукова думка, 1993. – 254 с.

3. Фишман В. Способы заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ. Точка зрения проектировщика. Новости Электротехники, №2, 2008

4. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской федерации. РД 34.20.501-издание. Москва, 1996.

Емкостной ток параллельных кабелей

Кабельная линия от ячейки до потребителя 10кВ выполнена в виде трех параллельных кабелей одинаковой марки и сечения. Известен удельный емкостной ток Iуд одного кабеля. Система с изолированной нейтралью.

Чтобы посчитать суммарный емкостной ток всех трех кабелей, достаточно ли Iуд умножить на 3 (т.к. емкости при параллельности складываются) и на длину линии L?

I сум = 3 * I уд * L

Или имеет место быть иная зависимость?
К примеру в книге "Компенсация емкостных токов в сетях с незаземленной нейтралью" А.А. Черников есть такая фраза:

Емкостной ток двухцепной линии не равен удвоенному току одной цепи. При наличии двух идущих по одной трассе и в непосредственной близости линий емкостной ток каждой цепи уменьшается. Это вызвано взаимным экранированием проводов обеих цепей

2 Ответ от matu 2018-05-14 09:11:07

  • matu
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-02-21
  • Сообщений: 716
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Думаю это распространяется на воздушные линии. Для кабелей простое арифметическое суммирование будет корректным.

3 Ответ от Electric 2018-10-29 18:36:13 (2018-10-30 18:06:57 отредактировано Electric)

  • Electric
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-02-25
  • Сообщений: 52
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Думаю это распространяется на воздушные линии. Для кабелей простое арифметическое суммирование будет корректным.

Да, экспертиза допустила этот метод расчета, проблем в тот раз не возникло.

Вопрос далее относится к другому объекту, исходный вопрос считаю решеным

На другом объекте вместо одного трехфазного кабеля 3х185 проложены три кабеля сечением по 1х185. Длина, сечения и марка одинаковы, кабели проложены вместе в одном лотке.

В справочниках обычно дается удельная емкость кабелей в А/км ( к примеру, в РД 34.20.179 таблица 11 или Шабад 2003 стр. 141). Я правильно понимаю, что это значение имеется в виду для трехфазного кабеля сразу? И допустимо ли в этом случае: а) Делить это значение на 3 для вычисления емкостного тока от одной фазы б) Принимать это значение для суммарного удельного емкостного тока от трех одножильных кабелей.

4 Ответ от Пользователь 2018-10-29 20:22:52

  • Пользователь
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-09-01
  • Сообщений: 966
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

имеется в виду для трехфазного кабеля сразу? И допустимо ли в этом случае: а) Делить это значение на 3 для вычисления емкостного тока от одной фазы

— при ОЗЗ — одна жила кабеля (и ее ёмкость) будет закорочена на землю

5 Ответ от Lekarь 2018-10-29 23:00:10

  • Lekarь
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2014-12-26
  • Сообщений: 4,836
  • Репутация : [ 9 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Да, экспертиза допустила этот метод расчета, проблем в тот раз не возникло.

Еще один подобный вопрос. На объекте вместо одного трехфазного кабеля 3х185 проложены три кабеля сечением по 1х185. Длина, сечения и марка одинаковы, кабели проложены вместе в одном лотке.

В справочниках обычно дается удельная емкость кабелей в А/км ( к примеру, в РД 34.20.179 таблица 11 или Шабад 2003 стр. 141). Я правильно понимаю, что это значение имеется в виду для трехфазного кабеля сразу? И допустимо ли в этом случае: а) Делить это значение на 3 для вычисления емкостного тока от одной фазы б) Принимать это значение для суммарного удельного емкостного тока от трех одножильных кабелей.

Думаю, что не всё так, как Вы написали. В данном случае рекомендую позвонить в остатки бывшего ОРГРЭС. Их специалисты готовили эту инструкцию. Они более квалифицировано Вас проконсультируют. Как понимаю, одножильные кабели это сшитый полиэтилен?

