1.1.3.2. Мережі з компенсованою нейтраллю

Граничні значення ємнісного струму замикання на землю в мере­жах з ізольованою нейтраллю, за яких ще забезпечується самопогасання електричної дуги в місці замикання або величини якого не є небезпеч­ними за напругою дотику до опор при тривалому протіканні струму, встановлені досліженнями та досвідом експлуатації. В табл. 1.2 наведено значення ємнісних струмів, при перевищенні яких повинна застосовуватися компенсація.

Таблиця 1.3.

Характеристика мереж	Номінальна напруга, кВ
	6	10	20			35
	Струм, А
Повітряні з залізобетонними та металевими опорами	10	10		10	10
Кабельні	30	20		15	10

З порівняння даних табл. 1.1 та 1.2 видно, то практично всі кабельні мережі напругою 6...35 кВ та повітряні мережі 35 кВ з сумарною довжиною електрино пов'язаних ліній понад 100 км повинні працювати з компенсованою нейтраллю. Компенсація здійснюється шляхом ввімк­нення в нейтральну точку трифазної мережі регульованого індуктивного опору - дугогасної котушки (реакторів) з регульованим повітряним за­зором або з ступінчастим регулюванням числа витків її обмотки. Компенсуючі пристрої, як правило, слід встановлювати в центрах живлення мережі, що компенсуються.

На рис. 1.4 показано схему найпростішої компенсованої мережі з ємнісним опором 1/ωC не фазу. Нейтраль первинної обмотки одного з трансформаторів мережі із схемою з'єднання обмоток "зірка - трикут­ник" заземлена через регульований індуктивний опір - дугогасну ко­тушку.

В розі замикання на землю однієї фази в такій мережі напруги двох не пошкоджених фаз, як і в мережі з ізольованою нейтраллю зростають в разів, а напруга нейтралі дорівнюватиме фазній напрузі (рис. 1.3,б). Під дією цієї напруги через дугогасну котушку пройде струм. Опір котушки підбирають так, щоб індуктивний струм І_L, що проходить через котушку, за значенням дорівнював би сумарному ємніс­ному струму ( ), що проходить через фазні ємності. Тепер на струми мережі в кожній фазі накладається додатковий струм (рис. 1.4, а). Результуючий струм у місці замикання фази на землю являє собою геометричну суму струмів котушки та ємнісного, дорівнюватиме нулю (рис 1.4, б) І, отже електричне дуга, що виникла, погасне. Таке настроювання котушки з повною компенсацією зміненого струму називають резонансною.

Рис. 1.4. Мережа з компенсованою нейтраллю: а – схема протікання струмів в разі замикання на землю; б – векторна діаграма струмів у місці замикання (1 – лінія мережі, 2 – заземлюючий трансформатор, 3 – дугогасна котушка).

Практично, однак, через місію замикання протікає залишковий струм, що складається з активної та реактивної складових. Перша з них зобов'язана своїм існуванням активному опору котушки та ізоля­ції мережі, а друга (тобто індуктивний або ємнісний струм) - не­точній настройці котушки. Цей залишковий струм малий за значенням та знаходиться у фазі або ж становить невеликий кут відносно напру­ги нейтралі. Тому в тих випадках, коли (ізоляційна міцність дугового проміжку, поновлюючись при проходженні струму через нуль, перевищує робочу напругу мережі, дуга згасає і не поновлюється знову. У випад­ках же порушення ізоляції (поломкою ізоляторів, накиди на лінію, падіння проводу) дуга набуває перемінного характеру і мережа продовжує роботу в режимі однофазного замикання, однак на відміну від некомпенсованої мережі з малим струмом у дузі.

Компенсація ємнісного струму при резонансному або близькому до нього настроюванні дугогасної котушки знижує швидкість поновлення напруги на пошкодженій фазі та амплітуду напруги, що поновлюється. Амплітуда перенапруг за такого настроювання не перевищує 2,8U_фm, і ймовірність появи перенапруг вищої кратності менше, ніж у некомпенсованій мережі. Однак при розстрою ванні компенсації понад ±5% перенапруги в компенсованих мережах та ймовірність появи граничних перенапруг такі самі, як і в мережах з некомпенсованою нейтраллю.

За неможливості резонансного настроювання бажано мати невелику перекомпенсацію ( ). Недокомпенсація ємнісного струму в аварійних випадках (при асиметрії ємностей фаз) може призвести до появи перенапруг більш високих, ніж у некомпенсованій мережі.