Kapacitivna strujna kompenzacija. Kompenzacija za kapacitivne struje zemljospoja

Električne mreže napona od 6 - 10 kV rade u zavisnosti od jačine struje zemljospoja sa neutralnim izolovanim ili uzemljenim preko zavojnica za gašenje luka.

At struje zemljospoja u 6 kV mrežama više od 30 A i 10 kV mrežama više od 20 A, prema PUE, nulti mora biti uzemljen kroz zavojnice za suzbijanje luka da bi se te struje kompenzirale. Prednost ovog operativnog sistema je u tome što u slučaju jednofaznog kvara uzemljenja, električni prijemnici nastavljaju normalno da rade i samim tim se ne prekida napajanje potrošača.

Gradske kablovske mreže, koje imaju značajnu dužinu, imaju veliki kapacitet, jer je sam kabl na neki način kondenzator. Stoga, kada se u takvoj mreži pojavi jednofazni kvar, struja zemljospoja na mjestu kvara može doseći desetine ili čak stotine ampera.

S takvim strujama, izolacija kabela na mjestu oštećenja brzo se uništava i jednofazni zemljospoj se pretvara u dvofazni i trofazni kratki spoj, što uzrokuje isključenje dijela mreže prekidačem, odnosno prekid napajanja potrošača. Trajni zemljospoj u mreži sa izolovano neutralno ne pojavljuje se odmah, već prvo u obliku "isprekidanog" luka. Kada struja prođe kroz nulu, luk se zaustavlja, a zatim se ponovo pojavljuje. Ova pojava je praćena opasnim povećanjem napona u odnosu na masu na neoštećenim fazama i može uzrokovati kvar izolacije u drugim dijelovima mreže.

Da bi se luk koji nastaje na mjestu kvara ugasio, potrebno je kompenzirati kapacitivnu struju zemljospoja, za koju se na nultu tačku mreže priključuje induktivni kalem za gašenje luka uzemljenja.

Zavojnica je namotaj sa gvozdenim magnetnim jezgrom, smešten u kućište napunjeno uljem. Glavni namotaj zavojnice za prigušivanje luka je uključen za pet strujnih vrijednosti tako da se induktivna struja može podesiti. Osim glavnog namota, zavojnica ima namotaj signalnog napona, na koji je priključen voltmetar za snimanje, iz čijeg se očitavanja može odrediti napon nulte sekvence tokom rada zavojnice. Jedan od terminala glavnog namota zavojnice za gašenje luka spojen je na nultu tačku visokonaponskog namota transformatora koji ima spojni krug zvijezda-nula-trokut ili pomoću posebnog transformatora za uzemljenje, a drugi terminal glavnog namota je spojen na masu.

Obično transformatori za uzemljenje koristi se ne samo za spajanje zavojnice za gašenje luka, već i za napajanje vlastitog opterećenja podstanice; u ovom slučaju transformator za uzemljenje je instaliran u centru napajanja. Instalacija kompenzacijskog uređaja također se može izvršiti u mreži. Snaga transformatora za uzemljenje određena je strujom zavojnice i pomoćnim opterećenjem CPU podstanice. Dijagram spoja zavojnice za gašenje luka prikazan je na donjoj slici.

1 - transformator za uzemljenje, 2 - prekidač,

3 - namotaj signalnog napona sa voltmetrom,

4 - zavojnica za gašenje luka, 5 - strujni transformator, 6 - ampermetar,

7 - strujni relej, 8 - zvučni i svjetlosni alarm

U normalnim uslovima u mreži potencijal neutralne tačke transformatora je nula i struja ne prolazi kroz zavojnicu.U slučaju zemljospoja bilo koje faze u mreži, neutralna tačka transformatora dobija potencijal i kalem stvara induktivnu struju koja zaostaje za naponom za 90°. Kapacitivna struja uzemljenja koja teče na mjestu kvara vodi napon za 90°. Na mjestu oštećenja dolazi do međusobne kompenzacije kapacitivnih i induktivnih struja, budući da su pomaknute u fazi za 180° i luk na mjestu oštećenja ili ne nastaje, ili se, nakon što je nastao, brzo gasi.

Za kontrolu rada zavojnice za gašenje luka 4, strujni transformator 5 priključen je na njegov krug, sekundarnog namotaja na koji su priključeni ampermetar 6 i strujni releji za mjerenje struje uzemljenja i zvuka napajanja i svjetlosni signali 8 dežurnom osoblju. U nedostatku dežurnog osoblja na CPU, telemehanički uređaji se koriste za prijenos signala dežurnom mrežnom dispečeru.

Zavojnica za suzbijanje luka odabran i konfiguriran tako da mu je struja 20 - 25 A manja kapacitivna struja uzemljenja, u ovom slučaju postoji nedovoljna kompenzacija kapacitivne struje koja je neophodna za pravilan rad alarm kvara na zemlji. Preostala struja od 30 A za mreže od 6 kV i 20 A za mreže od 10 kV je prihvatljiva i ne uzrokuje veća oštećenja na mjestu oštećenja.

Trenutno u širokoj upotrebi zavojnice za gašenje luka sa glatkim automatskim podešavanjem. Kada se u mreži pojavi jednofazni kvar, takvi zavojnici za suzbijanje luka stvaraju induktivnu struju i automatski biraju njenu vrijednost potrebnu za kompenzaciju rezultirajuće kapacitivne struje.

Leži u tome što, zahvaljujući induktivnom zavojnici spojenom između neutralnog N i uzemljenja (slika 1), na mjestu zemljospoja, pored struje I Z.Z, prolazi i induktivna struja I L.

Rice. 1. Princip kapacitivne kompenzacije struje zemljospoja

Označene struje su pomerene u fazi jedna u odnosu na drugu za 180°. Iz tog razloga oni se oduzimaju jedno od drugog; kao rezultat toga, ukupna (rezidualna) struja na tački zemljospoja I OST.Z<< I З.З, т. е. во много раз меньше емкостного тока I З.З.

Na sl. Na slici 2 prikazan je vektorski dijagram napona (slika 2, a) i struja (slika 2, b) u mreži sa strujnom kompenzacijom I Z.Z. Smjerovi struja prikazani su na sl. 1.

Objašnjenja za konstruisanje vektorskih dijagrama.

