Рассмотрим схему трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью, изображенную на рис.21. В качестве примера рассмотрим замыкание фазы С на землю.
Рис.21. Замыкание фазы С на землю в сети с изолированной нейтралью
Векторная диаграмма токов и напряжений изображена на рис.22.
Рис.22. Векторная диаграмма
При замыкании фазы на землю, называемом простым замыканием, ток определяется только емкостным сопротивлением сети. Емкостные сопротивления элементов сети значительно превышают их индуктивные и активные сопротивления, что позволяет при определении тока пренебречь последними.
Из векторной диаграммы следует:
- емкостный ток фазы с до замыкания:
; (37)
- напряжение в фазе а после замыкания:
;(38)
- модуль напряжении фазы а после замыкания:
; (39)
- модуль емкостного тока фаз а и b после замыкания:
; (40)
- ток через место повреждение и ток фазы с:
. (41)
Необходимо отметить то, что емкостные токи обычно малы и не соизмеримы с токами КЗ. Величина емкостного тока определяется емкостью всей электрически связанной сети
Из выражений (37) – (41) можно сделать вывод, что происходит повышение напряжения здоровых фаз при замыкании на землю в раз, где kз - коэффициент замыкания на землю. В месте замыкания часто возникает перемещающаяся дуга, а та, в свою очередь, вспыхивающие и погасающие перенапряжения.
Рис.23. Перенапряжение в сети.
Из рис.23. видно, что в сети с изолированной нейтралью возможны коммутационные перенапряжения до 4,5UФ.
Рассмотрим основные достоинства и недостатки сети с изолированной нейтралью.
Достоинства:
1. Высокая надежность работы электрической сети – до 95% замыканий на землю простые и не требуют отключения.
2. Простота выполнения, а также экономия на устройствах релейной защиты.
Например, допускается не устанавливать трансформатор тока на одну из фаз (обычно фазу b).
4. Невысокие требования к заземляющим устройствам.
Недостатки:
1. Повышение напряжения до линейного.
2. Дуговые коммутационные перенапряжения, что требует повышение уровня изоляции.
3. Наброс реактивной мощности, что изменяет качество потребляемой энергии.
Так для сетей с изолированной нейтралью напряжением 6 – 35 кВ сопротивление заземляющего устройства рассчитывается как
; (42)
При общем заземляющем устройстве сетей 6-10/0,4-0,66 кВ
. (43)
Кроме того, для таких сетей характерно длительное появление напряжения прикосновения и шагового напряжения.
Рис.24Напряжение растекания
Однако большие величины емкостного тока вызывают расплавление изоляции и переход простого замыкания в КЗ.
Табл.2 Допустимые значения емкостного тока
| № п/п | Класс напряжения, кВ | Допустимое занчение емкостного ток, А |
| 3 – 6 | ||
| 15 – 20 | ||
| генераторные цепи | ||
| ЛЭП на ж/б опорах |
При больших величинах емкостного тока необходима компенсация.
Емкостный ток для кабельных и воздушных линий приближенно будет определен:
; (44)
, (45)
где l∑ – суммарная длина электрически связанных линий, км;
U – напряжение сети, кВ;
Iс – емкостный ток, А.