Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Петербургский государственный университет путей сообщения им. императора Александра I

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

лекция№_5.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.04.2025

Размер:

13 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 66

Об эффективности заземления нейтралей автотрансформаторов через реактор или резистор (Мозгалев к.В., Неклепаев б.Н., Шунтов а.В.)

Анализируется эффективность ограничения токов однофазных КЗ включением в нейтрали автотрансформаторов сопротивлений. Исследования проводятся с общесистемных позиций в условиях реальной структуры и параметров электрической сети одной из крупных энергосистем. Выявлены сравнительно низкие токоограничивающие свойства включенных в нейтрали резисторов и реакторов с позиций выбора номинальных параметров коммутационного оборудования.

Ограничению уровней токов однофазных КЗ уделяется пристальное внимание. Тенденция выдачи мощности электростанций в сети 220 кВ и выше, когда необходимо заземлять нейтрали блочных трансформаторов, а также использование автотрансформаторов, работающих с заземленными нейтралями, приводит к тому, что в сетях энергосистем нередко создаются условия, когда ток однофазного КЗ превышает ток трехфазного . Это обстоятельство вынуждает проверять коммутационную способность выключателей по и утяжеляет условия их работы, так как однофазные КЗ возникают значительно чаще (в 40 и более раз), чем трехфазные.

Наиболее просто ограничение токов КЗ на землю при соотношении > достигается разземлением нейтралей части трансформаторов отдельных сетей, если это допустимо для изоляции их нейтралей и не приводит при отключении КЗ к выделению неэффективно заземленных или незаземленных участков сети с неустраненным КЗ на землю; ограничения токов КЗ также можно обеспечить включением в нейтрали автотрансформаторов реакторов или резисторов.

Известно, что для сетей с заземлением нейтралей тем или иным способом при пренебрежении активными составляющими сопротивлений и при условии, что справедливо:

где , и - эквивалентные сопротивления схем соответственно прямой, обратной и нулевой последовательностей относительно точки КЗ; параметр  зависит от режима заземления нейтралей и связан с коэффициентом заземления:

где - номинальное напряжение сети;

- напряжение на неповрежденной фазе при однофазном КЗ в сети.

По условиям работы изоляции электроустановок сети 110 кВ и выше должны быть эффективно заземлены, т.е. заземлены так, чтобы у них напряжение на неповрежденных фазах при КЗ на землю в любой точке не превышало 80% линейного (1,4 фазного) номинального. Последнее определяется условиями работы установленных в сети так называемых 80%-х разрядников и выполняется при (при пренебрежении активными сопротивлениями элементов сети).

В целом, при выборе режима заземления сетей 110 кВ и выше, определяемого режимом заземления нейтралей, необходимо выполнить условия:

где и - допустимые испытательное (одноминутное) напряжение промышленной частоты и импульсное напряжение на нейтрали при КЗ и иных переходных процессах в сети.

Существующие трансформаторы напряжением 110 кВ и выше и автотрансформаторы 220 кВ и выше, как правило, имеют изоляцию нейтрали класса 35 кВ при одноминутном испытательном напряжении 85 кВ. При этом режим частичного разземления нейтралей допустим обычно только для трансформаторов 110 кВ. В сетях 220 кВ и выше ограничение токов однофазных КЗ обеспечивается включением в нейтрали (авто)трансформаторов реакторов или резисторов. Эффективность использования реакторов или резисторов наглядно иллюстрировалась заметным (на 60-70%) снижением токов однофазных КЗ на примере простейшей (генератор-трансформатор-система) расчетной схемы. По-видимому, убедительность приведенных доводов привела к установке на ряде электростанций и подстанций страны токоограничивающих реакторов или резисторов, включенных в нейтрали (авто)трансформаторов. По прошествии ряда лет представляется оправданным оценить фактическую эффективность данного мероприятия с общесистемных позиций в условиях реальной структуры и параметров электрической сети одной из крупных энергосистем страны.

