Устойчивые замыкания на землю через произвольное сопротивление приводят к смещению потенциалов всех фаз так, как это показано на рис. 8, и выражено уравнениями (27). Если при коротком замыкании наблюдается эффект электростатической индукции, он, очевидно, связан с вновь появившейся составляющей напряжения U0е. Чтобы исследовать этот эффект, достаточно предположить, что никаких других составляющих в рассматриваемой системе нет. Случай, когда, например, изолированный провод, не принадлежащий системе, подвешен параллельно ее проводам, может быть сведен к простейшей задаче представленной на рис. 4 и обобщенной на рис. 70, на котором I и II представляют собой каждое некоторое число проводов, например система высокого напряжения I и соседняя ли ния II. Напряжение, которое примет линия L в поле линии I, составляет:
Вычисление трех емкостей, характеризующих систему, составленную из I и II, будет рассмотрено в § 5 гл. 6, в § 1 гл. 8. Для сред него расстояния между линиями 24 м и при средней высоте подвеса проводов 11 м электростатическая индукция составляет около 8% (при отсутствии троса).
Рис. 70. Емкостные связи между двумя линиями.
Если I являете линией электропередачи 66 кВ, смещенной относительно земли на 66/√3=38 кВ, а II представляет собой линию распределительной сет 3,3 кВ, индуктированное напряжение величиной 3 кВ вызовет значительное изменение потенциалов проводов последней. Однако расстояние, на котором две линии проходят так близко одна от другой, составляет лишь долю, например p, длины линии, испытывающей влияние. Поскольку благодаря этому С11е возрастает в число раз большее, чем
, индуктированное напряжение уменьшается примерно до величины
полного напряжения, вычисленного для всей длины линии.
В системах с резонансным заземлением нейтрали при наличии параллельных линий может оказаться целесообразной компенсация емкостной связи между двумя линиями посредством индуктивностей, подобранных так чтобы устранить связь между ними. Главные средства являются предметом подробного изучения в § 5 гл. 6.
Рис. 70 может быть использован также для представления емкостных связей в высоковольтном трансформаторе с незаземленной нейтралью. I является здесь высоковольтной обмоткой, смещенной на напряжение U0e. Первичная обмотка, изолированная от обмотки высокого напряжения и сердечника, представлена как II. Магнитная связь не влияет на абсолютные величины потенциалов. (Лишь разность напряжений по концам данной секции обмотки определяется потоком. При фиксированных фазных и линейных напряжениях напряжение относительно земли может быть произвольным). В нормальном симметричном режиме нет причин для нарушения баланса напряжений относительно земли в любой из двух систем проводов, однако короткое замыкание на одной из фаз на высоком напряжении вызывает вполне определенное смещение нейтрали. В целом обмотка высокого напряжения ведет себя так, как если бы напряжение на ней поднялось на добавочное переменное напряжение U0e. Первичная обмотка расположена между обмоткой высокого напряжения и заземленными частями (сердечник, бак). Она ведет себя, как изолированный провод в электростатическом поле, и воспринимает напряжение в соотношении
Это емкостный коэффициент трансформации, который, как правило, значительно ниже, чем магнитный коэффициент. В то время как последний зависит только от числа витков, первый определяется величиной изоляционных расстояний и диэлектрическими свойствами. По этой причине вторичные обмотки трансформаторов независимо от его тока и напряжения должны быть заземлены. Могут быть приведены результаты, полученные в опытах на трансформаторе 3 000 кВА с магнитным коэффициентом трансформации 66/6,6 кВ. При заземлении одного из зажимов обмотки высокого напряжения обмотка низкого напряжения принимала потенциал, достигавший половины напряжения фазы обмотки высокого напряжения относительно нейтрали.
Это дает емкостный коэффициент трансформации, равный 2:1, в то время как магнитный коэффициент равен 10:1. В случае замыкания на землю в системе 66 кВ на обмотку низкого напряжения дополнительно будет наложено 19 кВ. Испытательное напряжение обмотки составляло 21,5 кВ (VDE 0532). В тех случаях, когда вторичная обмотка понижающего трансформатора с большим магнитным коэффициентом трансформации изолирована или питает маломощную вспомогательную систему, электростатическая индукция требует тщательного изучения. Чтобы избежать повреждения изоляции оборудования на стороне низкого напряжения в случае короткого замыкания на стороне высокого напряжения, желательно обеспечить повышенную емкость относительно земли, например применив кабели, и тем самым снизить емкостный коэффициент трансформации, увеличив СIIе. Бронированный кабель 6,6 кВ длиной 100 м увеличивает СIIе примерно на 0,0115 мкф (на три фазы), чем и оказывает значительную помощь. Чтобы убедиться в этом, достаточно вспомнить, что общая емкость относительно земли трансформаторной обмотки высокого напряжения может измениться в пределах 0,0015—0,015 мкф; емкость между обмотками составляет величину того же порядка.
В связи с этим возникает вопрос: подвержен ли блок генератор — трансформатор воздействиям вследствие электростатической индукции? Смещение, которое испытывают напряжения обмотки высокого напряжения при коротком замыкании, передается в цепь генератора в соответствии с емкостным коэффициентом трансформации, причем часть емкости СIIе составляет емкость генератора. Полная емкость на землю двухполюсного турбогенератора 6,6 кВ составляет 0,25—0,7 мкф. Для генератора с воздушным охлаждением 62500 кВА, 1800 об/мин, 13,8 кВ были замерены величины 1,05 и 0,49 мкф соответственно для трех фаз обмотки и кабелей [Л. 31 и 77]. Поэтому генератор защищен сам по себе без помощи дополнительной емкости кабеля и конденсаторов защиты от перенапряжений. Если система защиты включает заземление нейтрали генератора через высокое активное сопротивление, нет необходимости определять величину сопротивления с точки зрения ограничения или подавления емкостной трансформации смещения нейтрали (см. § 10.9 этой главы).
