Содержание материала

Экспериментальные исследования в системах, заземленных через активное или реактивное сопротивление, подтвердили ту точку зрения, что неопределенность появления и характеристик перенапряжений дуговых замыканий на землю в системах с изолированной нейтралью эффективно устраняется при использовании различных методов заземлений. Большая информация по этому вопросу получена благодаря исследованиям, которые были произведены Конкордия и Петерсеном на моделях [Л. 64], часть которых уже была описана в § 4.5.
Упомянутые выше три механизма повторного зажигания дуги были применены и к схемам с нейтралями, заземленными через активное и реактивное сопротивления. Кроме того, была проведена дополнительная серия опытов, при которых повторные зажигания дуги происходили между контактами отключающего устройства. В опытах с нейтралью, заземленной через реактивное сопротивление, имела место одна общая особенность. В системах с нейтралью, заземленной наглухо или через дугогасящую катушку, коммутационные перенапряжения минимальны. При промежуточных значениях реактивного сопротивления перенапряжения достигают максимальной величины; они увеличиваются также, если сопротивление в нейтрали превышает величину реактивного сопротивления дугогасящей катушки. Так, например, на рис. 104 приведена зависимость максимального напряжения здоровой фазы от реактивного сопротивления в нейтрали, полученная на модели для случая повторного зажигания дуги с быстро возрастающей электрической прочностью промежутка (механизм Петерсена). Промежуточный максимум кривой перенапряжения вышe для менее протяженных систем. Шунтируя реактор соответствующим активным сопротивлением, можно улучшить свойства низких реактивных сопротивлений заземления.

Рис. 104. Исследование перенапряжений при дуговых замыканиях на землю с помощью модели (Конкордия и Петерсон). Кривая зависимости максимальных напряжений здоровой фазы относительно земли от величины реактивного сопротивления в нейтрали XL0, построенная в предположении резко растущей электрической прочности дугового промежутка и повторного зажигания дуги каждые полпериода. Параметры схемы: длина линии 160 км;

Пунктирная линяя соответствует резонансному заземлению. Для большинства систем и механизмов повторного зажигания дуги заземления через активное сопротивление обеспечивает более низкие коммутационные перенапряжения, чем реактивное сопротивление заземления, исключая случаи, когда значение активного сопротивления близко к реактивному сопротивлению дугогасящей катушки.
Другое заключение, полученное на основании опытов на модели, заключается в том, что замена фактической линии электропередачи простой схемой с сосредоточенными постоянными обеспечивает кривые, дающие правильную зависимость коммутационных перенапряжении от размеров системы и генераторной мощности; однако максимальное напряжение, возможное в реальной системе, может значительно отличаться в обе стороны от величин, полученных на модели с сосредоточенными постоянными.

Жанне [Л. 66] собрал некоторые практические наблюдения, полученные в системе 44  кВ протяженностью 888 км, заземленной через активное сопротивление 136 Ом [около 60% предельной величины, определенной по формуле (69)]. Из 735 осциллограмм тока в нейтрали системы, полученных за период около 4 лет, только на 45 осциллограммах ясно видны повторные зажигания и погасания дуги. Из этих осциллограмм по меньшей мере 26 были связаны с повреждениями проходных изоляторов, трансформаторов конденсаторов и кабелей, когда имелись благоприятные условия для перемежающегося характера дуги, несмотря на большую величину тока замыкания. Небольшой процент записанных перенапряжений достигал величины 2,2—2,4 фазного напряжения относительно земли. Это исследование находится в хорошем соответствии с более ранним обследованием работы двух других систем напряжением 26 и 33  кВ [Л. 60], заземленных через активное сопротивление. Первая система включала 180 км воздушных линий и 46,5 км кабеля и была заземлена через активное сопротивление 75 Ом. Вторая объединяла 920 км воздушных линий и заземлялась через три активных сопротивления по 50 Ом каждое. Максимальные перенапряжения достигали соответственно 2,5- и 2-кратной величины нормального фазного напряжения.
В системе 26  кВ максимальные напряжения были связаны со случаями, когда ток замыкания восстанавливался каждый период и обычно совпадал с переходным процессом повторного зажигания дуги. В осциллограммах тока в нейтрали был ясно виден апериодический процесс восстановления напряжения. Большинство повышенных напряжений было связано с повреждениями кабеля (ограниченный канал разряда, облегчающий гашение дуги), и осциллограммы показали наиболее нерегулярную форму кривых напряжения.
Когда ссылаются на максимальные величины, полученные в результате практических наблюдений, необходимо иметь в виду, что они в большой степени зависят от абсолютного количества имеющихся в распоряжении осциллограмм. С этой оговоркой могут быть приняты здесь полученные Джилксоном и Жанне [Л. 60] самые высокие записи перенапряжений при замыканиях на землю в системах с различными методами заземления нейтрали:
Изолированная нейтраль.  . 3,9 нормального фазного напряжения
Катушка Петерсена....................................... 2,8 нормального фазного напряжения
Заземление через активное сопротивление      2,5 нормального фазного напряжения
Глухо заземленная нейтраль . 1,5 нормального фазного напряжения.

Процент наблюдений, при которых напряжение превышало двойное фазное напряжение, для разных методов заземления нейтрали составлял:
64% — для системы с изолированной нейтралью;
34% — для системы с нейтралью, заземленной через активное сопротивление:
5% — для системы с катушкой Петерсена.

Ни в одном из этих случаев перенапряжения не могут сравниться по 'величине с перенапряжениями, вызванными коммутационными переходными процессами при работе выключателей, или грозовыми перенапряжениями.