6 Ответ от retriever 2018-10-29 23:08:23

  • retriever
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-26
  • Сообщений: 2,541
  • Репутация : [ 12 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

В справочниках обычно дается удельная емкость кабелей в А/км ( к примеру, в РД 34.20.179 таблица 11 или Шабад 2003 стр. 141). Я правильно понимаю, что это значение имеется в виду для трехфазного кабеля сразу?

Я так понимаю это емкость одной жилы на землю, она же емкость нулевой последовательности для симметричного кабеля.
Так есть межфазная емкость, но ее, видимо, за ненадобностью не приводят.

7 Ответ от Electric 2018-10-30 04:22:47 (2018-10-30 04:27:47 отредактировано Electric)

  • Electric
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-02-25
  • Сообщений: 52
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

В данном случае рекомендую позвонить в остатки бывшего ОРГРЭС. Их специалисты готовили эту инструкцию. Они более квалифицировано Вас проконсультируют.

Погуглил эту контору в сети. Как-то сомнительно, что они будут тратить время на бесплатные объяснения.

Как понимаю, одножильные кабели это сшитый полиэтилен?

Да, это сшитый полиэтилен.

Читайте так же:
Как соединять свет с выключателем

8 Ответ от Lekarь 2018-10-30 10:39:28

  • Lekarь
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2014-12-26
  • Сообщений: 4,836
  • Репутация : [ 9 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Погуглил эту контору в сети. Как-то сомнительно, что они будут тратить время на бесплатные объяснения.

Да, это сшитый полиэтилен.

1) говоря по телефону, собеседник по голове не стукнет. Спросить то можно.
2) СПЭ вещь особенная, и те старые инструкции просто не учитывали применение изделий с применением этого материала. А зарубежные переводы литературы как правило делаются в лоб не учитывая особенности наших электрических сетей, в частности связанные с другим режимом работы нейтрали сети на аналогичных классах напряжений.

9 Ответ от zloi 2018-10-30 11:26:05

  • zloi
  • ailleurs
  • Неактивен
  • Откуда: une boîte à musique
  • Зарегистрирован: 2011-01-12
  • Сообщений: 642
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Пропущено ключевое слово — кабель экранированный или нет?

10 Ответ от Electric 2018-10-30 11:35:11 (2018-10-30 11:43:52 отредактировано Electric)

  • Electric
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-02-25
  • Сообщений: 52
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

1) говоря по телефону, собеседник по голове не стукнет.

..но вежливо (?) послать может. Так что это пока самый крайний вариант.

2) СПЭ вещь особенная, и те старые инструкции просто не учитывали применение изделий с применением этого материала. А зарубежные переводы литературы как правило делаются в лоб не учитывая особенности наших электрических сетей, в частности связанные с другим режимом работы нейтрали сети на аналогичных классах напряжений.

Пропущено ключевое слово — кабель экранированный или нет?

Точная марка кабеля ПвВнг(А)-LS.
Судя по расшифровке, есть:

экран по жиле из электропроводящей пероксидносшиваемой ПЭ композиции;

экран по изоляции из электропроводящей пероксидносшиваемой ПЭ композиции.

Насколько сильно это все меняет? Честно говоря, мне не приходилось ранее иметь с ними дело в подобных расчетах, могу ошибаться даже в базовых вещах.

11 Ответ от zloi 2018-10-30 11:44:47

  • zloi
  • ailleurs
  • Неактивен
  • Откуда: une boîte à musique
  • Зарегистрирован: 2011-01-12
  • Сообщений: 642
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Точная марка кабеля ПвВнг(А)-LS.
Судя по расшифровке, есть экран по изоляции из электропроводящей пероксидносшиваемой ПЭ композиции.
Насколько сильно это все меняет? Честно говоря, мне не приходилось ранее иметь с ними дело в подобных расчетах, могу ошибаться даже в базовых вещах.

Экранированный, как и ожидалось.
Значит, в отличие от ВЛ, каждый кабель сам по себе, свой собственный. Складываем емкостной ток арифметически.

