Сети с незаземлёнными нейтралями. Общая характеристика, нормальный режим. Напряжение смещения нейтрали, степень ёмкостной несимметрии сети.

Ответ:Общая характеристика. Если нейтрали обмоток электрических машин незаземлены, то при нарушении фазной изоляции ток повреждения оказывается небольшим: его величина определяется проводимостями фазной изоляции и переходным сопротивлением в месте замыкания на землю. Сопротивлением элементов фазных цепей можно пренебречь и тогда исходная схема для простейшего случая будет иметь вид, показанный на рис. 5.2. Проводимости фазной изоляции обусловлены, во-первых, емкостями СА, СВ, СС фаз относительно земли, во-вторых, активными сопротивлениями изоляции. Обычно активные проводимости фазной изоляции малы и одинаковы: GA = GB = GC = G. Емкости фаз относительно земли определяются в основном конструкцией и протяженностью линий электрических сетей. Они, естественно, имеют распределенный характер (на рис. 5.2 они показаны условно как результирующие сосредоточенные емкости). Для кабельных линий свойственна емкостная симметрия, тогда как воздушные линии, даже при транспонировании проводов, обладают емкостной асимметрией.

Напряжения источника питания будем во всех случаях считать симметричными по фазам где а -оператор фазы. Нормальный режим. Воспользовавшись схемой на рис. 5.2 для нормального режима, получим величины, характеризующие электрические сети с незаземленными нейтралями: - напряжение смещения нейтрали (для незаземленной сети равно эквивалентной ЭДС трехфазной цепи между точками Н и З) - степень емкостной несимметрии сети Степень несимметрии кабельных сетей и напряжение смещения нейтрали равны нулю. Степень несимметрии воздушных сетей лежит в диапазоне 0,5–2 %.

Напряжения относительно земли при замыкании фазы на землю. При определении напряжений в режиме замыкания фазы на землю в сетях с незаземленными нейтралями влиянием несимметрии сети и активных токов утечки можно пренебречь, т. е. принять Тогда напряжение смещения нейтрали в установившемся режиме замыкания на землю фазы А через переходное сопротивление RП будет равно (рис. 5.2):

При RП = 0 (металлическое КЗ) напряжение нейтрали относительно земли Напряжение поврежденной фазы А относительно земли

При RП = 0 (металлическое КЗ) напряжение фазы А относительно земли равно нулю. Напряжения неповрежденных фаз относительно земли

При RП = 0 (металлическое КЗ) напряжение фазы В относительно земли При RП = 0 (металлическое КЗ) напряжение фазы С относительно земли: На рис. 5.3 приведены кривые зависимости напряжения смещения нейтрали и напряжений фазных проводов относительно земли от величины переходного сопротивления RП, выраженного в долях от результирующего емкостного сопротивления сети.

Векторная диаграмма напряжений представлена на рис. 5.4. При металлическом замыкании на землю (RП = 0) напряжение смещения нейтрали максимально и равно фазному напряжению сети, а напряжения неповрежденных фаз относительно земли симметричны и равны по модулю междуфазному напряжению (1,73 UФ). По мере увеличения RП модуль напряжения UН уменьшается, что соответствует скольжению конца вектора на векторной диаграмме по полуокружности, опирающейся на вектор при металлическом замыкании на землю. Так как вектор напряжения каждой фазы относительно земли равен сумме векторов соответствующего фазного напряжения и UН, то концы векторов фазных напряжений также скользят по полуокружностям, пристроенным к концам векторов исходных фазных напряжений (на рис. 5.4 пунктиром показано положение векторов при

Векторы напряжений получаются несимметричными, а треугольник междуфазных напряжений остается неизменным, так что трехфазные потребители электроэнергии не чувствуют этого нарушения нормального состояния питающей сети. Рассмотренное выше относится к установившемуся режиму. Поскольку сети обладают индуктивностями и емкостями, то переход из одного состояния в другое сопровождается переходным процессом, в течение которого напряжения UФЗ могут превышать нормальные фазные напряжения в 2,1–2,2 раза. При замыкании фазы на землю при определенных условиях в месте замыкания может возникнуть перемежающаяся дуга. В этом случае переходный процесс затягивается, а дуговые перенапряжения могут достигать на поврежденной фазе 2,2 UФ, а на неповрежденных – 4,2 UФ. Вследствие воздействия повышенного напряжения условия работы изоляции сетей с незаземленными нейтралями получаются тяжелыми. Изоляция электрических сетей, содержащих воздушные линии, должна выдерживать атмосферные перенапряжения, ограниченные разрядниками или ОПН. Под действием набегающей волны атмосферного перенапряжения происходит протекание импульсного тока через рабочее сопротивление в землю. Однако вследствие нелинейности рабочего сопротивления напряжение на разряднике, а следователь-__но, и на изоляции, не поднимается выше некоторой величины, называемой остаточным напряжением UОСТ. После протекания импульсного тока в землю разрядник или ОПН должен погасить дугу сопровождающего тока промышленной частоты при максимально возможном напряжении UФЗmax. В соответствии с вышесказанным, разрядник или ОПН незаземленной сети должен быть рассчитан на UФЗmax = 1,73UФ, т. е. на линейное напряжение Uл, а с учетом некоторого запаса – на 1,15Uл, чем определяется уровень изоляции незаземленных сетей.