Vektor napona U AB dobija se kao razlika između vektora EMF: ? AB = ? A - ? B. Vektorski pravac? AB - sa kraja vektora? B do kraja vektora? ODGOVOR: To se objašnjava činjenicom da je izraz za? AB se može napisati u obliku? A = ? B+? AB. Da biste pronašli zbir dva vektora, potrebno je priložiti drugi vektor (? AB) na kraj jednog vektora (? B). Ukupni vektor (? A) se dobija ako povežemo početak vektora? B (tačka N) sa krajem vektora? AB. Da li je smjer vektora od tačke N do kraja vektora? AB. Da li se ova pravila primjenjuju na konstrukciju vektora? AC. Za konstruiranje vektorskog dijagrama struja, kolo prikazano na Sl. 1, zgodno ga je predstaviti u obliku prikazanom na Sl. 3.

Rice. 2. Vektorski dijagrami: a—stres; b— struje

Rice. 3. Struje i naponi kada je faza A kratko spojena na masu

Prolazi li zbir struja kroz zemljospoj? B.Z, ? C.Z, ? L - Da li su prve dvije struje kapacitivne prirode i da li su ispred vektora odgovarajuće EMF? Bend? AC na 90°. Da li je vektor struje u induktoru L zaostao u fazi za 90° u odnosu na vektor emf koji je uzrokovao ovu struju? A.

Zbir struja? B Z i? S.Z se konstruiše po pravilu paralelograma (bilo bi moguće, kao što je prikazano na slici 2, b, pričvrstiti na kraj vektora? B .Z vektor? S.Z). Zbir ovih vektora, odnosno vektor kapacitivne struje zemljospoja, označava se kao? Z.Z.

Da li je vektor zaostale struje zemljospoja konstruisan kao zbir vektora? L i? Z.Z. Je li njegov smjer od tačke 0 do kraja vektora pričvršćen? L vektor? Z.Z.

Idealno je rezonantno podešavanje zavojnice, tj. mirovanje = 0. Međutim, u stvarnosti to nije postignuto, jer broj povezanih vodova u mreži nije konstantan.

Preostala struja mora biti induktivne prirode, tj. I L > I Z.Z. Ovo je neophodno kako bi se očuvao smjer snage nulte sekvence u svim mrežnim modovima. Nepoštivanje ove odredbe koju propisuje PTE može dovesti do nepravilnog rada usmjerene zaštite i alarma zemljospoja.

Induktor L se obično naziva reaktorom za suzbijanje luka uzemljenja (reaktor - od riječi reaktivan, tj. njegov otpor je reaktivne prirode).

Reaktori za prigušivanje luka uzemljenja (GAR) se obično ne postavljaju na gradske trafostanice, već na mrežne podstanice, tako da je dužina priključaka na bilo koju tačku zemljospoja minimalna. U ovom slučaju, trafostanica mora biti povezana na mrežu napajanja najmanje dva voda (na osnovu razmatranja pouzdanosti održavanja struje na njoj). Snaga DGR-a određena je kapacitivnom strujom zemljospoja. Pošto je ova snaga reaktivna, onda

Q DGR = nI Z.Z ·U F.NOM

gdje je n =1,25 koeficijent koji uzima u obzir razvoj mreže; U F.NOM - nazivni fazni napon mreže.

Budući da je DGR struja I L trostruka od struje nulte sekvence, otpor nulte sekvence transformatora na čiju nultu je spojen DGR mora biti minimalan. Može se pokazati da ovaj zahtjev zadovoljava transformator sa dijagramom povezivanja?/Δ. Na DGR ulazu predviđenom za uzemljenje ugrađen je strujni transformator TA (sl. 1) koji je neophodan za kontrolu struje prilikom podešavanja i ispitivanja kompenzacionog sistema I Z.Z. Da biste povezali DGR, odvojite energetski transformatori, budući da NN namotaji glavnih energetskih transformatora energetskih centara nemaju nultu (povezani su u trokut).

Tokom rada mreže, njeni parametri se mijenjaju: zbog uključivanja (uključenja ili isključivanja) vodova mijenja se kapacitet faza u odnosu na uzemljenje. To dovodi do poremećaja sistema kompenzacije. Dozvoljeni stepen odstupanja je 5%. Da bi se zadovoljio ovaj zahtjev, najbolje je koristiti DGR sa glatkom automatskom kontrolom induktivnosti.

Isključivanje (prekid) jedne od faza transformatora, na čiju je nultu spojen DGR, dovodi do povećanja napona na neutralnom. Ovaj napon je 0,5U F.NOM), što nije dozvoljeno dugo vremena (prema PTE, napon na nuli transformatora je dozvoljen duže vrijeme ne više od 15% i 1 sat ne više od 30% od nominalnog fazni napon). Standardi napona na nulti određeni su činjenicom da je izolacija namotaja transformatora u neutralnom području oslabljena i napon na nulu može dovesti do njegovog kvara.

Teorijska analiza pokazuje da se uz punu kompenzaciju struje zemljospoja može eliminisati pojava ponovljenih kvarova izolacije nakon prvog kvara, a mreža može pouzdano raditi. Stoga je u toku razvoj specijalnih podesivih reaktora za gašenje luka i uređaja za njihovo automatsko upravljanje. Posebno dobre rezultate u ovom pravcu postigao je profesor V.K. Obabkov. Ovi razvoji kompenzuju ne samo kapacitivnu komponentu struje zemljospoja, već i njenu aktivnu komponentu, koja je neophodna da bi se sprečila pojava isprekidanog električnog luka.

Objavljeno 05.07.2011. (važi do 18.07.2013.)

Kao što mnogi naši čitatelji, posebno stručnjaci iz projektantskih organizacija, primjećuju, u dostupnoj ruskoj tehničkoj literaturi nema konkretnih preporuka za odabir zaštite od zemljospoja (GFP) i nema moderne tehnike proračun postavki. Stoga su materijali na ovu temu od velikog interesa.

Aleksej Šalin, doktor tehničkih nauka, profesor Katedre elektrane Novosibirsk State tehnički univerzitet

U prethodnom broju časopisa („Novosti iz elektrotehnike“ br. 4(34) 2005.) objavljen je članak Alekseja Ivanoviča Šalina koji je dao primer izračunavanja podešavanja zaštite od zemljospoja koja reaguje na napon nulte sekvence. .

