Повреждения в электроустановках

Большинство повреждений в ЭЭС приводит к коротким за­мыканиям (КЗ) фаз между собой или на землю (рис. 1.2). В об­мотках электрических машин и трансформаторов могут также возникать КЗ между витками одной фазы. Основными при­чинами повреждений являются: нарушения изоляции токове-дущих частей, вызванные ее старением, перенапряжениями, механическими повреждениями; повреждения проводов и опор ЛЭП, вызванные их неудовлетворительным состоянием, гололедом, ураганным ветром, "пляской проводов" и другими причинами; ошибки персонала при операциях (отключение разъединителей под нагрузкой или включение их на ошибоч­но оставленное заземление и др.)

При КЗ в контуре накоротко замкнутой ЭДС источника пи­тания (генератора) возникает большой ток. Короткие замыка­ния подразделяются на:

а) трехфазные КЗ, б) двухфазные КЗ, в) одно­фазные на землю КЗ, г) и двухфазные на землю КЗ (рис. 1.2).

Во время КЗ вследствие увеличения тока возрастает паде­ние напряжения в элементах энергосистемы, что приводит к понижению напряжения во всех точках сети.

Происходящие при КЗ увеличение тока и снижение напря­жения приводят к ряду тяжелых последствий:

а) Проходя по неповрежденному оборудованию, ток КЗ нагревает его выше допустимого преде­ла, что может вызвать повреждение изоляции и токоведущих частей;

б) при протекании больших токов КЗ усиливаются электро­динамические взаимодействия между проводниками, сопро­вождающиеся значительными механическими напряжениями;

в) понижение напряжения при КЗ нарушает работу потреби­телей: синхронных и асинхронных электродвигателей, освети­тельных установок и других электроприемников (рис. 1.3,6);

г) снижение напряжения может сопровождаться нару­шением устойчивости параллельной работы ге­нераторов, что приводит к распаду энергосистемы и прекра­щению электроснабжения части или всех потребителей.

Особым видом повреждения являются замыкания на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью или заземлен­ной через большое сопротивление дугогасящего реактора (ДТР) или большое активное сопротивление. На рис. 1.2, д видно, что замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью не вызывает КЗ, так как ЭДС поврежденной фазы не шунти­руется появившимся соединением с землей. Возникающий при этом в месте повреждения ток КЗ замыкается через емкость С проводов неповрежденных фаз (В и С) сети относительно зем­ли и имеет поэтому, как правило, небольшое значение. Между­фазные напряжения при этом виде повреждения остаются не­изменными. Благодаря этому однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью не отражается на работе потребителей и не нарушает синхронной работы генера­торов. Однако этот вид повреждения вызывает перенапряже­ния в сети, что представляет опасность с точки зрения возмож­ности нарушения изоляции относительно земли двух неповреж­денных фаз (В и С) и перехода однофазного замыкания на зем­лю в междуфазное КЗ или двойное замыкание на землю.

В установках с большими токами замыкания на землю, нейтрали присоединены к заземляющим устройствам непосредственно или через малое сопротивление. Такие установки называются – установками с глухо-заземленной нейтралью.

В установках с глухо-заземленной нейтралью всякое замыкание на землю, является коротким замыканием и сопровождается большим током.

Рис. Трех фазная четерёх-проводная сеть напряжением 380-220 В, с глухо-заземленной нейтралью, при коротком замыкании одной фазы на землю.

В установках напряжением до 1 кВ применяют 4-ех проводные и 3-ех проводные сети, как с глухо-заземленной, так и с изолированной сетью.

В установках имеющих малые токи замыкания на землю, нейтрали присоединены к заземляющим устройствам через элементы с большими сопротивлениями, такие установки называются – установками с изолированной нейтралью. В установках с изолированной нейтралью замыкание одной из фаз на землю не является коротким замыканием.

Рис. Трехфазная сеть с изолированной нейтралью: схема протекания емкостных токов при однофазном замыкании на землю.

Сети напряжения до 1 кВ с изолированной нейтралью являются, как правило, малоразветвленной, к ним так же относятся трехпроходные сети напряжением 380 и 660 В.

Электроустановки с изолированной нейтралью следует применять при повышенных требованиях в отношениях безопасности (торфяные разработки, угольные шахты, гонные карьеры и др. опасные производства) и при условии надежного контроля изоляции сети для быстрого обнаружения замыкания на землю. Системы с изолированной нейтралью, как правило, не имеют четвертого (нулевого) провода. В таких сетях при замыкании на землю через место повреждения будут проходить только емкостные токи, обусловленные напряжением и емкостью неповрежденных фаз. Напряжение поврежденной фазы по отношению к земле будет равно нулю, а напряжение двух других фаз становится равными междуфазным напряжением. При замыкании на землю система питания сети с изолированной нейтралью не отключается и может работать до отыскания повреждения персоналом согласно ПУЭ до 3 часов.

В связи с тем, что при изолированной нейтрали сети во время замыкания на землю одной фазы, напряжение двух других фаз относительно земли увеличиваются в (корень из трех раз) изоляцию всех трех фаз сети нужно предусмотреть не на фазное, а на междуфазное напряжение.