Подробные методы расчета этих сопротивлений и соотношений между ними рассмотрены в работе [118] и других руководствах. Ограничимся кратким изложением основных характерных данных.
Сопротивление обратной последовательности генераторов (практически индуктивное) в несколько раз меньше их сопротивления прямой последовательности хг1, а сопротивление нулевой последовательности (при глухо заземленной нейтрали генераторов) хг0 еще в 3—4 раза меньше хг2. Однако, поскольку генераторы, электрически соединенные с сетью, обычно работают с изолированной нейтралью, продольное сопротивление их статорной цепи
Хет0=∞.
Эти соображения действительны и для других электрических машин (синхронных компенсаторов и двигателей) непосредственно присоединенных к сети. Для всех остальных элементов оборудования, магнитно-связанные цепи которых неподвижны друг относительно друга или вообще отсутствуют, сопротивления прямой и обратной последовательностей равны между собой: Z1=Z2; R1=R2.
Индуктивное сопротивление нулевой последовательности xт0 трехфазных трансформаторов при схеме соединения обмоток звезда с выведенной нейтралью/треугольник, а также при обмотке, соединенной в зигзаг [11], практически не отличается от их сопротивления прямой последовательности. Для трехфазной группы, состоящей из трех однофазных трансформаторов, независимо от схемы соединения обмоток также выполняется условие хт0 = хт1.
Сопротивление хт0 трансформаторов с трехстержневыми магнитопроводами при соединении обмоток по схеме звезда/звезда с выведенными нейтралями в зависимости от конструктивного выполнения может быть как больше, так и меньше хт1. По имеющимся данным, выпускаемые промышленностью трансформаторы сравнительно небольшой мощности 20—560 кВ-А с указанным соединением обмоток имеют сопротивление хт0, в несколько раз превышающее хт1. В процентном выражении (при номинальных мощности и напряжении) это сопротивление
и составляет 26—41 % (большее значение хт0% относится к большей мощности Рном).
Следует также иметь в виду, что в случае применения трансформаторов с обмотками, соединенными по схеме звезда/звезда с выведенными нейтралями, результирующее сопротивление Ζн в значительной мере зависит не только от сопротивлений трансформатора хт0 и заземляющего устройства Ζ3, но и от нагрузки Zнагр, включенной на вторичной стороне между фазами и нулевым проводом или между фазами и землей (см. гл. I). Именно этими особенностями, а также дополнительным нагревом бака потоками нулевой последовательности обусловлена необходимость выбора трансформаторов при соединении обмоток по схеме звезда/звезда с выведенными нейтралями, повышенной мощности по сравнению с расходуемой в сопротивлении Z3.
Для автотрансформаторов (АТ) имеют место приблизительно те же условия, что и для трансформаторов, но соотношения между сопротивлениями носят более сложный характер, чем для трансформаторов. В результате сопротивление нулевой последовательности автотрансформаторов с заземленной нейтралью может быть как больше, так и меньше.
Для реакторов, включенных в фазы сети, хр0 = xp1.
Сопротивления нулевой последовательности как воздушных, так и кабельных линий значительно превосходят их сопротивления прямой последовательности. Такое несовпадение объясняется главным образом влиянием взаимоиндукции проводов: токи нулевой последовательности, совпадающие по фазе во всех проводах линии, создают в каждом из них взаимно складывающиеся падения напряжения. Кроме того, значительное влияние на сопротивление Ζл0 оказывает эквивалентный (фиктивный) обратный провод, расположенный в земле. Чем глубже залегает этот провод, тем больше сопротивление линии Zл0.
При наличии заземленного по обоим концам грозозащитного троса воздушной линии или металлической оболочки кабеля обратный ток частично проходит по ним, что также влияет на Z0, его индуктивную и активную составляющие. При этом значительное влияние оказывает активное сопротивление троса или металлической оболочки кабеля и сопротивления и заземляющих устройств. Для воздушных линий в большинстве случаев можно пренебречь активной составляющей сопротивления rл0 и индуктивное сопротивление прямой последовательности для одной цепи ориентировочно принять хл1= 0,4 Ом/км.
Воздушные одноцепные линии имеют среднее отношение индуктивных сопротивлений в зависимости от наличия и материала грозозащитных тросов, заземленных по обоим концам. (Меньшие значения хл0/хл1 достигаются при наличии хорошо проводящих тросов). Для воздушных двухцепных линий рассматриваемое соотношение повышается до хл0/хл1=3:5,5.
Трехфазные трехжильные кабели имеют отношение индуктивных сопротивлений. В отличие от воздушных линий пренебрежение активным сопротивлением кабелей является недопустимым.
В зависимости от сопротивлений заземляющих устройств отношение активных сопротивлений rK0/rK1 кабельных линий изменяется в широких пределах, например для трехжильного кабеля сечением 3X120 мм (сопротивление жилы 0,145 Ом/км) оно равно rк0/rк1 = 17,4:2,5 (меньшее значение относится к сопротивлению заземляющих устройств, равному нулю) [90]. В ориентировочных расчетах принимают rк0/rк1 [118].
Очевидно, результирующие сопротивления трех последовательностей сети зависят от наличия в ней перечисленных основных элементов, их параметров и места к. з. Заметим, что в ряде работ [2, 8, 65, 112] отношение результирующих сопротивлений z0/Z1 (или Χ0/Χ1) обозначается буквой α. В дальнейшем будем пользоваться относительными сопротивлениями Х0/Х1= Х0, Χ0/Χ1= X0 и другими, причем в качестве базисной величины принимаем результирующее индуктивное сопротивление прямой последовательности х1.
Преимущества и недостатки эффективного заземления нейтрали сети
Основным преимуществом такого заземления нейтрали, в особенности для сетей напряжением 110 кВ и более, является ограничение напряжений, возникающих на неповрежденных фазах при замыканиях на землю в сети. Следовательно, изоляцию таких сетей и применяемые разрядники можно рассчитывать на меньшую кратность перенапряжений. Некоторое значение имеет также возможность применения в сетях с эффективным заземлением нейтрали относительно простых устройств релейной защиты от замыканий на землю.
К недостаткам таких сетей по сравнению с сетями, в которых обеспечивается режим изолированной нейтрали, относятся более тяжелые последствия однофазных замыканий на землю (необходимость их немедленного отключения и т. д.), а также более высокая электроопасность для обслуживающего персонала, пожаро- и взрывоопасность.
На основании сказанного основными областями применения эффективного, в частности глухого, заземления нейтрали следует считать сети с номинальными напряжениями 110 кВ и более, а также сети напряжением до 1000 В при условии отсутствия в них установок с повышенной электро-, пожаро- и взрывоопасностью.
