Заземление нейтрали в высоковольтных системах - Рекомендуемые уровни импульсной прочности изоляции заземляющих устройств

В ранний период применения резонансного заземления полагали, что для нейтрали достаточен уровень изоляции, определяемый фазным напряжением системы. Однако скоро обнаружили, что это неверно. Часто наблюдались перекрытия изоляторов в нейтрали. Изоляция переключателя отпаек также не выдерживала коммутационных перенапряжений. При этих условиях работа дугогасящей катушки в системе вызывала опасения. Скоро стало ясно, что для изоляции оборудования нейтрали необходим уровень прочности, соответствующий линейному напряжению. В большинстве случаев эта мера дала удовлетворительные результаты, однако полностью не устранила перекрытия изоляции на нейтрали.
Следует иметь в виду, что индуктированные перенапряжения дают на всех проводах волны одинаковой полярности, которые удваиваются на зажимах трансформатора, а на нейтрали образуется напряжение, почти в 4 раза большее амплитуды падающей волны. Однако амплитуды индуктированных перенапряжений, как правило, невелики. Характерно, что в шведской системе BGK 30  кВ разрядники в нейтрали, имевшие пробивное напряжение, равное 0,65 пробивного напряжения разрядников фаз, срабатывали за период в 12 лет в среднем 19 раз в год, в то время как разрядники в фазах работали 7,6 раза в год.
Опыт эксплуатации не подтверждает предположения, что индуктированные перенапряжения не имеют значения для систем с номинальным напряжением выше 33  кВ. Постепенный рост системы 100  кВ в Баварии позволил наблюдать преобразование тупиковых станций в станции с одной подходящей и одной отходящей линиями. Обслуживающий персонал неоднократно отмечал, что перекрытия изоляции в нейтрали по времени совпадали с разрядами молнии в землю. Как только подстанция переставала быть тупиковой, перекрытия изоляции в нейтрали прекращались. Так как перекрытие нейтрали не сопровождается протеканием больших токов, оно обычно не приносит особого вреда, за исключением случаев, когда одновременно происходит замыкание на землю на линии. В последних случаях перекрытия на нейтрали выводят из работы дугогасящую катушку. Даже в системах с большим напряжением (132  кВ) такие случаи возможны. В норвежской системе 132  кВ две линии электропередачи с компенсированными нейтралями питались от одной и той же станции, но вначале с целью улучшения регулирования напряжения питание производилось с разных шин.
Линии проходили по разным трассам и питали трансформаторные подстанции 132/66  кВ. В течение этого периода обслуживающий персонал часто наблюдал перекрытие вводов нейтрали во время грозы. Более того, дугогасящая катушка не приносила никакой пользы, так как почти все перекрытия изоляции приводили к отключению линий. Для того чтобы исправить положение, обе системы шин на период грозового сезона объединялись вместе на питающей станции. После этого перекрытий на нейтрали больше не возникало и дугогасящая катушка работала нормально.
Из теоретического анализа, дополненного опытом эксплуатации, могут быть сделаны следующие выводы:
а)  Оборудование нейтрали в системах с резонансным заземлением должно иметь такой же уровень изоляции, как и линейные выводы трансформатора, если только не приняты меры, указанные в п. «в».
б)  Для станций с одной отходящей линией в нейтраль нельзя включать никаких приспособлений, если не приняты меры, указанные в п. «в». Двухцепные линии, все провода которых подвергаются действию одинаковых индуктированных перенапряжений, эквивалентны одноцепным линиям.
в)  Рекомендации и ограничения, данные в пп. «а» и «б», можно не принимать во внимание, если нейтраль защищена с помощью разрядников или больших емкостей. Преимущества в применении этих устройств заключаются также в том, что в этом случае отключение двухфазных коротких замыканий на одной из линий (см. § 11.2.3) происходит безболезненно.
г)  Защитные меры, описанные в п. «в» и предыдущем параграфе, хотя и не всегда применяются, дают возможность проектировщику снизить уровень изоляции оборудования нейтрали (трансформаторов, дугогасящих катушек и коммутационной аппаратуры) до класса, равного или несколько выше номинального фазного напряжения.