ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ С КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены вопросы о сетьях с заземлением нейтрали через высокоомное активное сопротивление, анализ работы электрических сетей с компенсированной нейтралью, приведены анализ системы режима нейтрали, имеется данные работающих с изолированной или компенсированной нейтралью, указаны проблемы к надежности и бесперебойности сетей, а также меры решение проблемы гашения дуги замыкания на землю. Приведен обзор литературы по вопросам режима нейтрали в электрических сетях.

ABSTRACT

The article discusses the issues of networks with neutral grounding through high-resistance resistance, analysis of the operation of electrical networks with compensated neutral, analysis of the neutral mode system, there is data working with isolated or compensated neutral, problems of reliability and continuity of networks are indicated, as well as measures to solve the problem extinguishing the earth fault arc. A review of the literature on the neutral mode in electrical networks is given.

Ключевые слова: Заземление нейтрали, высокоомное активное сопротивление, компенсированный и изолированный нейтраль, недежность, бесперебойность, гашение дуги, режимы нейтрали.

Keywords: Neutral grounding, high-resistance active resistance, compensated and isolated neutral, reliability, uninterrupted operation, arc extinction, neutral modes.

Введение. В компенсированных сетях основная гармоника емкостного тока замыкания на землю компенсируется индуктивностью заземляющего ДГР, который включается непосредственно между нейтральной точкой силового трансформатора и землей [1]. Однако принципиально возможно также его включение в цепь вторичных обмоток группы однофазных трансформаторов (или трехфазного), соединенных в разомкнутый треугольник. Во всех случаях, помимо индуктивности ДГР, в суммарной заземляющей индуктивности L_н должны учитываться индуктивности нулевой последовательности трансформаторов. Известны также исполнения дугогасящих устройств, присоединяемых непосредственно к трем фазам сети. В них совмещаются распространения в нашей стране [2].

Исследование компенсированной нейтрали. Нормальный режим работы сети показан в рис. 1а. от эквивалентного питающего источника, ЭДС которого равны , , , по линии и емкостям С проходят токи прямой последовательности . Разумеется, смещение нейтрали отсутствует, и напряжения фаз относительно земли  равны соответствующим ЭДС источника [3], [4].

При однофазном замыкании на землю в точке П (рис.1,б) от эквивалентного источника ЭДС , включенного в этой точке между поврежденной фазой А и землей, по сети проходят емкостные  и индуктивные  токи нулевой последовательности. Вследствие того, что , суммарный ток в точке П равен нулю, а в замкнутой цепи 3СL_Н циркулирует ток 3 или равный ему ток 3. Эти токи не зависят от сопротивления в месте повреждения R. При этом в сети устанавливается напряжение нулевой последовательности  [5], [6].

Рисунок 1. Схемы замещения компенсированной сети без потерь и соответствующие векторные диаграммы токи и напряжений

На рис. 1,в представлены результирующие напряжения и токи при замыкании фазы на землю, получающиеся сложением величин, показанных на рис. 1.а,б. Ток в фазе А питающего источника  а токи в фазах В и С соответственно будут  и . Напряжение нейтрали (учитывая принятые условные положительные направления) , следовательно, напряжение = 0, а напряжения В и С определяются по формулам  и . В месте повреждения токи в фазах  и I₃  равны нулю [7], [8].

В момент замыкания фазы на землю происходит переход от режима, показанного на рис. 1.а, к режиму, представленному на рис.1,в. при этом возникают свободные затухающие переходные процессы, обусловленные перезарядом емкостей фаз и нарастанием тока в индуктивности L_Н. Эти процессы практически мало зависят один от другого [8], [9].

При отключении замыкания на землю имеет место обратный переход от режиме, показанного на рис. 1.в, к режиму, приведенному на рис. 1.а. При этом также начинается затухающий переходный процесс. В отличие от  предыдущего он протекает в замкнутом контуре 3СL_Н, т.е. является общим для емкости 3С и индуктивности L_Н. При принятых допущениях этот процесс имеет характер незатухающих свободных колебаний, частота которых равна рабочей частоте сети [7], [9].

При решении практических вопросов компенсации емкостного тока замыкания на землю в отличие от некомпенсированных сетей уже нельзя пренебрегать активными утечками в сети и потерями в меди и стали ДГР.

