Компенсация емкостных токов (однофазных) на землю в сетях 6-35 кВ

(пипец)

С целью уменьшения токов замыкания на землю в сетях 3-35 кВ применяют компенсацию емкостных токов замыкания на землю путем заземления нейтралей генераторов или трансформаторов через специальные дугогасящие катушки.

 

 

Так как емкостной ток замыкания на землю и индуктивный ток дугогасящей катушки отличаются по фазе на 180°, то в месте замыкания на землю они компенсируют друг друга. В результате ток замыкания на землю не будет превышать 5-10 А, благодаря чему не возникает перемежающаяся дуга.

В сетях с большими токами ОЗЗ, согласно ПТЭЭ (Правила технической…, 1996; 2003) необходимо применять режим с резонансно-компенсированной нейтралью, то есть компенсировать емкостную составляющую тока ОЗЗ с помощью дугогасящего реактора (ДГР), имеющего индуктивное сопротивление. В результате компенсации емкостного тока ОЗЗ дуговые перенапряжения снижаются.

Причем определяющую роль в этом снижении играет резонансная настройка ДГР при XДГР = ХСо/3, где XДГР – индуктивное сопротивление ДГР, ХСо – емкостное сопротивление фазы сети на землю. Напряжение на поврежденной фазе при гашении дуги в момент перехода тока О33 через ноль в первый момент остается близким к нулю, что способствует быстрому восстановлению электрической прочности изоляции в точке замыкания. В результате повреждение либо самоликвидируется, либо возникает режим с повторными однофазными пробоями изоляции через 0.1÷ 0.3 с. В таком режиме кратности перенапряжений относительно невелики.

Компенсация токов ОЗЗ с помощью дугогасящих реакторов (ДГР) с фиксированной настройкой имеет основной недостаток – увеличение тока в месте замыкания при изменении конфигурации сети или режимов ее работы и необходимость периодической настройки ДГР. Например, при ремонтном режиме возможно уменьшение емкости С0 вследствие изменения нагрузки (Тр. с.ш. ГПП-11А; I с.ш., Тр.с.ш. ГПП-11Б и т.д.) При этом величина остаточного (раскомпенсированного) тока ОЗЗ увеличивается, и, соответственно, увеличивается вероятность повторных зажиганий дуги. Особую опасность в данной ситуации (при раскомпенсации) создают аварийные режимы со скачкообразными изменениями С0.

В настоящее время разработаны способы и устройства автоматической настройки индуктивного сопротивления ДГР. Наиболее распространены устройства, использующие реакторы плунжерного типа с асинхронным двигателем, имеющие инерционную настройку. Новое поколение ДГР использует магнитно-вентильный реактор, который регулирует рабочий ток за счет подмагничивания участков магнитопровода постоянным током. Быстродействие у последних моделей не превышает 0.01 сек.

Еще одним важным эффектом компенсации емкостных токов считается снижение тока первой гармоники в месте замыкания, теоретически, до нуля при строгой настройке и отсутствии активных потерь вследствие протекания токов нулевой последовательности и высших гармоник в точке замыкания.

Реально существует относительно малый остаточный ток ОЗЗ первой гармоники, имеющий активный характер, а в сетях со значительными гармоническими искажениями токов и напряжений в токе замыкания обязательно присутствуют высшие гармоники относительно большой величины (Кучумов и др., 2003).

Высшие гармоники в токе ОЗЗ могут появиться даже в сети с относительно малым уровнем высших гармоник, так как неизбежно возникают резонансные условия в контуре замыкания на землю на присутствующих в электрической сети высших гармониках. Резонансные частоты в контуре тока ОЗЗ сильно зависят от параметров сети и от места возникновения замыкания, а степень развития резонансных явлений зависит от величины активного сопротивления в месте замыкания. Поэтому проявление высших гармоник и их величина оказываются весьма нестабильными. Этот фактор ставит под сомнение достаточность, с точки зрения надежности и селективности, применения защит, реагирующих только на высшие гармоники (Кучумов и др., 2003). Кроме того, возможны резонансное смещение нейтрали и перенапряжения на отдельных фазах на первой гармонике.