O vrijednostima koeficijenta bacanja

Preporuke autora za proračun postavki neusmjerenih strujna zaštita nulta sekvenca iz OZZ-a. Iz ovih preporuka je jasno da se stručnjaci značajno ne slažu oko takvih temeljnih vrijednosti za proračun kao što su koeficijent bacanja, normalizirani koeficijent osjetljivosti itd.

U komentaru Sergeju Titenkovu, on navodi da se koeficijent naleta koji se koristi u proračunima, a koji uglavnom zavisi od visokofrekventne struje nulte sekvence koja se javlja tokom procesa pražnjenja kapacitivnosti oštećene faze kola i punjenja kapacitivnosti neoštećenih faza, ne opada sa otpornim uzemljenjem neutralne mreže. To je određeno, posebno, činjenicom da je ovaj otpornik u mrežama 6-10 kV uključen u krug transformatora za stvaranje neutralne snage male snage.

Kao što je u stvarnosti često slučaj, svaka konkretna izjava ima svoje „granice istine“. Ako govorimo o otpornicima ugrađenim u neutralizator neutralizatora (neutral je trofazni prigušni svitak s cik-cak vezom) u skladu s, onda je ovo mišljenje u većini slučajeva potpuno ispravno. Za prvi harmonik, induktivna reaktancija neutralizatora snage 63 kVA pri naponu od 10 kV je 96 Ohma. Na osnovu 10-20 harmonika, koji su prisutni tokom procesa punjenja kondenzatora tokom kratkotrajne zaštite, ovaj otpor će se povećati na 960-1920 Ohma, a sa otporom otpornika reda veličine 100-150 Ohma, ukupni otpor Lanac “neutralizator – otpornik za uzemljenje” će biti gotovo potpuno induktivan. Kao rezultat toga, u potpunosti u skladu s mišljenjem Sergeja Titenkova, otpornik za uzemljenje neće imati praktički nikakav utjecaj na struje punjenja kondenzatora i stoga neće utjecati na koeficijent naleta.

Na naponu od 35 kV, energetski transformatori s tri namotaja obično imaju neutralni vod. Otpornik za uzemljenje uključen je u krug ovog neutralnog elementa. U ovom slučaju, bilo bi pogrešno reći da ovaj otpornik ne utiče na struje punjenja.

O vremenskom kašnjenju

Razmotrimo ovo pitanje koristeći primjer dijagrama koji je dat u. Ovdje transformator napajanja 35 kV ima snagu od 10 MVA. Iz njega se napaja jedan nadzemni vod, koji se zatim dijeli na dva kruga, od kojih svaki napaja svoj transformator od 4 MVA sa dijagramom povezivanja primarni namotaj u zvijezdu sa uklonjenom neutralnom. Da bi se smanjio nivo prenapona, otpornici za uzemljenje su uključeni u neutralni deo transformatora. Upotreba otpornika za uzemljenje u mreži omogućava povećanje efikasnosti zaštite, ali istovremeno se mora revidirati način odabira njegovih postavki.

U skladu sa strujom odziva zaštite od kratkog spoja IPZ u mreži sa izolovanim neutralnim elementom u prisustvu kabla strujnog transformatora nulte sekvence bira se iz sledećeg uslova:

gdje je k n = 1,2 (faktor pouzdanosti);

k br – koeficijent naleta, koji uzima u obzir udar kapacitivne struje u trenutku nastanka kratkog spoja, kao i sposobnost releja da reaguje na njega;

I c.feed.max – maksimalna kapacitivna struja štićenog fidera.

U skladu sa tim, za trenutnu zaštitu od kratkotrajne zaštite u proračunima treba uzeti vrijednost proizvoda k n k br = 4...5. Za zaštitu od kašnjenja sa mogućnošću isprekidanog luka, kn kbr = 2,5. Očigledno, ove vrijednosti autor preporučuje za tradicionalne domaće zaštitne releje, uključujući RTZ-51.

Predlaže se uzeti u obzir k n = 1,2, k br = 3...5 (u odnosu na stare tipove releja). Za relej RTZ-51 preporučljivo je uzeti k br = 2…3. U tom slučaju se predlaže izvođenje zaštite bez vremenskog odlaganja. “Kada koristite moderne digitalne releje, na primjer, serije SPACOM, uključujući SPAC-800..., za zaštitu od kvarova kratkog spoja, možete uzeti vrijednosti kbr = 1...1,5 (morate provjeriti sa proizvođač).“

Po mom mišljenju, gdje je to moguće, bolje je koristiti odloženu zaštitu od kratkotrajne zaštite. To omogućava da se osigura selektivnost sa dva ili više dalekovoda povezanih u seriju, da se u proračunima koristi niža vrijednost koeficijenta naleta, da se spriječi lažna isključenja neoštećenih vodova nakon isključenja oštećenog voda (zbog fenomena ferorezonancije povezanih sa mjerni naponski transformatori) itd. d.

U nekim industrijama (rudnici, kamenolomi, itd.) postoje pravila, što zahtijeva hitno gašenje OZZ-a. Tamo je potrebno koristiti trenutno djelotvornu zaštitu od OZZ-a.

Određivanje kapacitivnih struja

Vrijednost I s.fid.max = I CS za mreže sa izolovanim neutralnim elementom preporučuje se, na primjer, da se odredi na sljedeći način:

za kablovske mreže

za mreže sa nadzemnim dalekovodima

gdje si - Nazivni napon mreže (kV);

S – ukupna dužina linija (km).

Ukupna kapacitivna struja mreže određena je kao zbir gore opisanih komponenti za sve galvanski povezane mrežne vodove.

Tačnije, vrijednost kapacitivne struje I s.fid.max dalekovoda može se izračunati koristeći, na primjer, podatke o specifičnim kapacitivnim strujama u nadzemnim i kablovskim dalekovodima datim u. Međutim, također se napominje da vrijednost kapacitivne struje određena prema (2), (3) može dati grešku od 40-80% u odnosu na stvarnu struju izmjerenu tokom kratkog spoja u mreži. Jedan od razloga je neuvažavanje kapaciteta u odnosu na tlo potrošača električne energije, na primjer, motora, kao i projektiranje nadzemnih dalekovoda (vrsta nosača, sa ili bez kabla za uzemljenje) itd.

(4)

gdje je U f – fazni napon (kV);

w = 2pf = 314 (rad/s);

C S je kapacitet jedne faze mreže u odnosu na uzemljenje (F).

(5)

gdje c i – specifična kapacitivnost po fazi i-te linije (F/km);

l i – dužina i-te linije (km);

m – broj vodova (kabl, nadzemni sa i bez kabla za uzemljenje);

c j – kapacitet po fazi j-tog mrežnog elementa (F);

q j je broj mrežnih elemenata koji se uzimaju u obzir, osim vodova (na primjer, motora);

n je ukupan broj takvih elemenata.

(6)

gdje je S nom – nominalno puna moć motor (MV A);

U nom – nazivni napon motora (kV).

Za druge vrste električni motori

(7)

gdje je n nom nazivna brzina rotora (o/min).

Kao što je gore navedeno, izračunate kapacitivne struje mreže obično se razlikuju od stvarnih, što se može odrediti samo mjerenjima na lokaciji. Međutim, proces mjerenja kapacitivnih struja, pored tehničkih poteškoća, povezan je i sa određenom metodološkom nesigurnošću. Iskustvo pokazuje da na mnogim objektima kapacitivna struja mreže, čak i kod metalnog kratkog spoja, sadrži ne samo industrijske frekvencijske komponente, već i značajne struje viših harmonika.

Mjerenje ukupne vrijednosti struje, na primjer, korištenjem tradicionalnih instrumenata dizajniranih za mjerenje struja industrijske frekvencije, povezano je sa značajnim greškama. U stvarnosti su uočene greške od oko 30% (uključujući i u pravcu smanjenja izmjerenih struja u odnosu na izračunate). Tačnije, kapacitivna struja mreže može se izmjeriti oscilogramom praćenom dekompozicijom na harmonijske komponente.

Struje nulte sekvence u otporno uzemljenim mrežama

Ako u mreži postoji nekoliko otpornika za uzemljenje sa eksternim kvarom kratkog spoja, aktivna struja I IR također može teći kroz zaštitu. U ovom slučaju, umjesto I s.fid.max u (1), mora se zamijeniti

Osjetljivost se provjerava vrijednošću koeficijenta k h:

(9)

gdje je k h.norm – normalizirani koeficijent osjetljivosti;

I PROTECT – struja u zaštiti oštećenog dalekovoda.

U otporno uzemljenim mrežama i instalacijama

gdje je I" CS ukupna kapacitivna struja mreže minus kapacitivna struja štićenog fidera;

I R – struja otpornika uzemljenja koja teče kroz zaštitu oštećenog priključka. Pokazalo se da kada je zaštićen od OKP vazdušne linije Opasno je koristiti vrijednosti standardnog koeficijenta osjetljivosti preporučene u standardu zbog mogućnosti stvaranja velikog kontaktnog otpora na mjestu SCP i neuspjeha zaštite iz tog razloga. Tu su date i preporuke za provjeru osjetljivosti zaštite u ovom slučaju.

Struje u prijelaznim modovima OZZ

Trenutno je slabo proučeno pitanje kolika bi trebala biti vrijednost koeficijenta kbr prilikom ugradnje otpornika za uzemljenje u neutralu mreže. Postoje dva mišljenja o ovom pitanju:

Vrijednost kbr bi trebala biti ista kao u mrežama bez otpornika za uzemljenje;

Vrijednost k br treba uzeti manju nego u prethodnom slučaju.

Poznato je da k br posebno zavisi od omjera maksimalne struje punjenja mrežnih kondenzatora (struja pražnjenja kapacitivnosti oštećene faze i punjenja kapacitivnosti "zdravih" faza) i vrijednosti kapacitivna struja štićene veze u stacionarnom stanju eksternog SGC-a. Na sl. Na slici 1 prikazan je oscilogram struje nulte sekvence 3I0 u prelaznom procesu kvara kratkog spoja u jednom od priključaka električne mreže opisane u, ukupna struja kvara kratkog spoja u kojoj je jednaka 19 A. Oscilogram odgovara ponovnom paljenju isprekidanog luka u mreži u kojoj nema otpornika za uzemljenje. Maksimalna trenutna vrijednost proces tranzicije bila 138 A, amplituda stabilne struje 3I0 jednaka je 16 A. Označavajući odnos maksimalne struje i amplitude stacionarnog stanja kao k max, dobijamo za slučaj koji se razmatra k max = 8,62.

Ugradnjom otpornika za uzemljenje otpora od 2 kOhm u neutralu napojnog transformatora (struja otpornika na OZZ je 10 A, odnosno 0,53 ukupne kapacitivne struje mreže), dobijamo za isti priključak k max = 1,3 , tj. k max se smanjio za više od 6,5 puta. Povećanje otpora otpornika dovodi do povećanja k max (u razmatranom slučaju do 8,62). Ako je u mrežu ugrađeno više otpornika za uzemljenje i aktivna struja jednog od njih teče kroz razmatranu vezu s vanjskim kvarom kratkog spoja, onda to dovodi do blagog smanjenja vrijednosti k max, budući da je stabilno stanje struja 3I0 u razmatranoj vezi raste.

Iz onoga što je opisano jasno je da se vrijednost kbr u razmatranom slučaju može uzeti nižom nego u odsustvu otpornika za uzemljenje, a stepen smanjenja kbr zavisi od otpora otpornika. Opisana je još jedna metoda uzemljenja, dizajnirana da obezbedi efikasan rad selektivna zaštita od zemljospoja u mrežama 6–10 kV (slika 2). U slučaju koji se razmatra, transformator za formiranje nule nije instaliran.

Kada se u mreži pojavi napon nulte sekvence, što ukazuje da je došlo do kvara uzemljenja, poseban prekidač između svake faze i uzemljenja uključuje vlastiti otpornik za uzemljenje. U tom slučaju se formiraju aktivne struje zemljospoja, pogodne za selektivno otkrivanje oštećene veze.

Kako bi se ograničili prenaponi koji mogu nastati u mreži prije uključivanja otpornika za uzemljenje, planira se ugradnja odvodnika prenapona na sabirnice. Njihov toplinski otpor mora biti osiguran za vrijeme prije nego što se uključe otpornici za uzemljenje i relejna zaštita otkrije oštećeni spoj. Kada se aktivira, relejna zaštita isključuje oštećeni priključak, nakon čega se uzemljivači isključuju. Otpornici za uzemljenje su male snage, apsorbiraju toplinu, sa vremenom termičke stabilnosti od oko 10-20 sekundi.

Primjer raspodjele struje

Na sl. Slika 3 prikazuje distribuciju struja u krugovima kola.

Prilikom konstruisanja figure, napravljene su pretpostavke da:

- kapaciteti faza dalekovoda u odnosu na uzemljenje su višestruko veći od kapaciteta preostalih elemenata kola;

Curenja kroz naponske transformatore mogu se zanemariti;

Aktivna struja u faznoj izolaciji u odnosu na masu je zanemarljiva;

Otpor dalekovoda i namota transformatora je zanemariv.

Na dijagramu sl. 3 nije prikazano komutacionih uređaja i supresori prenapona. Ovdje je Tr transformator napajanja; Električni vod1 – dalekovod na kojem je došlo do kvara faza-zemlja; Dalekovod 2 – neoštećen dalekovod (ili grupa takvih vodova); R1 – otpornici za uzemljenje.

Slika pokazuje da su aktivne struje otpornika za uzemljenje zatvorene kroz napojni transformator Tr i oštećenu fazu dalekovoda1. Kao rezultat, zbir aktivnih struja otpornika neoštećenih faza i kapacitivne struje neoštećenog dalekovoda teče kroz zaštitu oštećenog dalekovoda. Samo kapacitivna struja ovog dalekovoda teče kroz zaštitu neoštećenog dalekovoda.

Gore opisana metoda otpornog uzemljenja implementirana je na tri trafostanice Hanti-Mansijske distributivne zone u Neftejugansku električne mreže. Dosadašnje iskustvo u radu potvrđuje visoka efikasnost takav tehničko rješenje. U slučaju korištenja ovog kola, kako pokazuju naše studije, otpornici za uzemljenje također smanjuju vrijednost kmax, a samim tim i kbr. Štaviše, da bi se postigao isti efekat otpora otpornika u krugovima na sl. 2, 3 treba uzeti 3 puta veće nego kod spajanja otpornika za uzemljenje, na primjer, na neutralni dio energetskog transformatora.

Rice. 1. Oscilogram struje nulte sekvence u prelaznom procesu jednofaznog zemljospoja u 35 kV mreži

Rice. 2. Spajanje otpornika za uzemljenje između faza i uzemljenja kada dođe do kvara uzemljenja

Rice. 3. Raspodjela struja u strujnim kolima

Provedeno istraživanje nam omogućava da izvučemo sljedeći zaključak: upotreba otpornika za uzemljenje bez neutralizatora dovodi do mogućnosti smanjenja vrijednosti kbr. Korištenje neutralizatora značajno smanjuje ovaj učinak, u većini slučajeva praktično ga svodeći na nulu.

Kao rezultat toga, pri povezivanju otpornika za uzemljenje kroz neutralizatore, treba uzeti vrijednosti koeficijenta naleta kbr, kao i za mrežu s izoliranim neutralom, u skladu s preporukama.

Prilikom povezivanja otpornika za uzemljenje prema gore opisanim shemama bez upotrebe neutralizatora, izračunate vrijednosti k br mogu se smanjiti. Ako je struja otpornika za uzemljenje približno jednaka ukupnoj kapacitivnoj struji mreže (kao što se preporučuje za optimalno ograničenje prenapona), vrijednosti faktora naleta u skladu s mogu se uzeti na razini od 1,2-1,3.

Ako je otpor otpornika za uzemljenje znatno veći od kapacitivnosti tri faze mreže (kao što je često slučaj sa velike vrijednosti kapacitivnu struju), vrijednost k br se može uzeti isto kao i za mreže sa izolovanom neutralnom, ili odrediti nakon dodatnih proračuna prelaznih struja OZZ.

Opisana je jedna od karakteristika izgaranja luka u domaćim kablovima sa izolacijom papir-ulje. Poenta je bila da u početnoj fazi električne zaštite paljenje luka u takvom kabelu dovodi do razgradnje uljno-kolofonijske impregnacije i oslobađanja značajne količine plinova, koji gase nastali luk. Sve dok formirani plinovi ne "ode" u različitim smjerovima od luka između slojeva papira, luk ne gori. Istovremeno, zbog nastale "pauze" struje nulte sekvence, zaštita od kvarova kratkog spoja, koja ima vremensko kašnjenje, može odbiti da radi. Razlog je taj što se tokom mrtve pauze, trenutni element vraća u prvobitno stanje, a element vremenske kašnjenja, bez „odbrojavanja“ zadatog vremenskog kašnjenja, takođe se vraća u prvobitno stanje.

Da bi se sprečili takvi kvarovi zaštite od OZZ-a, neke uvezene zaštite (kao i UZL zaštita koju zajednički proizvode Novosibirski državni tehnički univerzitet i PNP BOLID LLC) imaju opciju da zapamte činjenicu pokretanja zaštite. Ako je došlo do „peckanja” trenutnog organa, ta činjenica se pamti do 0,3 s, a kada se „peckanje” ponovi, zaštita se isključuje. Za takvu zaštitu, čak i ako u mreži postoji otpornik za uzemljenje, preporučuje se da se uzme povećana vrijednost kbr, na primjer, jednaka 1,5.

Obim neusmjerene zaštite

Općenito, neusmjerena strujna zaštita od zaštite od kratkog spoja može biti efikasna samo u instalacijama s velikim brojem priključaka povezanih na dio, od kojih svaki ima malu kapacitivnu struju. Tada odstupanje od ove struje u skladu sa (1) neće dovesti do neprihvatljivog smanjenja osjetljivosti. Ovaj slučaj je tipičan, na primjer, za radionice poduzeća s velikim brojem elektromotora male snage povezanih kratkim kablovima.

Ako je u takvoj mreži ugrađen reaktor za gašenje luka, tada je da bi se osigurala efikasna zaštita od kvarova kratkog spoja, preporučljivo je spojiti otpornik za uzemljenje paralelno s ovim reaktorom i struju koja teče kroz otpornik za vrijeme kvarova kratkog spoja. treba premašiti postavku najgrublje zaštite za 1,5-2 puta. U ovom slučaju, neusmjerena strujna zaštita može osigurati potrebnu selektivnost i visoku osjetljivost tokom zaštite od kratkog spoja.

Značajno povećanje efikasnosti može se postići upotrebom strujne zaštite nulte sekvence sa relativnim merenjem. Na primjer, postoji terminal za zaštitu mikroprocesora, čiji se princip rada temelji na upoređivanju vrijednosti struja nulte sekvence u svim priključcima zaštićenog dijela sabirnice. Nije potrebno podešavati radnu struju iz kapacitivnih struja priključaka. U nedostatku reaktora za suzbijanje luka u mreži, takva zaštita omogućava učinkovito identificiranje oštećene veze u slučaju električnog kvara.

Književnost

1. Shalin A.I. Zaštita od zemljospoja u mrežama 6–35 kV. Primjer izračunavanja postavki // Novosti elektrotehnike. – 2005. – br. 4 (34).

2. Shalin A.I. Zemeljni spoj u mrežama 6–35 kV. Prednosti i nedostaci različitih zaštita // Novosti elektrotehnike. – 2005. – br. 3 (33).

3. Shabad M.A. Proračuni relejne zaštite i automatizacije distributivnih mreža. – Sankt Peterburg: PEIPK, 2003. – 350 str.

4. Andreev V.A. Relejna zaštita i automatizacija sistema napajanja. – M.: Viša škola, 1991. – 496 str.

5. Aleksandrov A.M. Izbor postavki okidanja za zaštitu asinhronih elektromotora napona iznad 1 kV. Sankt Peterburg: PEIPK, 2001.

6. Chelaznov A.A. Razvoj tehničkim propisima i standardi u oblasti energetike OJSC Gazprom // Zbornik radova treće sveruske naučne i tehničke konferencije „Ograničenje prenapona i načina uzemljenja neutralne mreže 6–35 kV“ / Novosibirsk, 2004. – Str. 12– 25.

7. O povećanju pouzdanosti 6 kV mreža za pomoćne potrebe nuklearnih elektrana. Okružnica Ts-01-97(E). – M.: Rosenergoatom, 1997.

8. Lurie A.I., Panibratets A.N., Zenova V.P. i dr. Serija neutralizatora tipa FMZO za rad sa magnetiziranim reaktorima za gašenje luka serije RUOM u distributivnim mrežama sa izoliranim neutralnim elementom // Elektrotehnika. – 2003. – br. 1.

9. Elektrotehnički priručnik. Sveska 3. Proizvodnja, prijenos i distribucija električna energija/ Pod opštim redakcijom profesora MPEI V.G. Gerasimova i drugi (glavni urednik A.I. Popov) - 8. izd. – M.: Izdavačka kuća MPEI, 2002. – 964 str.

10. Bukhtoyarov V.F., Mavritsyn A.M. Zaštita od zemljospoja u električnim instalacijama kamenoloma. – M.: Nedra, 1986. – 184 str.

11. Korogodsky V.I., Kuzhekov S.L., Paperno L.B. Relejna zaštita elektromotora napona iznad 1 kV. – M.: Energoatomizdat, 1987. – 248 str.

12. Patent za pronalazak Ruske Federacije br. 2157038. Uređaj za detekciju veze sa zemljospojem u mreži sa izolovanim neutralnim elementom / Shalin A.I. Bilten izuma br. 27, 2000

13. Shalin A.I. Zemeljni spoj u mrežama 6–35 kV. Slučajevi neispravnih radnji zaštite // Novosti elektrotehnike. – 2005. – br. 2 (32).

Proračun kapacitivne struje spoja faza-zemlja. Kada je faza kratko spojena na masu, što se naziva jednostavnim kvarom, struja je određena samo kapacitivnošću mreže. Kapacitivne reaktanse elemenata mreže znatno premašuju njihovu induktivnu i aktivni otpori, ovo nam omogućava da zanemarimo ovo posljednje pri određivanju struje. Razmotrimo najjednostavniju trofaznu mrežu u kojoj je došlo do kratkog spoja jednostavne faze A.

Struje u fazama IN I WITH definisani su kako slijedi:

Aktuelni moduli uzimajući u obzir pretpostavke

izračunavaju se kao Struja u zemlji određena je geometrijskim zbirom struja: U praktičnim proračunima, gruba procjena veličine struje zemljospoja je moguća pomoću formule gdje av.nom U– srednji nazivni fazni napon stepena; N- koeficijent; l– ukupna dužina nadzemnih ili kablovskih vodova koji su električno povezani sa zemljospojnom tačkom, km. Ova procjena znači da veličina struje kvara ne ovisi o njenoj lokaciji i određena je ukupnom dužinom mrežnih vodova.

Kompenzacija kapacitivne struje faza-zemlja.

U mrežama od 3–20 kV i kratkoj dužini nadzemnih i kablovskih vodova, struja spoja faza-zemlja iznosi nekoliko ampera. Luk u ovom slučaju ispada nestabilan i gasi se sam. Shodno tome, takve mreže mogu normalno funkcionisati u načinu jednostavnog kola. Povećanje napona i dužine mreže dovodi do povećanja struje zemljospoja - luk na takvim strujama može dugo gorjeti, često se prenosi na susjedne faze, pretvarajući jednofazni kvar u dvo- ili trofazni jedan. Brzo otklanjanje luka postiže se kompenzacijom struje zemljospoja uzemljenjem neutralnog elementa kroz uređaj za gašenje luka

Mreža se sastoji od transformatora i voda spojenih na sabirnice konstantnog napona. Simetrične komponente u tački zemljospoja određene su pod pretpostavkom da ukupni kapacitivni otpor kola nulte sekvence značajno premašuje njegov otpor pozitivne i negativne sekvence, što nam omogućava da prihvatimo.

61.1. U sveobuhvatnoj šemi ( b) simbolično se uvode induktivne reaktancije linije i tr-ra svih nizova, iako se pretpostavlja da su jednake nuli. Da bi se ograničila struja jednostavnog zemljospoja, potrebno je uzemljiti nultu transformatora kroz induktivitet, čija je vrijednost odabrana tako da se strujna rezonanca javlja u krugu nulte sekvence. U ovom slučaju, što dovodi do potpunog nestanka struje zemljospoja. Zanemarujući induktivne reaktanse transformatora i vodova, nalazimo da se rezonancija javlja pri. Reaktori za suzbijanje luka imaju stepenastu regulaciju induktivnosti. Uz njihovu pomoć, jednofazna struja kvara se smanjuje na desetine puta, što je sasvim dovoljno da se ugasi luk na mjestu kvara.

