Kapasitif akımların değeri nasıl hesaplanır? Kapasitif toprak arıza akımları için telafi

Açıklayıcı not.

Tazminat kapasitif akımlar 6-35 kV ağlarda toprak arızaları.

Giriiş. 6, 10, 35 kV ağlarda en yaygın hasar türü (% 95'e kadar), arıza boyunca kapasitif akımın akışı ve ağ elemanlarında yüksek çokluklu aşırı gerilimlerin eşlik ettiği tek fazlı toprak arızalarıdır (SFG). motorlar, transformatörler) yüksek frekans şeklinde geçiş süreci. Ağ üzerindeki bu tür etkiler en iyi ihtimalle toprak korumalarının devre dışı kalmasına neden olur. Hasarlı bir bağlantının bulunması emek yoğun ve zaman alıcı bir organizasyonel görev gibi görünüyor - bağlantıların sıralı olarak kesilmesi uzun bir süre erteleniyor ve buna tüketicileri ayırmak için bir dizi operasyonel anahtarlama eşlik ediyor. Ve kural olarak fazdan faza arızaların çoğu OZZ ile başlar. Gelişim tek fazlı arızalar yere arıza noktasının ısınması, dağılması eşlik eder büyük miktar OZZ'nin yerinde enerji ve OZZ'nin geçişi sırasında MTZ'nin korunmasıyla tüketicinin bağlantısının kesilmesiyle sona erer. kısa devre. Nötrün rezonans topraklaması kullanılarak durum değiştirilebilir.

Arıza akımları. Kısa devre arızası durumunda hasar bölgesinden toprağa akar. kapasitif akım varlığı nedeniyle elektriksel kapasiteŞebeke fazları ve toprak arasında. Kapasitans esas olarak uzunluğu OZZ'nin toplam kapasitif akımını belirleyen kablo hatlarında yoğunlaşmıştır (1 A kapasitif akım başına yaklaşık 1 km kablo).

OZZ Çeşitleri. Tüm OZZ kör (metal) ve ark olarak ayrılmıştır. En yaygın olanı (tüm OZZ'lerin %95'i) ve en tehlikeli görünüşlü OZZ ark OZZ'dir. Her bir OZZ tipini ayrı ayrı tanımlayalım.

1) ağ elemanlarındaki aşırı gerilim seviyeleri açısından bakıldığında, metal toprak arızaları en güvenli olanlardır (örneğin, havai elektrik hattı kablosunun yere düşmesi). Bu durumda, arıza bölgesinden kapasitif bir akım akar ve bu tür kısa devrenin kendine özgü doğası nedeniyle buna büyük aşırı gerilimler eşlik etmez.

2) ark SZZ'lerin bir özelliği, her SZZ'ye eşlik eden yüksek frekanslı salınımların kaynağı olan SZZ bölgesinde bir elektrik arkının varlığıdır.

Kısa devre akımlarını bastırma yöntemleri. SF akımlarını bastırmanın iki yolu vardır.

1) hasarlı bir bağlantının kesilmesi - bu yöntem, manuel veya otomatik (röle koruma ve otomasyon ekipmanı kullanılarak) bağlantının kesilmesine odaklanır. Bu durumda tüketici, kategorisine göre yedek güce aktarılır veya enerjisiz kalır. Hasarlı fazda voltaj yok - arıza bölgesinden akım geçmiyor.

2) endüktif özelliklere sahip olan nötr ağda kurulu bir reaktör tarafından kapanma noktasındaki kapasitif akımın dengelenmesi.

OZZ'nin kapasitif akımlarının telafisinin özü. Belirtildiği gibi, bir faz toprağa kısa devre yaptığında (arıza), SFZ'den kapasitif bir akım akar. Daha yakından incelendiğinde bu akım, hat voltajına yüklenen kalan iki (sağlam) fazın kapasitanslarından kaynaklanmaktadır. Birbirine göre 60 elektriksel derece kaydırılan bu fazların akımları, hasar noktasında toplanır ve faz kapasitif akımının üçlü değerine sahiptir. Buradan arıza bölgesinden geçen artık akımın büyüklüğü belirlenir: . Bu kapasitif akım, şebeke nötrüne monte edilen ark söndürme reaktörünün (ARR) endüktif akımıyla telafi edilebilir. Sargıları bir yıldıza bağlı olan, kendisine bağlı herhangi bir transformatörün nötr noktasındaki ağdaki OZZ sırasında, L reaktörünün yüksek voltaj sargısına bağlı bir nötr terminal varsa, bir faz voltajı ortaya çıkar. , arıza bölgesi boyunca reaktörün endüktif akımını başlatır. Bu akım, OZZ'nin kapasitif akımına ters yönde yönlendirilir ve reaktörün uygun şekilde ayarlanmasıyla bunu telafi edebilir (Şekil 1).

Pirinç. 1 Kısa devre akımlarının ağ elemanları üzerinden geçişi için yollar

Rezonansa otomatik ayarlama ihtiyacı. DGR'nin maksimum verimliliğini elde etmek için, tüm ağın kapasitansı ve reaktörün endüktansı tarafından oluşturulan devrenin - ağ sıfır dizi devresi (NPC) - 50 Hz ağ frekansında rezonansa ayarlanması gerekir. Ağda sürekli geçiş koşulları altında (tüketicilerin açılması/kapatılması), ağ kapasitesi değişir, bu da sürekli olarak ayarlanabilen DGR'lerin kullanılması ihtiyacına yol açar ve otomatik sistem kapasitif akımların kompanzasyonu OZZ (ASKET). Bu arada, ZROM ve diğerleri gibi şu anda kullanılan kademeli reaktörler, ağın kapasitif akımları hakkında hesaplanan verilere göre manuel olarak ayarlanmaktadır ve bu nedenle rezonans ayarı sağlamamaktadır.

ASKET'in çalışma prensibi. KNPS, faz prensibine göre çalışan UARK.101M tipi otomatik kompanzasyon ayarlama cihazı ile rezonansa ayarlanmıştır. Referans sinyali (doğrusal voltaj) ve ölçüm transformatöründen gelen 3Uo sinyali (örneğin NTMI) UARK.101M girişine beslenir. Doğru ve kararlı çalışma ASKET'in ağda, nötr bir uyarma kaynağı (NVS) tarafından gerçekleştirilen, ya yüksek voltajlı bir kapasitör bankasını ağın fazlarından birine bağlayarak ya da özel bir asimetrik transformatör kurarak ağda yapay bir asimetri yaratması gerekir. Yerleşik IVS'li TMPS tipi (%1,25'lik bir doğrulukla dönüşüm oranını düzenleme yeteneği ile) faz gerilimi). İkinci durumda, rezonans modundaki 3Uo voltaj değeri ve ASKET işleminin kararlılığı, ağ konfigürasyonu değiştiğinde sabit kalır (aşağıdaki formüllere bakın). Aynı transformatörün nötrüne bir DGR (örneğin RDMR tipi) monte edilmiştir. Böylece ASKET, TMPS+RDMR+UARK.101M sistemi olarak sunulmuştur.

Doğal ve yapay asimetri değerleri arasındaki ilişki üzerine. ile çevrimiçi izole nötr dönüşüm oranı dikkate alınarak açık üçgen STMI üzerindeki voltaj şuna karşılık gelir: doğal asimetri stresi. Bu voltajın büyüklüğü ve açısı kararsızdır ve Çeşitli faktörler(hava durumu,…..vs.), yani uygun operasyon ASKET'in hem büyüklük hem de faz olarak daha kararlı bir sinyal oluşturması gerekiyor. Bu amaçla nötr bir uyarma kaynağı ( yapay asimetrinin kaynağı). Teorinin terminolojisini kullanırsak otomatik kontrol Yapay asimetri, CNPS'yi kontrol etmek için kullanılan yararlı bir sinyaldir ve doğal asimetri, yapay asimetrinin değerini seçerek ayarlanması gereken bir girişimdir. Kullanılabilirliği olan ağlarda kablo hatları 10 amper veya daha fazla kapasitif akımda doğal asimetri miktarı genellikle çok azdır. P.5.11.11. PTEESiS, kapasitif akım kompanzasyonu ile çalışan şebekelerde dengesizlik geriliminin büyüklüğünü (doğal + yapay) faz geriliminin %0,75'i seviyesinde, maksimum nötr yer değiştirme derecesini ise faz geriliminin %15'ini aşmayacak seviyede sınırlar. Açık bir STMI üçgeninde bu seviyeler 3Uo = 0,75V ve 15V değerlerine karşılık gelecektir. Rezonans modunda maksimum nötr yer değiştirme derecesi mümkündür (Şekil 2).

Yapay asimetri yaratmanın iki yöntemi için rezonans modunda 3Uo voltajını hesaplamaya yönelik formüller aşağıda verilmiştir:

1) Co kapasitör kullanılması durumunda

,

ağın açısal frekansı nerede, 314.16 s-1,

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

http://pandia.ru/text/79/550/images/image008_37.gif" width = "29" height = "27">- 6 kV'luk bir ağda bir enstrüman transformatörünün 3Uo'su için dönüşüm oranı - 60/, 10 ağ kV'sinde - 100/http://pandia.ru/text/79/550/images/image010_32.gif" width = "97" yükseklik = "51">,

burada Kcm, özel bir transformatörün değiştirilebilir faz kayma katsayısı B'dir.

Formüllerden Co kapasitörünün kullanılması durumunda rezonans noktasındaki 3Uo değerinin ağın kapasitif akımına () bağlı olduğu ve özel bir asimetrik transformatör kullanılması durumunda bağlı olmadığı açıktır.

Minimum değer olan 3Uo duruma göre seçilir güvenilir çalışma cihaz UARK.101M ve 5V'dir.

Yukarıdaki formüller, küçük değerlerden dolayı ağın doğal asimetrisinin voltaj değerini dikkate almamaktadır..jpg" width="312" height="431">

Pirinç. Rezonans topraklamalı bir ağda 3 voltaj vektörü

Sonuçlar:

Kapasitif akımın hassas otomatik kompanzasyonu OZZ, temassız bir ark söndürme aracıdır ve izole edilmiş nötr, dirençli topraklanmış, kısmen telafi edilmiş ve ayrıca bir kombinasyonla çalışan ağlarla karşılaştırıldığında topraklanmış nötr aşağıdaki avantajlara sahiptir:

arıza bölgesindeki akımı minimum değerlere düşürür (aktif bileşenlerle ve daha yüksek harmoniklerle sınırlıdır), güvenilir ark söndürmeyi sağlar (topraklama arkına uzun süre maruz kalmayı önler) ve akımlar toprağa yayıldığında güvenliği sağlar;

topraklama cihazlarının gerekliliklerini basitleştirir;

ark arızalarından kaynaklanan aşırı gerilimleri 2,5-2,6 Uph değerlerine sınırlar (%0-5'lik telafi ayarı derecesi ile), işletme ekipmanının ve hatların yalıtımı için güvenlidir;

hasarlı fazdaki voltajın geri kazanım oranını önemli ölçüde azaltır, aralıklı topraklama arkının her söndürülmesinden sonra ağdaki arıza yerinin dielektrik özelliklerinin geri kazanılmasına yardımcı olur;

ark arızaları sırasında güç kaynaklarındaki reaktif güç dalgalanmalarını önler, böylece tüketiciler için elektriğin kalitesini korur;

elektrik hatlarında sigortaların kullanımına ilişkin kısıtlamalar karşılanırsa, ağda ferrorezonant süreçlerin gelişmesini (özellikle nötrün kendiliğinden yer değiştirmesini) önler;

Güç hatları üzerinden güç iletirken statik kararlılık üzerindeki kısıtlamaları ortadan kaldırır.

Kapasitif akımları telafi ederken, havai ve kablo ağları, bir faz toprağa kısa devre yaparak uzun süre çalışabilir.

Edebiyat:

1. Likhaçev, izole edilmiş nötr ve kapasitif akımların telafisi ile ağlarda topraklanacak. M.: Enerji, 1971. – 152 s.

2. Rezonans nesneleri için Obabkov uyarlanabilir kontrol sistemleri. Kiev: Naukova Dumka, 1993. – 254 s.

3. Fishman V. 6-35 kV şebekelerde nötr topraklama yöntemleri. Tasarımcının bakış açısı. Elektrik Mühendisliği Haberleri, Sayı 2, 2008

4. Kurallar teknik operasyon güç istasyonları ve ağlar Rusya Federasyonu. RD 34.20.501 baskısı. Moskova, 1996.

Şef Mühendis

Pirinç. 2 CNPS'nin rezonans özelliklerine örnekler

Pirinç. 4 Rezonans topraklamalı bir ağın ark bozulmasına reaksiyonu

Sayfa 1 / 5

İzole nötr ve kapasitif akım kompanzasyonu ile çalışan şebekelerde faz-toprak arızası
Üç fazlı elektrik ağı Yalıtılmış bir nötr ile çalışırken, yalıtım izleme voltmetrelerinin okumaları ile faz-toprak arızası tespit edilir. Voltmetreler ana terminallere bağlanır ikincil sargı Her fazı ayrı bir zırhlı manyetik devreye sahip olan, indüksiyonda uzun vadeli bir artış için tasarlanmış NTMI serisinin üç fazlı üç sargılı voltaj transformatörü. Metal faz-toprak arızası durumunda (Şekil 10.1, A) ağın hasarlı fazının gerilim trafosu sargısı kısa devre yapar ve voltmetre okuması sıfıra düşer. Diğer iki faz ise hat voltajı altında olacaktır. Bu fazların manyetik devrelerindeki indüksiyon √3 kat artacak ve voltmetreler doğrusal voltajlar gösterecektir.
Faz arızası noktasında toprağa, hasarsız fazların kapasitif akımlarının geometrik toplamına eşit bir akım geçer:

Nerede BEN c - toprak arıza akımı, A;
İLE- ağ kapasitesi, F;
w=2pf - açısal frekans, s-1.
Ağ ne kadar uzun olursa kapasitesi de o kadar büyük olur ve dolayısıyla daha güncel temel hata.
Fazdan toprağa arıza, hat gerilimlerinin simetrisini değiştirmez ve tüketicilere giden güç kaynağını kesintiye uğratmaz. Bununla birlikte, faz-toprak arızasının tehlikesi, arıza konumunda genellikle aralıklı bir toprak arkının meydana gelmesidir. uzun yanma bu, büyük bir kapasitif akımla, termal bir etkiye ve çevredeki alanın önemli ölçüde iyonlaşmasına yol açar; uygun koşullar fazdan faza kısa devrelerin oluşması için. Topraklama arkının aralıklı yapısı, tehlikeli aşırı gerilimlere (3,2'ye kadar) yol açar. sen F), ağ boyunca yayılıyor. Bu durumda ağın belirli bölümlerindeki yalıtımın azaldığı ortaya çıkarsa (örneğin kirlenme ve nem nedeniyle), o zaman ark aşırı gerilimleri fazdan faza atlamalara ve acil durum ekipmanının kapanmasına yol açabilir. Ancak ark aşırı gerilimlerinin yokluğunda bile, iki fazın doğrusal geriliminin kendi başına artması, zaten hatalı yalıtımın bozulmasına yol açabilir.
Ark söndürme reaktörlerinin amacı. Operasyonel görev, toprak arıza akımını azaltmak ve böylece topraklama arkının hızlı bir şekilde sönmesini sağlamaktır. Bunun için kapasitif toprak arıza akımlarının aşağıdaki değerleri aşmaması gerekir:

Bu akımlar PTE gerekliliklerine uygundur. Bununla birlikte, deneyimler, 6 ve 10 kV ağlarda arkın güvenilir bir şekilde kendi kendine sönmesini sağlamak için kapasitif akımların sırasıyla 20 ve 15 A'ya düşürülmesinin tavsiye edildiğini göstermektedir. Belirtilen akım değerlerinin aşılması durumunda transformatörün nötr sargısında bir ark söndürme reaktörü çalıştırılır (Şekil 10.1, B), arıza yeri boyunca kapasitif akımın minimum değerlere düşürülmesi (telafi edilmesi).
Ark bastırma reaktörünün endüktif akımı BEN R nötr ön gerilimin üzerindeki etkisinin bir sonucu olarak ortaya çıkar sen 0 =- ABD bir faz toprağa kısa devre yaptığında nötrde görünür. Şu anki durum:

Nerede LP Ve LT - sırasıyla ark söndürme reaktörünün ve transformatörün endüktansı, H;
sen F- faz voltajı.
Kapasitif akım kompanzasyonu ile havai ve kablo ağları, faz-toprak arızası ile bir süre çalışabilir.

Pirinç. 10.1. Yalıtılmış nötrlü bir ağda fazdan toprağa arıza (A) ve kapasitif akım telafisi ile (B) :
1 - ağı besleyen transformatör; 2 - voltaj transformatörünün ölçülmesi;
3 - ark söndürme reaktörü; İLE V - gerilim rölesi

Ark bastırma reaktörleri için ayarların seçilmesi. Şu tarihte: IP =entegre devre=0, toprak arızası noktasında akımın kapasitif bileşeni, reaktörün endüktif akımı tarafından tamamen telafi edilir - akım rezonansı oluşur. Ark bastırma reaktörleri genellikle arkın söndürülmesini kolaylaştıran bir rezonans ayarına sahiptir. Rezonans ayarından sapmaya telafi ayarının bozulması denir. Uygulamada aşırı telafi içeren ayarlara izin verilir ( IP >entegre devre), toprak arıza akımının reaktif bileşeni 5 A'dan fazla değilse ve ayarsızlık derecesi %5'i geçmiyorsa. Eksik telafi ayarı ( IP <entegre devre), faz kapasitanslarındaki herhangi bir acil durum asimetrisi, 0,7'yi aşan bir nötr ön gerilimin ortaya çıkmasına yol açmıyorsa, kablo ve havai ağlarda kullanılabilir. sen F .
Topraklama arıza akımı, dengeleme ayarının bozulması, aktif yalıtım sızıntıları ve telafi edilmemiş yüksek harmonik akımlar tarafından belirlenir. Rezonans ayarıyla devre akımı minimum düzeydedir ve deneyimlerin gösterdiği gibi ağdaki aşırı voltajlar aşılmaz 2,7 sen F .
Havai ağları çalıştırırken, personel tarafından yanlışlıkla eksik toprak arızası olarak algılanan trafo merkezi otobüslerindeki faz gerilimlerindeki bozulmaları ortadan kaldırmak için genellikle rezonans ayarından saparlar. Gerçek şu ki, herhangi bir 6-35 kV havai ağda, tellerin destekler üzerindeki konumuna ve kuplaj kapasitörlerinin faz dağılımına bağlı olarak, her zaman zemine göre faz kapasitanslarında bir asimetri vardır. Bu, nötrde bir miktar dengesiz voltajın ortaya çıkmasına neden olur. sen NS. Asimetri derecesi ( u0= sen NS / sen F ) × 100 genellikle %1,5'u geçmez. Örneğin 10 kV ağlar için yaklaşık 100V'tur ve pratik olarak ağın normal çalışmasında faz voltajlarını ölçen voltmetrelerin okumalarını etkilemez.
Nötrde bir ark söndürme reaktörünün dahil edilmesi, nötr ve ağ kablolarının potansiyellerini önemli ölçüde değiştirir. Nötr önyargı voltajı nötrde görünüyor sen 0 , ağdaki asimetrinin varlığından kaynaklanmaktadır. Bu voltaj ark söndürme reaktörünün terminallerine uygulanacaktır. Rezonans ayarıyla nötr öngerilim voltajı, faz voltajıyla karşılaştırılabilir değerlere ulaşabilir. Bu, şu anda toprak arızası olmamasına rağmen, faz gerilimlerinin bozulmasına ve hatta “ağda topraklama” sinyalinin ortaya çıkmasına yol açacaktır. Ark bastırma reaktörünün ayarını bozarak, rezonans noktasından uzaklaşmak (salınım devresi, reaktörün endüktansı ve ağ fazlarının toplam kapasitansı tarafından oluşturulur), nötr ön gerilim voltajını azaltmak ve voltmetre okumalarını eşitlemek mümkündür. Şebekede toprak arızası olmadığında, nötr ofsetin 0,15'ten fazla olmamasına izin verilir. sen F. Ancak ark söndürme açısından bakıldığında en uygun ayar hâlâ rezonans ayarıdır. Herhangi bir kompanzasyon ayarının bozulması, toprak arızalı şebeke çalışma modunda arıza noktasından geçen akımın artmasına neden olur ve bu nedenle önerilmez. Büyük bir nötr yer değiştirmesi olduğunda, şebekedeki kapasitörlerin asimetrisini azaltacak önlemler alınmalıdır. Kablo ağlarında, kablo faz kapasitansları simetrik olduğundan ve orada neredeyse hiç dengesiz voltaj olmadığından, yalnızca rezonans ayarı kullanılır.
Ark söndürme reaktörlerinin bakımı. Çeşitli tiplerdeki ark söndürme reaktörlerinin akımı, reaktörün ağdan ayrılmasıyla dalların manuel olarak değiştirilmesi, reaktörün ağ ile bağlantısını kesmeden bir elektrik motoru tahriki tarafından üretilen manyetik sistemdeki boşlukta yumuşak bir değişiklik yapılması, reaktörün ağdan bağlantısını kesmeden DC öngerilimiyle reaktörün endüktansı.
Son iki durumda ayar, ağda toprak arızası olmadığında yalnızca normal çalışmada kontrol aktüatörlerini etkinleştiren otomatik telafi ayarları (ANC) tarafından gerçekleştirilir.
Otomatik, normal olarak telafi edilen bir ağ aşağıdakilere sahip olmalıdır:
- esas olarak düzenlemenin temel kısmında kapasitif akımları telafi etmek için tasarlanmış, manuel kademe anahtarlamalı ark söndürme reaktörleri;
- ark söndürme reaktörlerinin, reaktörün ağ ile bağlantısını kesmeden dengeleme akımında yumuşak bir değişiklikle ayarlanması. Mevcut düzenleme, sevk görevlisi tarafından ANC ve telemekanik cihazlar kullanılarak gerçekleştirilmelidir;
- toprak arızasının meydana gelmesinden hemen sonra devreye giren ve hasar noktasındaki arkı ortadan kaldırmak için ağı rezonans ayarlama moduna getiren kompanzasyon akımının (ANKZ sistemi) otomatik regülatörlerine (optimizasyonörlerine) sahip ark bastırma reaktörleri .

Pirinç. 10.2. Ark söndürme reaktörlerinin ağ besleme transformatörlerine bağlantı şeması (A) ve yardımcı transformatörlere (B)
Ark söndürme reaktörlerinin trafo merkezi personeli tarafından yeniden inşası, ağ konfigürasyonunda yapılacak değişiklikle bağlantılı olarak ayarı seçen dağıtıcının emriyle gerçekleştirilir. Bunu yaparken, toprak arıza akımları, kapasitif akımlar, kompanzasyon akımları ve ağ nötr öngerilim gerilimlerinin ölçüm sonuçlarına dayalı olarak ağın belirli bölümleri için derlenen bir ayar seçim tablosu tarafından yönlendirilir.
Reaktör manuel olarak yeniden inşa edilirse, personel sinyal cihazlarıyla ağda toprak arızası olmadığını doğrular ve bir ayırıcıyla kapatır. Belirtilen branşmanı kurup sabitledikten sonra reaktör, bir ayırıcı ile ağa bağlanır. Reaktörü ağdan ayırmadan branşmanların manuel olarak değiştirilmesine güvenlik nedeniyle izin verilmez, çünkü yeniden yapılandırma işlemi sırasında toprak arızasının meydana gelmesi ve reaktörde faz voltajının ortaya çıkması mümkündür.

Pirinç. 10.3. İzolasyon filtresini (RF) kullanan topraklama hatası alarm devresi):
1-3 - giden kablo hatları
Ark bastırma reaktörleri, ağı besleyen trafo merkezlerine kurulur ve ayırıcılar aracılığıyla trafo nötrlerine bağlanır (Şekil 10.2, A). Bir transformatörü yıldız-üçgen devresine göre bağlarken, reaktörler yardımcı transformatörlerin nötrlerine bağlanır (Şekil 10.2, B),çoğunlukla yardımcı transformatör olarak kullanılırlar. Yardımcı transformatörün gücü, kendisine bağlı yük ve transformatörü ek olarak devreden toprağa arıza modunda yükleyen endüktif akım dikkate alınarak seçilir.
Bir reaktörü bir transformatörden diğerine aktarmak için, önce bir ayırıcı ile bir transformatörün nötründen bağlantısı kesilir ve daha sonra bir ayırıcı ile diğerinin nötrüne bağlanır. Transformatörlerin nötrlerini sıfır bara üzerinden birleştirmek gerekli değildir, çünkü transformatörler ağın bağlantısız bölümlerinde ayrı ayrı çalıştığında, bunlardan birinde toprak arızası olması durumunda nötrdeki voltaj sen 0 her iki bölümün trafo baralarındaki faz gerilimlerini eşit derecede değiştirecek ve trafoyu şebekeden ayırmadan toprak arızasının oluştuğu bölümün tespit edilmesi imkansız hale gelecektir.
Sinyal cihazları ve toprak arıza tespiti. Yukarıda kapasitif akım kompanzasyonu olan şebekelerin toprak arızası durumunda çalıştırılabileceği belirtilmişti. Ancak iki fazda gerilimin uzun süre yükselmesi ve küçük iletim akımlarının toprağa geçmesi kaza olasılığını arttırdığı için, telin kopması ve yere düşmesi durumunda da insanların hayatı için tehlike yaratmaktadır. ve hayvanlarda hasar mümkün olduğu kadar çabuk bulunup onarılmalıdır. Personel, şebekede meydana gelen toprak arızasını sinyalizasyon cihazlarının çalışmasıyla öğrenir ve izolasyon izleme voltmetrelerinin okumaları ile toprağa bağlanan faz belirlenir.
Sinyalizasyon cihazında izolasyon izleme röleleri, açık delta devresine göre bağlanan NTMI gerilim transformatörünün ek sekonder sargısının terminallerine bağlanır. Bir fazın toprağa izolasyonu bozulursa, bu sargının terminallerinde sıfır bileşen voltajı 3 belirir. sen 0 , röle KV tetikler ve bir sinyal verir (bkz. Şekil 10.1).
Kapasitif akım kompanzasyonu olan ağlarda, ark söndürme reaktörlerinin çalışması için sinyal ve kontrol devreleri ya reaktör akım transformatörüne ya da sinyal sargısına bağlanır.
Doğrudan ayırıcı tahrikine monte edilen ağda kısa devre olmadığını izlemek için kullanılan lambalar da reaktörün sinyal sargısına bağlanır. Lambalar sigortasız olarak açılır ve bu nedenle devrelerinin yalıtımının yeterince güvenilir olması gerekir. Alarm devreleri tipik olarak, toprak arızası sırasında reaktör ayırıcılarının açılmasını önleyen elektromanyetik kilitleme devrelerine sahiptir.
Trafo merkezlerinde alınan sinyallere dayanarak, giden tüm hatların baralar üzerinde birbirleriyle elektrik bağlantısı olduğundan, toprak arızasının oluştuğu elektrik devresini hemen belirlemek imkansızdır. Topraklama arızası olan bir elektrik devresini belirlemek için, kaynağı doğrusal olmayan devreler olan geçici arıza akımlarının veya daha yüksek harmonik akımların kullanımına dayalı olarak hasarlı bölümlerin seçici sinyalizasyonu kullanılır.
Şu anda, kablo ağlarını besleyen trafo merkezlerinde en yaygın olarak kullanılan cihazlar, RF ve USZ tipi ayırıcı filtrelere sahip cihazlardır (sabit versiyonda - USZ 2/2; taşınabilir versiyonda, akım kelepçeleriyle birlikte kullanılır - USZ-3) . Bu cihazlar akımda bulunan daha yüksek harmoniklere yanıt verir 3 BEN 0 . Seviyeleri ağın kapasitif akımıyla orantılıdır ve hasarlı bir hatta, hasarsız hatların sıfır dizi akımlarından her zaman önemli ölçüde daha yüksektir. Bu tam olarak şu veya bu hattaki hasarın işareti olarak hizmet eden şeydir.
RF tipi cihaz 50 ile 150Hz frekans aralığında çalışmaktadır. Kompanzasyonlu ağlarda kural olarak 150Hz aralığı kullanılır. Trafo merkezlerinde daha yüksek harmonik seviyesini izlemek için, her hat için tek fazlı toprak arızası olmadığında normal yük modunda alınan 150 Hz frekansındaki cihaz okuma tabloları derlenir. Bu belirtiler sistematik olarak kontrol edilmelidir. Hasarlı bir bağlantı bulunurken cihazın okumaları bunlarla karşılaştırılır. Kompanzasyonun çok fazla olması veya şebekede kompanzasyonun olmaması durumunda cihaz 50 Hz aralığına geçer.
Sabit cihazlar kontrol panellerine veya şalt cihazlarının koridorlarına monte edilir ve ağda bir toprak arızası göründüğünde düğmeler, anahtarlar veya kademe bulucuları kullanarak personel tarafından dönüşümlü olarak her birine kurulu sıfır bileşenli akım transformatörlerine (ZCT'ler) bağlanırlar. kablo hattı (Şekil 10.3).
Ölçüm sırasında alet iğnesi diğer tüm bağlantılarda ölçüm yaparken olduğundan daha fazla sayıda bölüm sapıyorsa, bağlantının hasarlı olduğu kabul edilir.
Mosenergo, sabit faz-toprak arızasına sahip bir kablo hattını otomatik olarak aramak için KSZT-1 tipinde (KDZS'nin modernize edilmiş bir versiyonu) bir cihaz geliştirdi ve devreye aldı. TTNP üzerinde yapılan alternatif ölçümler sayesinde, izolasyonu zarar görmüş bir kablo hattını, içerisindeki harmonik akımın maksimum seviyesinden tespit eder. TC kanalı aracılığıyla koşullu kod biçimindeki bilgiler kontrol merkezine iletilir ve burada kod çözücü, hattın adını oluşturan bir sayıya dönüştürülür.
Kablo hatlarında TTNP bulunmadığında, hasarlı bir bağlantıyı bulmak için akım ölçüm transformatörü olarak bir akım pensi kullanın. Ölçüm alırken HSS cihazı akım toplayan ampermetre yerine kelepçe üzerine monte edilir.
Trafo merkezinde seçici sinyalizasyon cihazları eksikse veya istenen sonuçları vermiyorsa, hasarlı bağlantının aranması, bireysel bağlantıların bir veri yolu sisteminden (bölümünden) toprak hatası olmadan çalışan diğerine aktarılması veya elektrik hattının bölünmesiyle gerçekleştirilir. önceden belirlenmiş yerlerde ağ. Bu işlemler, ağı bölerken bireysel parçalarının tamamen telafi edileceği şekilde gerçekleştirilmelidir. Arızaları bulmak için bazen hatların kısa süreli olarak kesilmesini ve bunları otomatik tekrar kapama veya manuel olarak devreye sokmayı kullanırlar.
Şebekedeki arızanın yerinin bulunmasıyla eş zamanlı olarak, çalışan reaktörlerin ve transformatörlerin bağlı oldukları nötrlere kadar muayeneleri yapılmalıdır. Bunun nedeni, reaktörlerin akım altında sürekli çalışma süresinin fabrikalar tarafından bireysel branşlar için 2 ila 8 saat arasında normalleştirilmesidir.Toprak arızası araştırması ertelenirse, personelin üst katmanların sıcaklığını dikkatlice izlemesi gerekir. Reaktör tankındaki yağ, her 30 dakikada bir termometre okumalarını kaydediyor. Yağın üst katmanlarındaki maksimum sıcaklık artışına 100°C'ye kadar izin verilir. Reaktörlerin operasyonel saha ekipleri (OVB) tarafından hizmet verilen trafo merkezlerine kurulması durumunda, hasarlı hattın bulunması ve bağlantısının kesilmesinden sonra reaktörler incelenir, termometrelerinin okumaları kaydedilir ve belirtilen tüm röleler ve sinyal cihazları orijinal konumlarına döndürülür. .

Elektrik mühendisliğinde, elektrik ağlarında kapasitif toprak arıza akımı olarak daha iyi bilinen kapasitif akım diye bir şey vardır. Bu olay, bir faz hasar gördüğünde ortaya çıkar ve topraklama arkı olarak adlandırılan bir durumla sonuçlanır. Ciddi olumsuz sonuçlardan kaçınmak için ağın kapasitif akımını zamanında ve doğru bir şekilde hesaplamak gerekir. Bu, arkın yeniden ateşlenmesi durumunda aşırı gerilimi azaltacak ve bağımsız olarak sönmesi için koşullar yaratacaktır.

Kapasitif akım nedir

Kapasitif akım genellikle uzun hatlarda meydana gelir. Bu durumda toprak ve iletkenler bir kapasitörün plakalarına benzer şekilde çalışarak belirli bir kapasitansın ortaya çıkmasına katkıda bulunur. Değişken özelliklere sahip olduğundan, bu onun görünümü için bir itici güç olabilir. 6-10 kilovolt gerilimi olan kablo hatlarında değeri 1 km uzunluk başına 8-10 amper olabilir.

Yüksüz durumda bir hattın bağlantısı kesilirse, kapasitif akımın değeri birkaç onlarca hatta yüzlerce ampere ulaşabilir. Kapatma işlemi sırasında akımın sıfırdan geçtiği anda ıraksak kontaklarda gerilim olmayacaktır. Ancak bir sonraki anda bir elektrik arkının oluşması oldukça mümkündür.

Kapasitif akımın 30 amperi aşmaması halinde tehlikeli aşırı gerilim ve topraklama arızalarının olduğu bölgedeki ekipmanlara ciddi bir zarar vermeyecektir. Arıza yerinde ortaya çıkan elektrik arkı, toprağa sabit bir kısa devrenin eşzamanlı olarak ortaya çıkmasıyla birlikte yeterince hızlı söner. Kapasitif akımdaki tüm değişiklikler elektrik hattı boyunca uçtan başa doğru meydana gelir. Bu değişikliklerin büyüklüğü hattın uzunluğuyla orantılı olacaktır.

Gerilimi 6 ila 35 kilovolt arasında olan şebekelerde toprak arıza akımını azaltmak için kapasitif akım telafi edilir. Bu, ark söndükten sonra hasarlı fazdaki voltajın iyileşme hızını azaltmanıza olanak tanır. Ayrıca tekrarlanan ark tutuşmaları durumunda ortaya çıkan aşırı gerilimler de azaltılır. Telafi, düzgün veya kademeli endüktans ayarına sahip ark söndürme topraklama reaktörleri kullanılarak gerçekleştirilir.

Ark söndürme reaktörleri, değeri kapasitif toprak arıza akımına eşit olan kompanzasyon akımına göre ayarlanır. Kurulum sırasında, akımın endüktif bileşeni 5 amperden fazla olmadığında ve ana ayardan sapma derecesi% 5 olduğunda aşırı telafi parametrelerinin kullanılmasına izin verilir.

Yetersiz kompanzasyonla kuruluma yalnızca ark söndürme reaktörünün gücünün yetersiz olması durumunda izin verilir. Bu durumda ayarsızlık derecesi% 5'i geçmemelidir. Böyle bir ayarın ana koşulu, elektrik şebekesinin faz kapasitansları asimetrik olduğunda - teller koptuğunda, kablo çekirdekleri gerildiğinde vb. - oluşabilecek nötr ön gerilimin olmamasıdır.

Acil durumları önceden önlemek ve uygun tedbirleri alabilmek için belli bir bölgedeki kapasitif akımın hesaplanması gerekmektedir. Doğru sonuçlar almanızı sağlayan özel teknikler vardır.

Bir ağın kapasitif akımını hesaplamaya bir örnek

Faz-toprak arızası sırasında ortaya çıkan kapasitif akımın değeri yalnızca ağ kapasitansının değeri ile belirlenir. Endüktif ve aktif reaktanslarla karşılaştırıldığında kapasitif reaktans daha yüksek performansa sahiptir. Bu nedenle hesaplamalarda ilk iki direnç türü dikkate alınmaz.

A fazında normal bir kısa devrenin meydana geldiği üç fazlı bir ağ örneğini kullanarak kapasitif akımın oluşumunu düşünmek en uygunudur. Bu durumda geri kalan B ve C fazlarındaki akımların büyüklüğü aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanır:

Bu I ve I c aşamalarındaki akım modülleri, belirli varsayımlar dikkate alınarak C = CA A = C B = C C ve U = U A = U B = U C başka bir formül kullanılarak hesaplanabilir: Zemindeki akımın değeri aşağıdakilerden oluşur: B ve C fazlarının akımlarının geometrik toplamı. Formülün tamamı şöyle görünecektir: Pratik hesaplamalar yapılırken, toprak arıza akımının büyüklüğü yaklaşık olarak aşağıdaki formülle belirlenebilir: burada U avg.nom. - kademenin faz ortalama nominal gerilimi, N katsayı ve l, toprak arıza noktası ile elektriksel bağlantısı olan toplam uzunluktur (km). Bu hesaplama kullanılarak elde edilen tahmin, mevcut değerin arızanın konumundan bağımsız olduğunu gösterir. Bu değer tüm ağ hatlarının toplam uzunluğuna göre belirlenir.

Kapasitif toprak arıza akımları nasıl telafi edilir

Gerilimi 6 ila 10 kilovolt arasında olan elektrik şebekelerinin çalışması, toprak arıza akımının gücüne bağlı olarak yalıtımlı veya topraklanmış nötr ile gerçekleştirilir. Her durumda devreye ark söndürme bobinleri dahildir. Nötr, toprak arıza akımlarını telafi etmek için ark bastırma bobinleri kullanılarak topraklanır. Tek fazlı toprak arızası oluştuğunda, tüm elektrik alıcılarının çalışması normal modda devam eder ve tüketicilerin elektrik beslemesi kesilmez.

Kentsel kablo ağlarının kayda değer uzunluğu, her kablo bir tür kapasitör olduğundan, içlerinde büyük kapasitans oluşumuna yol açar. Sonuç olarak, bu tür ağlarda tek fazlı bir arıza, arıza bölgesindeki akımın birkaç on ve bazı durumlarda yüzlerce ampere çıkmasına neden olabilir. Bu akımlara maruz kalmak kablo yalıtımının hızla tahrip olmasına neden olur. Bu nedenle, gelecekte tek fazlı bir arıza iki veya üç fazlı hale gelerek bölümün kapanmasına ve tüketicilerin güç kaynağının kesilmesine neden olur. Başlangıçta kararsız bir ark meydana gelir ve bu yavaş yavaş kalıcı bir toprak arızasına dönüşür.

Akım sıfırdan geçtiğinde ark önce kaybolur, sonra tekrar görünür. Aynı zamanda hasar görmeyen fazlarda gerilim artışı meydana gelir ve bu durum diğer alanlarda izolasyon arızalarına yol açabilir. Hasarlı bir bölgedeki arkı söndürmek için kapasitif akımı telafi edecek özel önlemlerin alınması gerekir. Bu amaçla şebeke sıfır noktasına endüktif topraklama ark söndürme bobini bağlanır.

Şekilde gösterilen ark söndürme bobini bağlantı devresi, topraklama transformatörü (1), anahtar (2), voltmetreli gerilim sinyal sargısı (3), ark söndürme bobini (4), akım transformatöründen (5) oluşmaktadır. , (6), akım rölesi (7), sesli ve ışıklı alarm (8).

Bobin yapısı, yağla dolu bir mahfazaya yerleştirilmiş demir çekirdekli bir sarımdan oluşur. Ana sargıda endüktif akımın ayarlanmasını sağlamak için beş akım değerine karşılık gelen kademeler bulunur. Terminallerden biri, bir yıldızla bağlanan transformatör sargısının sıfır noktasına bağlanır. Bazı durumlarda özel bir topraklama transformatörü kullanılabilir ve ana sargı terminali toprağa bağlanır.

Böylece güvenliği sağlamak için sadece kapasitif akım hesaplanmakla kalmaz, aynı zamanda özel cihazlar kullanılarak da gerçekleştirilir. Genel olarak bu iyi sonuçlar verir ve elektrik şebekelerinin güvenli çalışmasını sağlar.

Kapasitif faz-toprak arıza akımının hesaplanması. Basit arıza olarak adlandırılan bir faz toprağa kısa devre yaptığında akım yalnızca ağın kapasitansı tarafından belirlenir. Ağ elemanlarının kapasitif dirençleri, endüktif ve aktif dirençlerini önemli ölçüde aşar; bu, akımı belirlerken ikincisini ihmal etmeyi mümkün kılar. Basit bir faz kısa devresinin meydana geldiği en basit üç fazlı ağı düşünelim A.

Aşamalardaki akımlar İÇİNDE Ve İLE aşağıdaki gibi tanımlanır:

Varsayımları dikkate alan mevcut modüller

Topraktaki akım, akımların geometrik toplamı ile belirlenir: Pratik hesaplamalarda, aşağıdaki formül kullanılarak toprak arıza akımının büyüklüğüne ilişkin kaba bir tahmin mümkündür. nerede av.nom sen– kademenin ortalama nominal faz gerilimi; N- katsayı; ben– toprak arıza noktasına elektriksel olarak bağlanan havai hat veya kablo hatlarının toplam uzunluğu, km. Bu değerlendirme, arıza akımının büyüklüğünün konumuna bağlı olmadığı ve şebeke hatlarının toplam uzunluğuna göre belirlendiği anlamına gelir.

Kapasitif faz-toprak akımının telafisi.

3–20 kV ağlarda ve kısa uzunluktaki havai hatlar ve kablo hatlarında, fazdan toprağa arıza akımı birkaç amperdir. Bu durumda ark kararsız hale gelir ve kendi kendine söner. Sonuç olarak, bu tür ağlar basit devre modunda normal şekilde çalışabilir. Ağın voltajında ​​​​ve uzunluğunda bir artış, toprak arıza akımında bir artışa yol açar - bu tür akımlardaki bir ark uzun süre yanabilir, genellikle bitişik fazlara aktarılır ve tek fazlı bir arızayı iki veya daha fazla arızaya dönüştürür. üç fazlı bir. Arkın hızlı bir şekilde ortadan kaldırılması, nötrün ark söndürme cihazı aracılığıyla topraklanmasıyla toprak arıza akımının telafi edilmesiyle sağlanır.

Ağ, bir transformatör ve sabit voltajlı otobüslere bağlı bir hattan oluşur. Toprak arızası noktasındaki simetrik bileşenler, sıfır dizi devresinin toplam kapasitif direncinin pozitif ve negatif dizi direncini önemli ölçüde aştığı varsayımıyla belirlenir ve bu da kabul etmemizi sağlar.

61.1. Kapsamlı bir şemada ( B) tüm dizilerin çizgisinin ve tr-ra'sının endüktif reaktansları, sıfıra eşit oldukları varsayılmasına rağmen sembolik olarak tanıtılmıştır. Basit bir toprak arızasının akımını sınırlamak için, transformatörün nötrünü, değeri sıfır bileşen devresinde bir akım rezonansı oluşacak şekilde seçilen bir endüktans aracılığıyla topraklamak gerekir. Bu durumda toprak arıza akımının tamamen ortadan kalkmasına neden olur. Transformatörün ve hattın endüktif reaktanslarını ihmal ederek rezonansın oluştuğunu görüyoruz. Ark bastırma reaktörleri kademeli endüktans düzenlemesine sahiptir. Onların yardımıyla, tek fazlı arıza akımı onlarca kez azaltılır, bu da arkın arıza noktasında söndürülmesi için yeterlidir.

Normal ağ işletiminde her zaman hafif bir nötr kayması vardır; Nötr potansiyel her zaman sıfırdan farklıdır. Bu durum, dağıtım şebekelerinde giderilemeyen enerji hatlarının faz asimetrisinden kaynaklanmaktadır. Ancak ark söndürme reaktörü nötr konumda açıldığında potansiyeli önemli ölçüde artabilir.

PUE'ye göre kapasitörlerin toprağa göre faz asimetrisinin derecesi %0,75'i geçmemelidir. Ark sönme koşullarında bir bozulmaya yol açmayan rezonans devresinin hafif bir ayarının bozulması, özellikle aktarımın olmadığı ağlarda etkilidir. PUE'ler, fazdan toprağa arıza ile ağ işleminin süresini sınırlamaz.