Повреждения трансформаторов
При эксплуатации резонансно-заземленных систем большую роль играет правильная реакция на аварии в ранних стадиях развития последних. В связи с этим заслуживают упоминания два сходных типа аварий: короткие замыкания витков и замыкания на сердечник в силовых трансформаторах, к которым присоединена дугогасительная катушка.
Выше (см. § 4.3 этой главы) было показано, что короткие замыкания этого типа, если они имеют значительное переходное сопротивление, могут явиться причиной небольшого небаланса напряжений, который усиливается наличием резонансной цепи.
Короткозамкнутые витки в обмотках, соединенных в звезду, и вообще любое замкнутое кольцо тока, сцепленное с главным потокам или его частью, могут рассматриваться как источник небаланса напряжений, который включен в резонансную цепь, образованную емкостью системы и индуктивностью катушки. Переходное сопротивление в месте к. з. и активные потери, связанные с током нулевой последовательности, ограничивают результирующее смещение нейтрали; этот факт был проанализирован ранее в связи с аналогичной проблемой (см. § 4.1.5 этой главы).
Поскольку признаки небаланса могут обусловливаться разными условиями, они требуют внимания и тщательного исследования (секционирования системы и т. п.), что часто ведет к раннему обнаружению и последующему уничтожению причин небаланса. Таким образом, может быть предотвращено серьезное повреждение трансформатора.
Короткие замыкания на землю
Уже было указано (см. § 11.2.3 этой главы), что если дуга короткого замыкания соприкасается с землей или заземленными частями, имеет место компенсация емкостного тока замыкания на землю.
Рис. 264. Неодновременное отключение последних двух фаз при коротком замыкании в крупной кабельной системе с резонансным заземлением нейтрали.
Двухфазное замыкание на землю может соответственно перейти в междуфазное к. з.; если, однако, ток короткого замыкания течет по земле, замыкания на землю в разных точках сети, нейтрализация емкостного тока не имеет практического значения.
Представляет интерес величина напряжения на выключателе при замыкании на землю в линии, по концам которой включены источники, находящиеся в противофазе. Такие условия могут иметь место при быстродействующем АПВ, но для резонансно-заземленных систем они не являются характерными.
В некоторых случаях резонансное заземление влияет на последовательность обрыва фазных токов при трехфазных замыканиях на землю. В частности, это явление может иметь место в больших кабельных системах, в особенности если они снабжены токоограничивающими реакторами. Это может быть проиллюстрировано осциллограммой на рис. 264.
Когда первая фаза в резонансно-заземленной системе с трехфазным к. з. на землю отключилась, система осталась заземленной на двух других фазах и напряжение на отключенной фазе по отношению к земле возросло до 1,5 Еф.
Поскольку система предполагается настроенной точно, установившийся ток на землю в месте замыкания пренебрежимо мал и ток основной частоты, текущий через выключатель, равен и противоположен в обеих фазах. Однако следует также учитывать переходный процесс средней частоты, который вызывает перераспределение потенциала системы относительно земли.
В системах рассматриваемого типа с большой емкостью и значительным реактивным сопротивлением между источником и местом повреждения частота собственных колебаний иногда вдвое ниже частоты источника. Ток переходного процесса равен 1,5 (в предположении, что к питающей стороне токоограничивающих реакторов приложено почти полное напряжение системы, и поэтому нет необходимости перезаряжать междуфазную емкость). При значительных размерах кабельных систем этот переходный ток составляет заметную часть тока к. з., ограниченного реактором. Этот ток делится поровну между двумя фазами, причем в одной из фаз он складывается с током к. з., а в другой — вычитается. Поэтому прохождение тока через нуль не совпадает в обеих фазах и ток обрывается неодновременно. После того как отключается вторая фаза, ток уменьшается до величины остаточного тока однофазного замыкания на землю, а напряжения двух здоровых фаз при переходном процессе возрастают до линейного. Выключатель может не оборвать гока замыкания в этой последней стадии, и дуга будет погашена катушкой. Чем больше ток к. з., тем менее ярко выражен весь процесс в целом.
Если в системе с резонансным заземлением нейтрали происходит двойное замыкание на землю, часто считается желательным разделить оба замыкания на землю и отключать только одно, предоставляя дугогасящей катушке ликвидировать другое замыкание. Это второе замыкание или будет ликвидировано, или перейдет в устойчивое замыкание на землю.
В случае применения дистанционной защиты такое разделение возможно с помощью соответствующего выбора напряжений, питающих дистанционные измерительные элементы. В случае, если к. з. связано с землей, реле на обработанной фазе питается напряжением относительно земли; на другой фазе реле блокировано или задержано, поскольку оно питается от линейного напряжения. Поэтому будет отключена только та секция, в которой проводник принадлежит к обработанной фазе.
Устойчивость
Полезное влияние, которое оказывает резонансное заземление на работу' систем, находящихся вблизи предела статической устойчивости, было подробно рассмотрено в § 1 и 4 гл. 4. Отсылаем читателя к сравнению, данному там в табличной форме.
Системы большой мощности с резонансным заземлением нейтрали могут быть объединены без риска возникновения трудностей а вопросе устойчивости, по меньшей мере, в наиболее часто встречающемся случае однофазного к. з. на землю. При резонансном заземлении часто отпадает необходимость сооружения параллельных линий, к выключателям и защитным аппаратам предъявляются менее жесткие требования с точки зрения их быстродействия.
Показательно, что в европейских протяженных электропередачах применение резонансного заземления устранило трудности с устойчивостью, помимо других преимуществ этого метода заземления.