U normalnom radu mreže uvijek postoji blagi neutralni pomak, tj. Neutralni potencijal je uvijek različit od nule. To se događa zbog fazne asimetrije dalekovoda, koja se ne može eliminirati u distributivnim mrežama. Ali kada se reaktor za suzbijanje luka uključi u neutralni položaj, njegov potencijal se može značajno povećati.

Prema PUE, stepen asimetrije faze kondenzatora u odnosu na tlo ne bi trebao biti veći od 0,75%. Blago depodešavanje rezonantnog kola, koje ne dovodi do pogoršanja uslova gašenja luka, posebno je efikasno u mrežama koje nemaju transpoziciju. PUE ne ograničavaju trajanje mrežnog rada sa kvarom faza-zemlja.

Objašnjenje.

Kompenzacija kapacitivnih struja zemljospoji u mrežama 6-35 kV.

Uvod. Najčešći tip oštećenja (do 95%) u mrežama od 6, 10, 35 kV su jednofazni zemljospoji (SFG), praćeni protokom kapacitivne struje kroz kvar i prenaponom visokog višestrukosti na elementima mreže (motorima). , transformatori) u obliku visokofrekventnog prelaznog procesa. Takvi uticaji na mrežu dovode, u najboljem slučaju, do okidanja uzemljenja. Čini se da je pronalaženje oštećene veze radno intenzivan i dugotrajan organizacijski zadatak - uzastopno isključenje priključaka dugo se odgađa i popraćeno je nizom operativnih prekidača za rezervisanje potrošača. I, u pravilu, većina kvarova faza-faza počinje s OZZ-om. Razvoj jednofazni kvarovi do zemlje je praćeno zagrijavanjem tačke kvara, disipacijom velika količina energije na lokaciji zaštitne zone i završava se isključenjem potrošača zaštitom od prekostrujne zaštite kada zaštitna zona pređe u kratki spoj. Situacija se može promijeniti korištenjem rezonantnog uzemljenja nule.

Struje kvara. U slučaju kvara kratkog spoja, kapacitivna struja teče prema zemlji kroz mjesto kvara zbog prisustva električni kapacitet između faza mreže i zemlje. Kapacitet je koncentrisan uglavnom u kablovskim vodovima, čija dužina određuje ukupnu kapacitivnu struju OZZ-a (otprilike 1 km kabla na 1 A kapacitivne struje).

Vrste OZZ. Svi OZZ su podijeljeni na slijepe (metalne) i lučne. Najčešći (95% svih OZZ) i najčešći opasnog izgleda OZZ su lučni OZZ. Hajde da opišemo svaku vrstu OZZ-a posebno.

1) sa stanovišta nivoa prenapona na elementima mreže, najsigurniji su metalni kvarovi uzemljenja (na primjer, žica nadzemnog dalekovoda koja pada na zemlju). U ovom slučaju, kapacitivna struja teče kroz mjesto kvara, što nije praćeno velikim prenaponima zbog specifičnosti ove vrste kratkog spoja.

2) karakteristika lučnih SZZ je prisustvo električnog luka na mestu SZZ, koji je izvor visokofrekventnih oscilacija koje prate svaki SZZ.

Metode za suzbijanje struja kratkog spoja. Postoje dva načina za suzbijanje SF struja.

1) isključenje oštećene veze - ova metoda je usmjerena na ručno ili automatsko (koristeći relejnu zaštitu i opremu za automatizaciju) isključenje. U tom slučaju potrošač, u skladu sa kategorijom, prelazi na rezervno napajanje ili ostaje bez napajanja. Na oštećenoj fazi nema napona - nema struje kroz mjesto kvara.

2) kompenzacija kapacitivne struje na mestu zatvaranja reaktorom instaliranim u neutralnoj mreži, koji ima induktivna svojstva.

Suština kompenzacije kapacitivnih struja OZZ-a. Kao što je navedeno, kada je faza kratko spojena na masu (kvar), kapacitivna struja teče kroz SFZ. Ova struja, nakon detaljnijeg pregleda, nastaje zbog kapacitivnosti dvije preostale (neoštećene) faze napunjene na linijski napon. Struje ovih faza, pomaknute jedna u odnosu na drugu za 60 električnih stupnjeva, sumiraju se na mjestu oštećenja i imaju trostruku vrijednost fazne kapacitivne struje. Odavde se određuje veličina zaostale struje kroz mjesto kvara: . Ova kapacitivna struja može se kompenzirati induktivnom strujom reaktora za suzbijanje luka (ARR) instaliranog u neutralnoj mreži. Tokom OZZ-a u mreži na nulti bilo kojeg transformatora koji je na njega priključen, čiji su namoti spojeni u zvijezdu, pojavljuje se fazni napon koji, ako postoji neutralni terminal spojen na visokonaponski namotaj reaktora L , pokreće induktivnu struju reaktora kroz mjesto kvara. Ova struja je usmjerena suprotno kapacitivnoj struji OZZ-a i može je kompenzirati odgovarajućim podešavanjem reaktora (Sl. 1)

Rice. 1 Putevi za prolaz struja kratkog spoja kroz elemente mreže

Potreba za automatskim podešavanjem na rezonanciju. Da bi se postigla maksimalna efikasnost DGR-a, kolo formirano kapacitivnošću cijele mreže i induktivnošću reaktora - mrežno kolo nulte sekvence (NPC) - mora biti podešeno na rezonanciju na mrežnoj frekvenciji od 50 Hz. U uslovima stalnog uključivanja u mreži (uključivanje/isključivanje potrošača), kapacitet mreže se menja, što dovodi do potrebe korišćenja kontinuirano podesivih DGR i automatski sistem kompenzacija kapacitivnih struja OZZ (ASKET). Inače, trenutno korišteni stepenasti prigušnici poput ZROM-a i drugih se ručno podešavaju na osnovu izračunatih podataka o kapacitivnim strujama mreže, te stoga ne daju rezonantno podešavanje.

Princip rada ASKET-a. KNPS je podešen na rezonanciju pomoću uređaja za automatsko podešavanje kompenzacije tipa UARK.101M, koji radi na faznom principu. Referentni signal ( linijski napon) i 3Uo signal iz instrumentnog transformatora (na primjer, STMI). Za ispravne i stabilan rad ASKET treba stvoriti umjetnu asimetriju u mreži, što se postiže neutralnim izvorom pobude (NVS) - bilo povezivanjem visokonaponske kondenzatorske baterije na jednu od faza mreže, ili ugradnjom posebnog asimetričnog transformatora TMPS tip sa ugrađenim IVS (sa mogućnošću regulacije omjera transformacije sa diskretnošću od 1,25% faznog napona). U posljednjem slučaju, vrijednost napona 3Uo u rezonantnom modu i stabilnost rada ASKET ostaju konstantni kada se konfiguracija mreže promijeni (pogledajte formule ispod). DGR (na primjer, tip RDMR) je instaliran u neutralu istog transformatora. Dakle, ASKET je predstavljen kao sistem TMPS+RDMR+UARK.101M.

O odnosu između vrijednosti prirodne i umjetne asimetrije. U mreži sa izolovanim neutralnim elementom, napon na otvorenom trokutu STMI, uzimajući u obzir omjer transformacije, odgovara stres prirodne asimetrije. Veličina i ugao ovog napona su nestabilni i zavise od razni faktori(vreme,…..itd.), dakle, da bi ASKET radio ispravno, potrebno je stvoriti stabilniji signal i po veličini i po fazi. U tu svrhu, neutralni izvor pobude ( izvor vještačke asimetrije). Ako koristimo terminologiju teorije automatska kontrola, umjetna asimetrija je koristan signal koji se koristi za kontrolu CNPS, a prirodna asimetrija je smetnja od koje je potrebno isključiti odabirom vrijednosti umjetne asimetrije. U mrežama sa dostupnošću kablovske linije sa kapacitivnom strujom od 10 ampera ili više, količina prirodne asimetrije je obično vrlo mala. P.5.11.11. PTEESiS ograničava veličinu neuravnoteženog napona (prirodnog + vještačkog) u mrežama koje rade sa kompenzacijom kapacitivne struje na nivou od 0,75% faznog napona, a maksimalni stepen neutralnog pomaka na nivou koji ne prelazi 15% faznog napona. Na otvorenom STMI trokutu ovi nivoi će odgovarati vrijednostima 3Uo = 0,75V i 15V. Maksimalni stepen neutralnog pomaka je moguć u rezonantnom režimu (slika 2).

Ispod su formule za izračunavanje napona 3Uo u rezonantnom modu za dvije metode stvaranja umjetne asimetrije:

1) u slučaju upotrebe Co kondenzatora

,

gdje je ugaona frekvencija mreže, 314,16 s-1,

http://pandia.ru/text/79/550/images/image006_44.gif" width="24" height="23 src="> - fazni EMF, V,

http://pandia.ru/text/79/550/images/image008_37.gif" width="29" height="27">- omjer transformacije za 3Uo mjernog transformatora, u mreži 6 kV - 60/, u mreži 10 kV - 100/http://pandia.ru/text/79/550/images/image010_32.gif" width="97" height="51">,

gdje je Kcm preklopni koeficijent faznog pomaka B specijalnog transformatora.

Iz formula je jasno da u slučaju korištenja kondenzatora Co, vrijednost 3Uo u točki rezonancije ovisi o kapacitivnoj struji mreže (), au slučaju korištenja posebnog asimetričnog transformatora ne ovisi.

Minimalna vrijednost 3Uo se bira na osnovu uslova pouzdan rad uređaj UARK.101M, i iznosi 5V.

Gore navedene formule ne uzimaju u obzir vrijednost napona prirodne asimetrije mreže zbog njenih malih vrijednosti..jpg" width="312" height="431">

Rice. 3 Vektora napona u rezonantno uzemljenoj mreži

Zaključci:

Precizna automatska kompenzacija kapacitivne struje OZZ je beskontaktno sredstvo za gašenje luka i, u poređenju sa mrežama koje rade sa izolovanom neutralom, otporno uzemljeno, delimično kompenzovano, a takođe i sa kombinacijom uzemljeno neutralno ima sljedeće prednosti:

smanjuje struju kroz mjesto kvara na minimalne vrijednosti (ograničeno na aktivne komponente i više harmonike), osigurava pouzdano gašenje luka (sprečava dugotrajno izlaganje uzemljenom luku) i sigurnost kada se struje šire u tlu;

pojednostavljuje zahtjeve za uređaje za uzemljenje;

ograničava prenapone koji nastaju zbog kvarova na luku na vrijednosti od 2,5-2,6 Uph (sa stepenom kompenzacijskog depodešavanja od 0-5%), bezbedno za izolaciju radne opreme i vodova;

značajno smanjuje brzinu oporavka napona u oštećenoj fazi, pomaže vraćanju dielektričnih svojstava mjesta kvara u mreži nakon svakog gašenja povremenog luka uzemljenja;

sprečava prenapone reaktivne snage na izvorima napajanja prilikom kvarova, čime se održava kvalitet električne energije za potrošače;

sprječava razvoj ferorezonantnih procesa u mreži (posebno spontanih pomaka neutralnog elementa), ako su ispunjena ograničenja za korištenje osigurača na dalekovodima;

eliminira ograničenja statičke stabilnosti pri prijenosu energije putem dalekovoda.

Kod kompenzacije kapacitivnih struja, nadzemne i kablovske mreže mogu raditi dugo vremena sa kratkom fazom na masu.

književnost:

1. Lihačov na uzemljenje u mrežama sa izolovanim neutralnim elementom i sa kompenzacijom kapacitivnih struja. M.: Energija, 1971. – 152 str.

2. Obabkov adaptivni sistemi upravljanja rezonantnim objektima. Kijev: Naukova dumka, 1993. – 254 str.

3. Fishman V. Metode neutralnog uzemljenja u mrežama 6-35 kV. Sa stanovišta dizajnera. Novosti elektrotehnike, br. 2, 2008

4. Pravila tehnički rad elektrane i mreže Ruska Federacija. RD 34.20.501 izdanje. Moskva, 1996.

Glavni inženjer

Rice. 2 Primjeri rezonantnih karakteristika CNPS

Rice. 4 Reakcija rezonantno uzemljene mreže na kvar luka