12 Ответ от Lekarь 2018-10-30 12:51:27

  • Lekarь
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2014-12-26
  • Сообщений: 4,836
  • Репутация : [ 9 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Экранированный, как и ожидалось.
Значит, в отличие от ВЛ, каждый кабель сам по себе, свой собственный. Складываем емкостной ток арифметически.

тоже с этим согласен. Надо только посмотреть вопрос заземления экрана. Бывают случаи на таких однополюсных кабелях при двустороннем заземлении экрана по нему начинают протекать паразитные токи дающие хорошую прибавку по температуре изоляции кабеля.

13 Ответ от medved.xx 2018-10-30 14:56:20

  • medved.xx
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2017-12-18
  • Сообщений: 50
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Для кабелей из сшитого полиэтилена есть свои таблицы значения емкостного тока и всех других характеристик как и для 3х жильных кабелей.

14 Ответ от retriever 2018-10-30 15:11:15

  • retriever
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-26
  • Сообщений: 2,541
  • Репутация : [ 12 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Кабельная линия от ячейки до потребителя 10кВ выполнена в виде трех параллельных кабелей одинаковой марки и сечения. Известен удельный емкостной ток Iуд одного кабеля. Система с изолированной нейтралью.

Это имеется в виду 3 трехфазных кабеля по 3 жилы/трехжильных, или это 1 трехфазный кабель, сделанный из трех одножильных?

15 Ответ от Рома 2018-10-30 15:38:30

  • Рома
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-10-08
  • Сообщений: 21
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Мой пост, может, и не в тему, но не могу не высказаться. Почему же мы до сих пор говорим и пишем неправильно: "емкостной", а не ёмкостный", "ввода", а не "вводы"?

16 Ответ от Electric 2018-10-30 16:36:58 (2018-10-30 16:38:43 отредактировано Electric)

  • Electric
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-02-25
  • Сообщений: 52
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Это имеется в виду 3 трехфазных кабеля по 3 жилы/трехжильных, или это 1 трехфазный кабель, сделанный из трех одножильных?

Три одножильных кабеля в параллель для передачи трех фаз. т.е. второй вариант.

Мой пост, может, и не в тему, но не могу не высказаться. Почему же мы до сих пор говорим и пишем неправильно: "емкостной", а не ёмкостный", "ввода", а не "вводы"?

Можете написать эссе на эту тему.

17 Ответ от retriever 2018-10-30 17:44:21 (2018-10-30 17:46:59 отредактировано retriever)

  • retriever
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-26
  • Сообщений: 2,541
  • Репутация : [ 12 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Три одножильных кабеля в параллель для передачи трех фаз. т.е. второй вариант.

Тогда это точно не для вашего случая, про взаимное экранирование и т.п. У Черникова речь шла про две разные линии, и режимы "обе в параллель" либо "только одна в работе".

Для простоты беру матлаб, запускаю power_lineparam для какой-то забугорной двуцепы (ВЛ) 315 кВ
Вот такие у нее данные по емкостям:

0.1166 0.0700 -0.0211 0.1166 0.0700
C1_1ц C0_1ц C0m12 C1_2ц C0_2ц

Т.е. как можно видеть, взаимная емкость отрицательная (это так и должно быть, это результат перевода межфазных емкостей в узловую форму)
Если предположить, что линии питаются от одного источника нулевой последовательности напряжением U0, то когда они обе в параллель

А когда только одна включена

И т.к. взаимная емкостная проводимость отрицательная, то она вычтется, проводимость в итоге будет меньше, и емкостный ток каждой линии в режиме "обе в параллель" меньше, чем если бы взаимной емкости не было.
Но в вашем случае нет двух разных режимов "включена только одна фаза" и "включены все три фазы", могут быть либо все включены, либо все отключены, и емкостный ток будет какой-то один.

Емкость одной фазы на землю при равенстве межфазных емкостей численно равна емкости нулевой последовательности.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector