Дуговые перенапряжения в сетях с нейтралью, заземленной через высокоомный резистор

Многочисленные теоретические исследования и опыт эксплуатации показывают, что уменьшить величину дуговых перенапряжений и число замыканий на землю без значительного искусственного увеличения тока замыкания на землю, сохранив тем самым возможность работы сети без автоматического отключения однофазных повреждений, можно за счет включения в нейтраль сети высокоомного РЗ (рис.4.10, ключ В₂ замкнут, В₁ разомкнут).

Рис.4.10 Схема замещения сети 6 кВ для анализа перенапряжений при дуговых замыканиях на землю

Высокоомный резистор R_N в нейтрали системы (как правило, в нейт­рали специального вспомогательного трансформатора мощностью не менее S = U ²_ном /(3·R_N)) обеспечивает стекание заряда нулевой последовательности за время Т между ближайшими замыканиями (при U_np>Uф_тах), составляющее полупериод промышленной частоты

(Т=0,01 сек). Таким образом, имея выражение для постоянной времени T=R_N··3C и полагая практически полное стекание заряда за время t=3T=0,01 сек, получаем выражение: 3T = 3·R_N··3C=0,01. откуда

R_N= 1 /(900 · C)

Резистор, выбранный исходя из этого условия, создает в месте повреж­дения активную составляющую тока, примерно равную емкостной. Действи­тельно, емкостный ток замыкания равен: I_С = 3 ·ωС ·Uф, а ток резистора I_RN = Uф / R_N Из условия I_С = I_RN получаем:

R_N = Uф / I_С =1 / 3ωС ≡ 1 /(900 · C)

При чисто емкостной цепи замыкания на землю резистор, выбранный таким образом, увеличивает ток замыкания в √2 раз.

На рис.4.11 показан процесс возникновения однофазного замыкания в сети с высокоомным резистором в нейтрали R_N=700 Ом (на рис.2.5 ключ В₂ замкнут, В₁ разомкнут). Из рис.4.11 видно, что первичное замыкание, сопровож­дающееся перенапряжением, примерно такой же кратности (2,14) было единственным (при U_np>1), так как при такой величине резистора обеспечивается практически полное стекание заряда нулевой последова­тельности (равенство нулю напряжения на нейтрали) за время от момента самогашения дуги до момента возникновения максимального напряжения на поврежденной фазе, которое становится близким к фазному (в данном расчете 1,07).

Даже в том случае, если пробивное напряжение ослабленного места станет меньше амплитуды фазного напряжения (U_np <1), и может установиться процесс многократных зажиганий и гашений дуги, кратность

Рис.4.11 Дуговое замыкание в сети 6 кВ с нейтралью заземленной через высокоомный резистор (ток однофазного замыкания на землю 5А).

дуговых перенапряжений не превысит таковую при первом зажигании, то есть 2,2...2,5.

Важной особенностью применения высокоомного резистивного заземления нейтрали является то, что при снижении емкости сети постоянная времени стекания заряда нулевой последовательности через выбранный резистор уменьшится, и, следовательно, стекание заряда будет происходить еще быстрее.