Для ограничения токов однофазных КЗ в наиболее проблемных узлах (пяти крупных подстанциях и одной электростанции) в нейтрали автотрансформаторов (АТ) 500/110 и 500/220 кВ свыше 10 лет назад установлены 12 токоограничивающих реакторов с индуктивными сопротивлениями , приведенными в табл. 1. В табл. 1 расчетные токи КЗ в электрической схеме сети на максимум нагрузки даны в именованных единицах в случаях, когда в нейтрали включены реакторы (сопротивление нейтрали ) и при глухозаземленных нейтралях ( ); помимо суммарных (т.е. на шинах 110—500 кВ) значений токов трех- и однофазных КЗ ( ) дополнительно выделены токи однофазных КЗ в ветвях 110-500 кВ автотрансформаторов и . Для оценки токоограничивающего эффекта требуемые значения токов переведены в относительные единицы или проценты (табл. 2). В табл. 2 и - это и из табл. 1, отнесенные к соответствующим . Выбор в качестве базисного значения дает возможность не только оценить эффект токоограничения при введении в нейтраль сопротивления, но и дать при этом соотношение уровней токов однофазных и трехфазных КЗ в расчетных узлах сети.

Таблица 1

Индуктивные сопротивления токоограничивающих реакторов и расчетные токи КЗ в именованных единицах

Номер объекта	Номер АТ	Значение параметра
		, Ом		, кА, на шинах			/ , кА/кА, на шинах			/ , кА/кА, на напряжении
		500/110	500/220	500 кВ	220 кВ	110 кВ	500 кВ	220 кВ	110 кВ	500 кВ	220 кВ	110 кВ
1	1	-	9,89	31,3	34,2	-	29,6/29,9	32,9/36,3	-	3,2/3,4	8,8/12,2	-
2	2	5,089	-	30,6	-	23,1	25,6/25,9	-	25,3/27,4	1,2/1,4	-	7,9/10,7
2	3	-	9,501	30,6	32,8	-	25,6/25,9	31,6/34,7	-	3,1/3,2	8,5/11,6	-
3	4	5,0	-	28,7	-	28,8	26,2/26,5	-	30,0/33,3	1,4/1,5	-	9,0/13,0
3	5	-	9,5	28,7	31,3	-	26,2/26,5	32,5/34,8	-	3,3/3,5	8,9/11,6	-
4	6	5,0	-	31,1	-	16,0	26,3/26,5	-	13,3/18,4	1,10/1,11	-	8,9/14,0
4	7	5,0	-	31,1	-	27,5	26,3/26,5	-	22,5/29,1	1,46/1,51	-	8,7/14,3
5	8	5,06	-	32,5	-	24,1	27,5/28,0	-	17,9/25,2	1,43/1,44	-	9,9/16,4
5	9	-	9,92	32,5	33,3	-	27,5/28,0	31,5/34,8	-	3,44/3,59	9,0/12,3	-
5	10	-	9,85	32,5	35,3	-	27,5/28,0	34,9/37,8	-	3,35/3,55	8,8/11,8	-
6	11	-	9,5	29,2	26,4	-	24,1/24,2	22,0/26,5	-	2,82/2,86	8,6/12,4	-
6	12	-	9,5	29,2	20,9	-	24,1/24,2	17,5/22,1	-	2,60/2,62	9,4/13,5	-

Таблица 2

Расчетные токи КЗ переведены в относительные единицы или проценты

Номер объекта	Номер АТ	Значение параметра
		Стационарное деление шин		, кА, на шинах			/ , отн. ед./ отн. ед., на шинах			/ , %, на напряжении
		110 кВ	220 кВ	500 кВ	220 кВ	110 кВ	500 кВ	220 кВ	110 кВ	500 кВ	220 кВ	110 кВ
1	1	-	есть	31,3	34,2	-	0,95/0,96	0,96/1,06	-	94,1	72,1	-
2	2	есть	-	30,6	-	23,1	0,84/0,85	-	1,10/1,19	85,7	-	73,8
2	3	-	нет	30,6	32,8	-	0,84/0,85	0,96/1,06	-	96,9	73,3	-
3	4	есть	-	28,7	-	28,8	0,91/0,92	-	1,04/1,16	93,3	-	69,2
3	5	-	есть	28,7	31,3	-	0,91/0,92	1,04/1,11	-	94,3	76,7	-
4	6	есть	-	31,1	-	16,0	0,85/0,85	-	0,83/1,15	99,1	-	63,6
4	7	есть	-	31,1	-	27,5	0,85/0,85	-	0,82/1,06	96,7	-	60,8
5	8	есть	-	32,5	-	24,1	0,85/0,86	-	0,74/1,05	99,3	-	60,4
5	9	-	есть	32,5	33,3	-	0,85/0,86	0,95/1,05	-	95,8	73,2	-
5	10	-	есть	32,5	35,3	-	0,85/0,86	0,99/1,07	-	94,4	74,6	-
6	11	-	есть	29,2	26,4	-	0,83/0,83	0,83/1,0	-	98,6	69,4	-
6	12	-	есть	29,2	20,9	-	0,83/0,83	0,84/1,06	-	99,2	69,6	-

Аналогичные табл. 1 и 2 расчеты проведены для случаев, когда вместо реакторов применены токоограничивающие резисторы с активными сопротивлениями , по модулю равными сопротивлениям реакторов ( ). Результаты расчетов приведены в табл. 3 и 4.

