Токи и напряжения при замыкании на землю

Сети напряжением 6…35 кВ работают с изолированной или компенсированной через дугогасящий реактор нейтралью. Поэтому значения емкостных токов однофазного замыкания на землю невелики, они не превышают 20…30 А. Как правило, при однофазном замыкании не требуется немедленного отключения поврежденного присоединения, а необходимо принять меры по переводу нагрузки на резервный источник, а затем отключить поврежденную линию. Необходимо помнить, что в случае дугового замыкания на одном из присоединений во всей электрически связанной сети возникают опасные перенапряжения (до 4.2 U_фаз), воздействующие на изоляцию электроустановок. Эта - одна из главных причин выхода из строя высоковольтных двигателей, подключенных к сети 6 или 10 кВ.

В соответствии с ПУЭ для селективного обнаружения однофазных замыканий на каждом присоединении должна быть установлена защита от замыканий на землю (защита нулевой последовательности), которая в одних случаях действует на сигнал, в других – на отключение. В частности, на тех электродвигателях, у которых емкостной ток замыкания на землю превышает 5 А (первичных), защита должна действовать на отключение без замедления. Вместе с тем, практика показала, что и при меньших токах ЗЗ желательно двигатель отключать, поскольку длительное воздействие токов однофазного замыкания на землю на изоляцию двигателя приводит к переходу однофазного замыкания к двухфазному КЗ.

Путь для тока, протекающего через землю, осуществляется через емкостную проводимость сети каждой фазы относительно земли.

Емкостные сопротивления элементов электрической системы значительно превышают их индуктивные и активные сопротивления, что позволяет при определении тока замыкания на землю пренебречь ими и, следовательно, считать, что величина этого тока практически не зависит от места замыкания в сети.

Кроме того, ток замыкания на землю относительно мал и поэтому можно считать, что напряжение источника всегда остается неизменным.

Наибольшая величина тока замыкания на землю будет при металлическом замыкании, т.е. при Rп=0.

, (10.1)

Т.е. ток в 3 раза превышает емкостной ток на землю одной фазы в нормальных условиях.

Таким образом, при замыкании на землю:

· Напряжение поврежденной фазы снижается до нуля;

· Напряжения неповрежденных фаз возрастает в√3 раз;

· Треугольник линейных напряжений не искажается, т.е. этот вид повреждений на работе потребителей не отражается.

Для пояснения принципа действия защиты от замыкания на землю на рис.10.1 показано распределение емкостных токов в поврежденном и неповрежденных элементах сети.

При замыкании на землю одной из фаз, например, на линии W3 по "здоровым" фазам неповрежденных линий W1, W2 будут протекать емкостные токи, значение которых зависит от величины емкости данных линий относительно земли, а следовательно, от параметров линии (длина и сечение). В поврежденной линии W3 эти токи складываются и проходят через точку замыкания на землю.

Рис. 10.1. Распределение емкостных токов при замыкании на землю.