ГЛАВ A I. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ В СЕТЯХ С ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Концентрация производства электроэнергии на крупных электростанциях, удаленных от мест потребления электроэнергии, вызывает необходимость строительства линий электропередачи. С заземленной нейтралью в СССР работают сети 110, 220, 330, 400, 500, 750 кВ. На рис. 1 изображен участок сети с заземленной нейтралью, состоящей из ВЛ (связывающей подстанции I и II), по которой обеспечивается передача электроэнергии от электроэнергетической системы ЭС к потребителям. Нейтраль силового трансформатора Тр на подстанции II глухо заземлена. Нейтрали силовых трансформаторов в ЭС также глухо заземлены.
Ряд линий электропередачи в сетях 110 и 220 кВ может выполняться в виде кабелей. Однако в связи со значительно большей стоимостью кабельных линий по сравнению с воздушными (в 8 и более раз) они имеют ограниченное распространение и в настоящем пособии не рассматриваются. Подавляющее большинство линий электропередачи в сетях с заземленной нейтралью напряжением 110 кВ и выше выполняются воздушными на металлических или железобетонных опорах. При этом на одной опоре могут располагаться провода трех фаз одной цепи или провода фаз двухцепной ВЛ. Для защиты от атмосферных перенапряжений кроме проводов фаз на опорах ВЛ монтируются грозозащитные тросы.
Воздушные линии электропередачи являются наиболее повреждаемыми элементами электрических сетей.
По данным многолетних наблюдений на 1000 км электрических сетей в год происходит в среднем на ВЛ 110 кВ — 11 повреждений, на ВЛ 220 кВ — 6 повреждений, на ВЛ 330 кВ — 5 повреждений, на ВЛ 500—750 кВ — 4 повреждения.
Рис. 1. Схема сети с заземленной нейтралью
Непосредственными причинами повреждений ВЛ являются: перекрытия изоляторов из-за загрязнения их поверхности уносами промышленных предприятий, солончаковой пылью, химическими веществами при обработке почвы с самолетов сельскохозяйственной авиации;
обрывы и схлестывания проводов при ветре и сбросе гололеда;
перекрытия изоляции при коммутационных и атмосферных перенапряжениях, перекрытия на деревья при ветре и падении деревьев; местные пожары;
оползни, горные лавины;
нарушения правил ведения монтажных работ вблизи трасс ВЛ (перекрытие на кран с поднятой стрелой);
падения опор;
случайные и преднамеренные набросы предметов на провода ВЛ;
заводские дефекты линейной изоляции.
Энергетики располагают картами местности, учитывающими влияние различных факторов на повреждаемость ВЛ.
Следует отметить, что на ВЛ значительный процент составляют неустойчивые повреждения, которые самоликвидируются после снятия напряжения с ВЛ. Если после отключения вновь подать напряжение на ВЛ, то повторное КЗ может и не возникнуть. Поэтому на ВЛ кроме релейной защиты обязательно устанавливаются устройства автоматического повторного включения (АПВ), которые обеспечивают быстрое включение ВЛ и в большинстве случаев предотвращают обесточивание потребителей или устойчивый разрыв электропередачи.
Наиболее частым и тяжелым видом повреждения ВЛ являются короткие замыкания, которые в зависимости от числа замкнувшихся фаз подразделяются на однофазные и многофазные.
§ 2. ОДНОФАЗНЫЕ КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ
В сети с заземленной нейтралью токи в проводах трехфазной ВЛ определяются схемой замещения, изображенной на рис. 2.
Сопротивления подстанции I и II по фазам А, В и С обозначены 
Рис. 2. Схема замещения сети с заземленной нейтралью
Формирование тока или напряжения нулевой последовательности осуществляется в результате суммирования токов или напряжений всех трех фаз (см. рис. 4).
Такое включение трансформаторов тока образует схему фильтра тока нулевой последовательности.
Подобным же образом путем суммирования фазных напряжений на разомкнутом треугольнике трансформатора напряжения осуществляется формирование напряжений нулевой последовательности:
Последовательное включение обмоток трансформатора напряжения образует схему фильтра напряжения нулевой последовательности.
Однофазные КЗ в сетях с заземленной нейтралью — это наиболее часто встречающийся вид КЗ, для линий 110 кВ и выше их вероятность достигает 85% всех случаев КЗ.
§ 3. МНОГОФАЗНЫЕ КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ
Вероятность появления трехфазных коротких замыканий К(3) весьма мала, и во многих случаях они возникают из-за забытых искусственных закороток, оставленных на месте ремонта.
Более вероятны двухфазные короткие замыкания 
, однако путь тока КЗ с одной фазы ВЛ на другую обычно проходит по элементам заземленной опоры. Поэтому практически в месте повреждения возникает КЗ двух фаз на землю:
Данный вид КЗ, так же как и однофазное КЗ на землю, характеризуется нарушением симметрии и появлением токов и напряжений нулевой последовательности.
Схема замещения нулевой последовательности при двухфазных КЗ на землю такая же, как и для однофазных КЗ, поэтому все методы поиска однофазных КЗ с успехом применяются и для поиска двухфазных КЗ на землю.
Кроме перечисленных видов КЗ могут возникать более сложные виды повреждения, сопровождаемые обрывами фазных проводов, одновременными КЗ в разных точках ВЛ и т. д.
Контрольные вопросы
- Каков режим нейтралей силовых трансформаторов в сетях 110 кВ и выше?
- Какой наиболее частый вид КЗ в сетях 110 кВ и выше?
- Каковы соотношения фазных токов ВЛ в симметричном рабочем режиме?
- Какова схема фильтра тока нулевой последовательности ВЛ?
- Какова схема фильтра напряжения нулевой последовательности?