Для оценки возможности применения систем автоматической настройки реакторов был выполнен контроль спектрального состава напряжения в участках сети, подключенных к ГПП, который показал повышение величины 3-ей гармоники до 4 % (I с.ш. ГПП-11А), а также наличие высших гармонических составляющих (более 40-й гармоники) с величиной до 1 %, а в отдельных случаях и выше. Кроме того, зарегистрированы высшие гармоники, находящиеся в частотных интервалах от 1.9 до 2.7 кГц, от 4.1 до 4.7 кГц, от 5 до 6.2 кГц, составляющие до 0.7 % (III с.ш. ГПП-11Г), 0.7 % (I с.ш. ГПП-11Г), 0.78 % (I с.ш. ГПП-11Г), соответственно. Это определяет дополнительные требования к параметрам систем управления подмагничиванием реакторов ДГР и их чувствительности к гармоническому составу напряжения в сети.

При определении границы значений токов ОЗЗ, определяющей необходимость их компенсации, целесообразно учесть зарубежный опыт эксплуатации аналогичных сетей и мнения специалистов (Правила технической…, 1996; Халилов и др., 2002; IEEE Recommended Practice …, 1992), а также данные об аварийности и значительном износе элементов сети 10 кВ комбината " Североникель". В этой связи введем понятие " опасной зоны" (по величине токов ОЗЗ), подразумевая значение расчетного значения тока менее

20 А, но более 10 А. Отметим также, что реальная величина тока ОЗЗ может быть повышена вследствие влияния емкости подключенного оборудования и гальванически связанной сети сторонних потребителей.

Поэтому в следующую группу (по степени необходимости применения устройств компенсации) включены секции, на которых токи ОЗЗ по величине находятся в " опасной зоне", а в ремонтных или послеаварийных режимах превышают границу 20 А (в том числе с учетом возможного влияния оборудования и связанной сторонней сети). К ней относятся следующие четыре секционированных участка (см. табл. 2): Тр. с.ш. ГПП-11Б, IV с.ш. ГПП-11В и ГПП-11Д I + IV c.ш. и II + III с.ш.

По результатам расчетов можно определить группу участков, где компенсация однозначно не требуется. К ней относятся четыре участка с токами ОЗЗ менее 10 А во всех возможных режимах: ГПП-11В (II и III с.ш.), ГПП-11Г (III с.ш.), ГПП-11Е (II с.ш.).

Оставшиеся участки сети 10 кВ можно разделить на две подгруппы.

– Два участка имеют токи ОЗЗ немногим более 10 А практически во всех возможных режимах работы: II с.ш. ГПП-11Б с током ОЗЗ 12-13 А и I с.ш. ГПП-11Г с током около 11-12 А. Для этих участков необходимость компенсации емкостных токов по ПТЭЭП не требуется, и превышение границы 10 А

незначительно. Поэтому при успешном применении других мероприятий ограничения

перенапряжений необходимость компенсации токов ОЗЗ с помощью реакторов отпадает.

– Три участка с токами ОЗЗ в рабочих режимах менее 10 А, а в ремонтных режимах более 10 А, но менее 20 А: I с.ш. ГПП-11Б, II с.ш. ГПП-11Г и I с.ш. ГПП-11Д. Для этих участков характерно отсутствие необходимости компенсации емкостных токов в рабочих режимах. Однако в ремонтных режимах значение токов ОЗЗ практически достигает и превышает границу 20 А. При принятии решения можно учесть относительно кратковременный характер послеаварийного или ремонтного режимов и соответствующее снижение вероятности совпадения случаев замыканий или повреждений кабелей и неблагоприятных режимов.

Для участков сети, подключенных к шинам ГПП-11В (II и III сш.), ГПП-11Г (III сш.), ГПП-11Е, система компенсации токов нецелесообразна. Однако это не указывает на низкую вероятность возникновения опасных дуговых перенапряжений.

 

Вопросы к государственному экзамену

по дисциплине «Релейная защита и автоматика в СЭС»

1. Принцип действия, основные органы и выбор параметров токовой направленной защиты и токовой направленной защиты нулевой последовательности.

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: