Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений - Выбор  параметров резисторных устройств при низкоомном заземлении

Выбранное активное сопротивление с одной стороны должно ограничить величину тока, который дает минимум повреждения в точке аварии, с другой - величина тока должна быть такой, чтобы обеспечить удовлетворительную работу схем релейной защиты. По данным зарубежных источников в большинстве случаев ток замыкания на землю может быть ограничен резистором в нейтрали до величины, соответствующей 5-20% от тока трехфазного к.з. Минимум тока, создаваемого резистором, зависит от используемых схем релейной защиты от замыканий на землю.
В большинстве случаев использования такой системы заземления нейтрали при однофазном замыкании в сети напряжение, появляющееся на резисторе, близко к нормальному фазному напряжению сети. Ток через резистор практически равен току в месте повреждения. Таким образом, этот ток определяется фазным напряжением, деленным на сопротивление резистора.
Указанный способ определения тока через резистор справедлив для замыканий на линиях, шинах, на зажимах машин трансформаторов. Однако, если однофазное замыкание имеет место внутри обмоток вращающихся машин или трансформаторов, ток через резистор будет меньше.
Снижение тока происходит в основном из-за снижения внутренней ЭДС аппаратов. Так, в случае соединения обмоток звездой эта внутренняя ЭДС имеет полное значение на зажимах и нуль - на нейтрали. Если замыкание имеет место на нейтрали любого аппарата, то на заземляющем резисторе напряжение не появляется, и ток через резистор равен нулю. В промежуточных точках обмотки между нейтралями и вводами ток повреждения будет иметь промежуточное значение между нулем и током при повреждении на вводах аппарата. Так, при замыкании в точке обмотки, отстоящей от нейтрали по длине обмотки на 10% ее витков, ток замыкания будет примерно равен 10% от того значения, которое он имеет при замыканиях на вводах машины.
В случае соединения обмоток машины в треугольник внутренняя ЭДС по отношению к нейтрали может быть от 100 до 50%. Поэтому ток в резисторе при повреждении в любой точке обмотки меняется от 50%-го значения (при замыкании в средней точке обмотки) до 100% - при замыкании обмотки в ее концах.
Заземляющие резисторы и трансформаторы выбираются исходя из ограниченного временем протекания тока. Временной интервал, приемлемый для таких систем электроснабжения с релейной защитой, обеспечивающей также защиту самого заземляющего оборудования, можно принять 10-60 с.
Номинальное напряжение заземляющего резистора равно номинальному фазному напряжению сети.
Номинальное напряжение заземляющего трансформатора равно номинальному линейному напряжению сети.
Заземляющие резисторы выбираются по начальному току, который имеет место при приложении номинального напряжения (без учета нагрева резистора).
При использовании заземляющего трансформатора со схемой соединения обмоток звезда-треугольник с нейтралью, заземленной через резистор, номинальный ток заземляющего трансформатора определяется номинальным током резистора. В этом случае трансформатор рассчитывается на протекание заданного тока в течение расчетного времени (10-60 с) без превышения его нормируемых температурных пределов.
Кратковременная расчетная мощность такого трансформатора равна его номинальному напряжению, умноженному на расчетный ток в нейтрали. Обычно заземляющие трансформаторы проектируются на протекание расчетного тока только на ограниченное время, чаще - 10 с. Следовательно, мощность заземляющего трансформатора может составлять долю от мощности обычного трехфазного трансформатора, рассчитанного на длительное протекание того же рабочего тока.
Величина индуктивного сопротивления к. з. трансформатора может быть в 10 раз большей, чем индуктивное сопротивление системы при трехфазном к. з.
За рубежом в качестве заземляющего трансформатора для подключения к существующим электрическим сетям наиболее часто используется трансформатор со схемой соединения обмоток “зиг-заг” без вторичной обмотки. В то же время для вновь проектируемых систем нейтраль может предусматриваться непосредственно на силовых трансформаторах и генераторах. Тогда наиболее целесообразна схема подключения резистора через однофазный понижающий трансформатор.