Преимушества компенсации емкостных токов. Благодаря компенсации емкостного тока замыкания на землю в сети достигаются следующие преимущества. Практически устраняется опасность перемежающихся дуговых замыканий на землю (возможны лишь неустойчивые прерывистые замыкания на землю). В связи с этим предотвращается повышение напряжения на поврежденной фазе выше нормального фазного. Перенапряжение на неповрежденных фазах, имеют существенно–меньшие значения. Благодаря этому резко уменьшается вероятность перехода однофазных замыканий в междуфазные [6], [8].

При однофазном замыкании на землю продолжается бесперебойное электроснабжение потребителей. Такой режим не является аварийным, а расценивается как ненормальный и, согласно ПТЭ, может продолжаться несколько часов (до 2 ч).

Помимо того, что при компенсации уменьшается ток в месте повреждения, при ней замедляется восстановление напряжения на поврежденной фазе после отключения замыкания на землю или после погасания дуги.

В компенсированных сетях практически устраняется возможность феррорезонансных процессов. Наряду с перечисленными большими преимуществами компенсированным сетям свойственны и определенные недостатки. В них возможно возникновение продольного резонанса и связанного с ним повышения напряжений сети в нормальном режиме. При неточной настройке индуктивности ДГР может возникнуть биение напряжений после погасания заземляющей дуги.

Несмотря на отмеченные недостатки, ввиду значительных преимуществ компенсации она широко применяется в сетях различных напряжений (в нашей стране до 35 кВ включительно). Можно считать, что эффективность компенсации тем выше, чем больше емкостной ток замыкания на землю в сети.

Выводы

1. Наличие потерь активной мощности в реакторах вызывает смещение амплитудных характеристик в сторону положительных расстроек. В связи с тем, что настройка автоматических устройств регулирования тока компенсации, работающих на принципе измерения фазовых характеристик, и контроль точности их настройки производится по максимуму напряжения смещения нейтрали, необходимо учесть погрешности, обусловленные потерями активной мощности в реакторе.
2. Дана рекомендация для снижения влияния напряжения естественной несимметрии проводимостей фаз сети да землю. Выбор коэффициента искусственной несимметрии следует производить по условию обеспечения точности регулирования и ограничения напряжения на нейтрали.
3. Предложены эффективный метод измерения комплексной проводимости на землю КНП электрической сети и метод определения коэффициента расстройки, основанные на необходимости отключения ДГР со ступенчатым регулированием от сети для производства переключений ответвлений.
4. Предложен удобный в эксплуатации способ настройки ДГР типа ЗРОМ и РЗДСОМ, выпускаемых промышленностью, основанный в момент переключений ответвлений, без применения дополнительных устройств или специальных указателей.

Список литературы:

1. Режимы нейтрали в электрических распределительных сетях напряжением до 35 кВ: Тез. докл. научно.– техн. конф. – Киев, 1980. – 103 с.
2. Сирота И.М. Назаров В.В. Заземления нейтрали через активное сопротивление в некомпенсированных сетях 6–10 кВ. – Техн. электродинамика, 1980, № 5, с. 84 – 91.
3. Степанов И.Н., Жобборов Т.К. Вопросы настройки ДГР ступенчатым регулированием. – Тезисы докл.науч.техн.конф., Павлодар, 1988, с.64–65.
4. Степанов И.Н., Жабборов Т.К. Погрешности настройки индуктивности дугогасящих реакторов в резонанс с емкостью электрической сети. – М.: МЭИ, сб. научн. трудов №162, стр. 103–111.
5. Xakimovich E. A. et al. AUTOMATIC ADJUSTMENT OF VOLTAGE CHANGES USING REACTIVE POWER //Gospodarka i Innowacje. – 2022. – Т. 29. – С. 277-283.
6. Кодиров А. А., Комолддинов С. С РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ В ОЦЕНКЕ НАДЕЖНОСТИ ЭНЕРГОСИСТЕМ, ОГРАНИЧЕНИЕ НАГРУЗКИ И КОМПЕНСАЦИЯ// ЭКОНОМИКА И СОЦИУМ. -2022. - №. 5-1 (96). – С. 1124-1130.
7. Жабборов Т. К. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ДУГОГАСЯЩИХ РЕАКТОРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ОДНОФАЗНЫХ ТОКОВ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ //Universum: технические науки. – 2021. – №. 12-6 (93). – С. 21-25.
8. Жабборов Т. К., Исмоилов И. К. Анализ проблемы надежности силовых трансформаторов в энергосистемах Республики Узбекистан. – 2021.
9. Исмоилов И. К., Турсунов Д. А. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ РОБАСТНОГО УПРАВЛЕНИЯ В СИСТЕМАХ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ //Universum: технические науки. – 2020. – №. 12-5 (81). – С. 28-31.