2.3. Обеспечение гашения дуги однофазного короткого замыкания в сетях с глухозаземленной нейтралью

При однофазном коротком замыкании на линиях в сетях с глухозаземленной нейтралью возникающая электрическая дуга не погасает после отключения поврежденной фазы с двух сторон из-за продолжающегося протекания тока, достаточного для обеспечения теплового баланса.. Подпитка дуги осуществляется благодаря электромагнитным связям трех фаз линии. Бо′льшая часть тока подпитки обеспечивается электростатическими связями (см.рис.2.14). При глухом заземлении нейтрали трансформаторов в системе векторная диаграмма напряжений и токов имеет вид, изображенный на рис.2.15. Емкостной ток, подтекающий к месту короткого замыкания от неповрежденных фаз может быть вычислен в результате решения системы потенциальных уравнений

Рис.2.14. Принципиальная схема подключения к линии неуправляемого (ШР) и управляемого (УШРТ) реакторов.

U1

IС.0

IС.2

IС.1

U2

Рис.2.15. Векторная диаграмма напряжения и емкостных токов подпитки дуги короткого замыкания.

Из этой системы определяем погонный заряд заземленной фазы 3 с учетом равенства всех собственных и всех взаимных потенциальных коэффициентов транспонированной линии

Из этого равенства определяем погонную емкость заземленной фазы относительно двух неповрежденных фаз

При равенстве высот над землей всех фаз собственные и средний взаимный потенциальные коэффициенты имеют вид

где Нэ - эквивалентная высота провода над землей с учетом его провеса; Do - расстояние между осями соседних фаз; rэ - эквивалентный радиус расщепленной фазы

n - число проводов в фазе, ro - радиус провода, rp - радиус расщепления фазы. Соответственно согласно (2.66)

где Сраб - средняя рабочая емкость трехфазной линии в симметричном режиме.

При треугольном расположении проводов

(2.73)

Полученные соотношения позволяют сделать вывод о том, что емкость поврежденной фазы линии относительно неповрежденных значительно меньше рабочей емкости линии соответствующей конструкции.

В соответствии с изложенным емкостной ток в точке короткого замыкания равен

где l- длина участка линии, емкостной ток которого должен быть скомпенсирован реактором.

При глухом заземлении нейтрали реактора скомпенсировать этот емкостной ток можно только путем установки дополнительных компенсирующих устройств. Если же нейтраль УШРТ изолировать, то оказывается возможным обеспечить полную компенсацию емкостного тока короткого замыкания. Действительно, при коротком замыкании одной из фаз линии (например, фазы 3) электрическая схема УШРТ имеет вид, изображенный на рис.2.16, а. Преобразуем трехлучевуюзвездувтреугольник(рис.2.16, б) ссопротивлением сторон

X3 дуга

а) б)

дуга

Рис.2.16. Эквивалентные схемы УШРТ с изолированной нейтралью: звезда (а) и треугольник (б).

В том случае, когда сопротивления неповрежденных фаз УШРТ одинаковы Х1=Х2, сопротивления сторон эквивалентного треугольника также одинаковы

Тогда и токи на землю обеих неповрежденных фаз одинаковы и равны

Однако, согласно векторной диаграмме (см.рис.2.17) эти токи сдвинуты один относительно другого на 120°. Поэтому результирующий ток УШРТ на землю равен

I0

I20

Рис.2.17. Векторная диаграмма напряжений и токов в УШРТ в режиме однофазного к.з. на линии.

Для компенсации емкостного тока короткого замыкания ток I0 должен быть равен току IC0. Приравнивая эти токи согласно (2.74), (2.78) получаем уравнение для определения необходимых сопротивлений фаз реактора