Заземление через индуктивное сопротивление
Теперь мы коснемся случаев заземления нейтрали через реактивное сопротивление, величина которого больше, чем допускается в системах с глухим заземлением (х0>3х ). Напряжения на здоровых фазах относительно земли не превосходят 1,73, если Х0 не принимает отрицательных значений.
Основное достоинство, состоящее в снижении токов замыкания на землю, связано с некоторым повышением напряжения.
Дуговые замыкания на землю в таких системах не являются источником аварий, однако надо иметь в виду, что реактивное сопротивление заземления в пределах от Х0=0 до х0=∞ (резонансное заземление) допускает возможность появления более высоких, чем в системах с глухим и резонансным заземлением нейтрали, переходных напряжений (рис. 61).
Заземление через реактивное сопротивление благоприятно сказывается на поведении системы при "сетевых" замыканиях на землю (см. § 10-10 данной главы).
Реакторы в нейтрали представляют собой барьер для волн атмосферных перенапряжений. В этом смысле нейтраль трансформаторов, заземленных через индуктивность, может рассматриваться как изолированная. Ступенчатая изоляция применима, если нейтраль должным образом защищена от импульсов.
Заземление через активное сопротивление
Рассматриваются сопротивления, по величине большие, чем допустимые для глухого заземления (R0>Х1).
Напряжения относительно земли могут быть определены по круговой диаграмме на рис. 46,в или по графику на рис. 47. При Χ0=Χ1=Χ2 максимальное напряжение относительно земли, которое может появиться на одной из здоровых фаз (опережающей поврежденную фазу), составляет 1,82 Еф. Как можно определить из рис. 45,в, такое напряжение имеет место при R0= 2,7 Χ1. Надо иметь в виду, что в системе, заземленной через активное сопротивление, напряжение здоровой фазы относительно земли может быть выше, чем в системе с изолированной нейтралью. В реальной системе наблюдались установившиеся напряжения с кратностью 1,83 и 1,93, когда замыкание на землю устраивалось с помощью выключателя [Л. 41].
С точки зрения основных перенапряжений при замыканиях на землю и ограничения тока замыкания активное сопротивление менее эффективно, чем реактор. Рассматриваемый способ заземления нейтрали имеет также недостатки с точки зрения рассеиваемого тепла и надежности электроснабжения. Имеется диапазон критических сопротивлений, в котором потребление активной мощности при замыкании на землю достаточно велико для того, чтобы вызвать качания генераторов или даже нарушение устойчивости. В системах с заземлением нейтрали через активное сопротивление, величина которого выбрана должным образом, иногда имеет место даже улучшение устойчивости, так как потери в активном сопротивлении увеличивают нагрузку на генераторах.
Заземление через активное сопротивление может быть благоприятным для релейной защиты от замыканий на землю в тех случаях, когда требуется направленное действие защиты. Если активное сопротивление в месте повреждения велико, смещение нейтрали составит лишь несколько процентов фазного напряжения, чего недостаточно для надежной работы направленных реле. Активное сопротивление в нейтрали меняет распределение напряжения, увеличивая смещение нейтрали.
С точки зрения волн атмосферных и коммутационных перенапряжений системы, заземленные через активное сопротивление, ведут себя почти так же, как системы с глухо заземленной нейтралью, поскольку ток переходного процесса в земле не создает заметного падения напряжения на сопротивлениях.
Заземление через активное сопротивление является эффективным средством предотвращения возникновения перемежающихся дуг замыканий на землю. Реальные величины сопротивления могут меняться в широком диапазоне. Хорошие результаты в этом отношении дают сопротивления величиной до
R=+
(см. § 3 гл. 3).
Сетевые замыкания на землю не вызывают повреждений в системе, заземленной через активное сопротивление.
Другие показатели систем, заземленных через активное или индуктивное сопротивление
а) Релейная защита. С точки зрения отыскания места повреждения заземление системы через активное сопротивление или небольшую индуктивность является более благоприятным, чем резонансное заземление, и не менее благоприятным, чем глухое заземление нейтрали.
б) Координация с линиями связи. Заземление через активное или индуктивное сопротивление, ограничивая величину тока замыкания, не приводит к существенному снижению уровня помех.
в) Заземление нейтралей генераторов. Поскольку глухое заземление неприемлемо в системах, питающихся на генераторном напряжении, часто применяется заземление через активное сопротивление (см. § 10. 9 данной главы).
Таблица 12
Продолжение табл. 12
Способ заземления нейтрали | Глухое | Через активное сопротивление | Через индуктивность | Резонансное | Изолированная нейтраль |
Ток замыкания на землю | Велик, иногда выше тока трехфазного короткого замыкания | Снижен Больше емкостного тока замыкания на землю | Снижен Значительно больше емкостного тока замыкания на землю | Скомпенсирован | Емкостный ток замыкания на землю |
Применимость ступенчатой | Да, при улучшенном распределении напряжения | В умеренных масштабах | Возможна при соответствующей защите от импульсов | В умеренных масштабах, если нейтраль защищена от импульсов | |
Изоляция коммутационной аппаратуры | Выше 161 кВ импульсный уровень изоляции снижен | Основной импульсный уровень изоляции для 100 %-ного вентильного разрядника | |||
Вторичные явления при отключениях | Большая вероятность | Отключения редки | Большая вероятность | ||
Устойчивость системы при однофазных замыканиях на землю | Могут потребоваться специальные меры | Обычно повышенная | Повышенная | Удовлетворительная | Ненадежная |
Непрерывность электроснабжения | Не обеспечивается без специальных мер | - | Не обеспечивается | ||
Влияние конфигурации системы | Желательно дублирование электроснабжения | Достаточны одноцепные линии | Рекомендуется дублирование линии | ||
Объединение с системами с другими способами заземления нейтрали | Объединенные системы могут потребовать переклассификации. Релейная защита может нуждаться в изменении. | Возможно только через изолирующий трансформатор | Теряет свой характер | ||
Обслуживание в эксплуатации |
| Необходимо наблюдать за настройкой | Простое | ||
Помехи телефонной связи | Требуют большого внимания | Требуют внимания | Не создают серьезных трудностей | ||
Помехи радиосвязи | Самые низкие | Низкие | Могут быть значительными при длительных авариях | ||
Опасность для жизни вблизи повреждения | |||||
Большая | Меньшая | Меньшая | Незначительная | Часто может быть длительной | |
Надежность заземления | Высокая | Очень высокая | Высокая | Высокая | — |
Стоимость заземления | Самая низкая | Умеренная | Низкая | Умеренная. Экономия на дублирующих линиях | — |
г) Устойчивость системы. Самой распространенной, хотя и не самой серьезной причиной потери устойчивости является однофазное замыкание на землю в системах с глухо заземленной нейтралью. Снижение тока короткого замыкания может повысить предел устойчивости, если не применяются критические значения активного сопротивления. В системах с резонансным заземлением нейтрали не происходит нарушений устойчивости из-за однофазных замыканий на землю.
Краткие итоги гл. 2
В данной главе была рассмотрена большая часть основных данных о характеристиках систем с различными способами заземления нейтрали. Остальные, как было отмечено, будут рассмотрены в дальнейших главах. Можно полагать, что на данной стадии полезно свести в таблицу характерные показатели различных способов заземления нейтрали, так чтобы их можно было легко сравнивать (см. табл. 12).