Таблица 3

Номер объекта	Номер АТ	Значение параметра
		, Ом		, кА, на шинах			/ , кА/кА, на шинах			/ , кА/кА, на напряжении
		500/110	500/220	500 кВ	220 кВ	110 кВ	500 кВ	220 кВ	110 кВ	500 кВ	220 кВ	110 кВ
1	1	-	9,89	31,3	34,6	-	29,6/29,9	32,7/36,3	-	3,2/3,4	9,2/12,2	-
2	2	5,089	-	30,6	-	23,1	25,5/25,9	-	25,0/27,4	1,2/1,4	-	8,2/10,7
2	3	-	9,501	30,6	32,8	-	25,6/25,9	31,6/34,7	-	3,1/3,2	9,0/11,6	-
3	4	5,0	-	28,7	-	28,8	26,2/26,5	-	29,5/33,3	1,4/1,5	-	9,3/13,0
3	5		9,5	28,7	31,3	-	26,2/26,5	32,4/34,8	-	3,3/3,5	9,4/11,6	-
4	6	5,0	-	31,1	-	16,0	26,3/26,5	-	13,7/18,4	1,1/1,1	-	9,7/14,0
4	7	5,0	-	31,1	-	27,5	26,3/26,5	-	22,4/29,1	1,45/1,51	-	9,2/14,3
5	8	5,06	-	32,5	-	24,0	27,5/28,0	-	18,9/25,2	1,42/1,44	-	10,8/16,4
5	9	-	9,92	32,5	33,3	-	27,5/28,0	31,3/34,8	-	3,43/3,59	9,4/12,3	-
5	10	-	9,85	32,5	35,2	-	27,5/28,0	34,6/37,8	-	3,33/3,55	9,1/11,8	-
6	11	-	9,5	29,2	26,3	-	24,1/24,2	22,3/26,5	-	2,81/2,86	9,3/12,4	-
6	12	-	9,5	29,2	20,9	-	24,1/24,2	17,9/22,1	-	2,62/2,62	10,1/13,5	-

Таблица 4

Номер объекта	Номер АТ	Значение параметра
		Стационарное деление шин		, кА, на шинах			/ , отн. ед./ отн. ед., на шинах			/ , %, на напряжении
		110 кВ	220 кВ	500 кВ	220 кВ	110 кВ	500 кВ	220 кВ	110 кВ	500 кВ	220 кВ	110 кВ
1	1	-	есть	31,3	34,2	-	0,95/0,96	0,96/1,06	-	94,1	75,4	-
2	2	есть	-	30,6	-	23,1	0,83/0,85	-	1,08/1,19	85,7	-	76,6
2	3	-	нет	30,6	32,8	-	0,84/0,85	0,96/1,06	-	96,9	77,6	-
3	4	есть	-	28,7	-	28,8	0,91/0,92	-	1,02/1,16	93,3	-	71,5
3	5	-	есть	28,7	31,3	-	0,91/0,92	1,04/1,11	-	94,3	81,0	-
4	6	есть	-	31,1	-	16,0	0,85/0,85	-	0,86/1,15	100,0	-	69,3
4	7	есть	-	31,1	-	27,5	0,85/0,85	-	0,81/1,06	96,0	-	64,3
5	8	есть	-	32,5	-	24,1	0,85/0,86	-	0,78/1,05	98,6	-	65,9
5	9	-	есть	32,5	33,3	-	0,85/0,86	0,94/1,05	-	95,5	76,4	-
5	10	-	есть	32,5	35,3	-	0,85/0,86	0,98/1,07	-	93,8	77,3	-
6	11	-	есть	29,2	26,4	-	0,83/0,83	0,84/1,0	-	98,3	74,8	-
6	12	-	есть	29,2	20,9	-	0,83/0,83	0,86/1,06	-	100,0	74,7	-

Из табл. 2 и 4 следует, что для каждой отдельно взятой ветви автотрансформатора эффект токоограничения достигает примерно 40, 30 и 15% при напряжении 110, 220 и 500 кВ соответственно. По-видимому, данный факт вводит в заблуждение специалистов о высокой эффективности установки в нейтралях сопротивлений. В действительности же, доля ограничения в ветвях в суммарном токе КЗ (т.е. с учетом реальных параметров внешней сети), по которому и производится выбор и проверка коммутационных аппаратов, оказывается не столь заметной. При этом необходимо рассматривать не только общее, но и нормированно-необходимое токоограничение. При условии > под нормированно-необходимым токоограничением, равным , понимаем снижение тока однофазного КЗ до тех пор, пока не будет достигнута граница зоны, в которой расчетным видом становится не однофазное, а трехфазное КЗ (табл. 5), т.е. = . Очевидно, что нормированно-необходимое токоограничение равно нулю, если при глухозаземленных нейтралях (включение в нейтрали сопротивлений приведет к избыточному токоограничению с позиций выбора номинальных параметров коммутационного оборудования). Наконец, общее токоограничение равно нормированно-необходимому, если даже при включении в нейтрали сопротивлений оказывается, что > .

Как видно из табл. 5, нормированно-необходимое ограничение токов однофазных КЗ составляет 5-15, 0-7 и 0% по узлам сети напряжением соответственно 110, 220 и 500 кВ. Такая относительно невысокая эффективность данного токоограничивающего мероприятия в развитой сети вызывала сомнение в практической целесообразности введения в нейтрали автотрансформаторов близлежащих узлов сети сопротивлений и поэтому вынудила (табл.2) ввести на шинах 110-220 кВ большей части подвергнутых анализу энергоузлов стационарное деление сети.

Из табл. 5 также следует, что токоограничивающие свойства реакторов и резисторов практически одинаковые. Максимальное различие в эффекте токоограничения не более 2-4% (табл. 5), что не принципиально с позиций выбора номинальных параметров коммутационных аппаратов. Данный факт обращает внимание на закономерности изменения эквивалентных параметров электрической сети при изменении режима заземления нейтралей.

Таблица 5

Номер объекта	Номер АТ	Токоограничения на шинах, %, посредством реакторов (числитель) и резисторов (знаменатель)
		общее			нормированно-необходимое
		500 кВ	220 кВ	110 кВ	500 кВ	220 кВ	110 кВ
1	1	1/1	10/10	-	0/0	6/6	-
2	2	1/2	-	9/11	0/0	-	9/11
2	3	1/1	10/10	-	0/0	6/6	-
3	4	1/1	-	12/14	0/0	-	12/14
3	5	1/1	7/7	-	0/0	7/7	-
4	6	≈0/0	-	32/29	0/0	-	15/15
4	7	≈0/0	-	24/25	0/0	-	6/6
5	8	1/0	-	31/27	0/0	-	5/5
5	9	1/1	10/11	-	0/0	5/5	-
5	10	1/1	8/9	-	0/0	7/7	-
6	11	≈0/0	17/16	-	0/0	0/0	-
6	12	≈0/0	22/20	-	0/0	6/6	-

Введение в нейтраль автотрансформатора сопротивления влияет на параметры его обмоток в схеме замещения нулевой последовательности (см. рисунок); их сопротивления со стороны высшего (ВН), среднего (СН) и низшего (НН) напряжения:

Схема замещения нулевой последовательности

(1)

где , и - сопротивления эквивалентной звезды автотрансформатора, приведенные к стороне ВН;

- коэффициент трансформации.

Результаты расчетов по (1) для рассматриваемых автотрансформаторов при , и представлены в табл. 6; так как эффект токоограничения реакторами или резисторами, включенными в нейтрали автотрансформаторов, максимально проявляется со стороны СН поэтому здесь и далее все численные значения сопротивлений (в омах) в схемах замещения электрической сети приведены к напряжению СН (т.е. к 110 кВ или 220 кВ).

Таблица 6

Номер АТ	Параметры автотрансформаторов в схеме замещения нулевой последовательности


1	j 12,3	-j 1,2	j 23,3	j 5,0	j 14,7	j 36,8	-7,3 + j 12,3	15,4-j 1,2	13,2+j 23,3
2	j 7,9	-j 0,3	j 11,0	j 5,1	j 11,2	j 14,6	-2,8+ j 7,9	11,5-j 0,3	3,6+j 11,0
3	j 12,1	-j 0,9	j 22,7	j 4,7	j 15,2	j 36,3	-7,4+ j 12,1	16,1-j 0,9	13,6+j 22,7
4	j 6,4	-j 0,2	j 7,7	j 3,6	j 11,2	j 11,3	-2,8+ j 6,4	11,4-j 0,2	3,6+j 7,7
5	j 11,8	-j 0,9	j 23,2	j 4,3	j 15,2	j 37,1	-7,4+ j 11,8	16,1 -j 0,9	13,6+j 23,2
6	j 6,0	-j 0,2	j 7,8	j 3,2	j 11,4	j 11,4	-2,8+ j 6,0	11,6-j 0,2	3,6+j 7,8
7	j 6,0	-j 0,2	j 7,7	j 3,3	j 11,2	j 11,3	-2,8+ j 6,0	11,4-j 0,2	3,6+j 7,7
8	j 5,9	-j 0,1	j 7,7	j 3,1	j 11,4	j 11,4	-2,8+ j 5,9	11,5-j 0,1	3,7+j 7,7
9	j 12,0	-j 0,8	j 23,2	j 4,6	j 15,2	j 36,7	-7,4+ j 12,0	16,0-j 0,8	13,6+j 23,2
10	j 12,2	-j 1,0	j 23,6	j 4,9	j 14,9	j 37,2	-7,3+ j 12,2	15,9-j 1,0	13,6+j 23,6
11	j 12,4	-j 1,3	j 22,7	j 5,4	j 14,0	j 36,7	-7,1+ j 12,4	15,3-j 1,3	14,0+j 22,7
12	j 10,7	-j 0,9	j 19,7	j 3,7	j 14,4	j 32,8	-7,0+ j 10,7	15,3-j 0,9	13,1+j 19,7

Как видно из табл. 6, включение в нейтраль активного или индуктивного сопротивления существенно меняет параметры в схеме замещения нулевой последовательности автотрансформатора. Например, при наличии в нейтрали реактора ( ) сопротивление возрастает более чем на порядок в сравнении со случаем , а при включении резистора ( ) - также меняется и характер сопротивления: с индуктивного на активное.

Для оценки влияния внешней сети в схеме замещения нулевой последовательности исходная схема сети, фактически состоящая из 3000 узлов и 5000 ветвей, стандартными процедурами приводилась к виду, приведенному на рисунке. Для каждого из 12 автотрансформаторов велись три вида расчетов: при , и . Расчетные условия принимались таким образом, чтобы охватить максимальное изменение токов КЗ: все рассматриваемые автотрансформаторы одновременно имеют одинаковый режим нейтралей, т.е. глухое заземление, заземление через реактор, через резистор. Корректность эквивалентирования проверялась сравнением токов нулевой последовательности, получаемых при расчете исходной схемы сети и схемы замещения, представленной на рисунке. Расчетная точка КЗ - сторона СН автотрансформатора, где токоограничивающий эффект проявляется в большей степени. Поясним, что , и - соответственно эквивалентные сопротивления сети, внешней к рассматриваемому автотрансформатору со стороны ВН, СН и связи между сетями ВН и СН (табл.7).

Таблица 7

Номер АТ	Эквивалентные параметры сети в схеме замещения нулевой последовательности


1	12,8 + j 48,1	0,3 + j 2,8	0,6 + j 5,8	12,7 + j 58,3	0,3 + j 2,8	0,6 + j 5,8	23,1 + j 57,8	0,3 + j 2,8	0,6 + j 5,8
2	-174 + j 1806	0,2 + j 1,0	0,2 + j 3,0	-252 + j 2200	0,2 + j 1,0	0,2 + j 2,9	165 + j 2255	0,2 + j 1,0	0,2 + j 2,9
3	-4 + j 405	0,7 + j 4,2	0,9 + j 6,1	-3 + j 431	0,7 + j 4,2	0,9 + j 6,1	18 + j 434	0,8 + j 4,2	0,8 + j 6,1
4	-0,3 + j 19,2	0,1 + j 0,9	0,2 + j 3,0	-0,4 + j 26	0,1 + j 0,9	0,2 + j 3,0	6,7 + j 25,4	0,1 + j 0,9	0,8 + j 2,9
5	7 + j 237	0,5 + j 3,6	0,3 + j 5,1	14 + j 317	0,5 + j 3,6	0,3 + j 5,1	82 + j 317	0,5 + j 3,6	0,3 + j 5,1
6	58 + j 586	0,2 + j 1,0	3,1 + j 15,6	27 + j 870	0,2 + j 1,0	3,1 + j 15,5	377 + j 794	0,2 + j 1,0	2,9 + j 15,5
7	3,6 + j 10,9	0,2 + j 1,0	1,6 + j 6,3	66 + j 236	0,2 + j 1,0	1,6 + j 6,3	146 + j 226	0,2 + j 1,0	1,6 + j 6,3
8	1599 + j 4359	0,1 + j 0,9	4,4 + j 10,4	2177 + j 6299	0,1 + j 0,9	4,4 + j 10,3	4299 + j 5012	0,2 + j 0,9	4,3 + j 10,3
9	-78 + j 1128	0,6 + j 3,7	0,7 + j 6,5	-123 + j 1580	0,6 + j 3,8	0,7 + j 6,4	407 + j 1517	0,7 + j 3,8	0,7 + j 6,5
10	83 + j 723	0,6 + j 3,8	0,6 + j 5,2	60 + j 913	0,6 + j 3,8	0,6 + j 5,2	272 + j 845	0,7 + j 3,8	0,6 + j 5,2
11	67 + j 664	1,0 + j 4,3	2,4 + j 14,4	50 + j 696	1,0 + j 4,4	2,5 + j 14,5	88 + j 710	1,0 + j 4,4	2,6 + j 14,4
12	55 + j 797	1,0 + j 4,3	3,0+ j 23,7	29 + j 952	1,0 + j 4,3	3,1 + j 23,5	211 + j 934	1,0 + j 4,3	2,9 + j 23,5

Из анализа табл.7 можно отметить наличие достаточно жестких индуктивных связей по нулевой последовательности со стороны СН (3-24 Ом) и ВН (1-4 Ом или 20-25 Ом при приведении к своей ступени напряжения, т.е. к 500 кВ). Эквивалентная связь между сетями 500 и 110-220 кВ варьируется в очень широких пределах от 14 Ом до 4,6 кОм (практическое отсутствие связи).

В схеме замещения нулевой последовательности выделим относительно точки КЗ условно постоянную (табл. 7) и условно переменную составляющую оставшейся части , в которую входит сопротивление автотрансформатора, зависящее (табл. 6) от характеристик режима заземления нейтрали - см. табл.8.

Таблица 8

Номер АТ	Условно переменная составляющая схемы нулевой последовательности
Номер АТ
1	0,3 + j 7,3 (7,3  87,7°)	1,0 + j 16,6 (16,7  86,7°)	11,1 + j 10,1 (15,0  42,2°)
2	0,1 + j 4,6 (4,6  89,4°)	0,1 + j15,4 (15,4  89,7°)	11,4 + j 5,1 (12,5  24,3°)
3	0,3 + j 8,5 (8,5  88,3°)	0,5 + j 21,6 (21,6  88,7°)	15,3 + j 11,1 (18,9  36,0°)
4	0,03 + j 3,4 (3,4  89,5°)	0,02 + j 9,7 (9,7  89,9°)	7,7 + j 5,7 (9,6  36,5°)
5	0,2 + j 8,2 (8,2  88,7°)	0,4 + j 20,7 (20,7  89,0°)	14,6 + j 10,8 (18,2  36,6°)
6	0,05 + j 3,5 (3,5  89,1°)	0,1 + j 14,3 (14,3  89,6°)	11,5 + j 4,2 (12,2  20,2°)
7	0,2 + j 2,9 (2,9  85,8°)	0,3 + j 13,6 (13,6  88,8°)	11,0 + j 4,3 (11,8  21,6°)
8	0,04 + j 3,5 (3,5  89,4°)	0,1 + j 14,3 (14,3  89,7°)	11,5 + j 4,2 (12,2  19,9°)
9	0,2 + j 8,5 (8,5  88,6°)	0,4 + j 21,7 (21,7  89,0°)	15,3 + j 10,8 (18,7 35,2°)
10	0,2 + j 8,5 (8,5  88,4°)	0,4 + j 21,6 (21,6  88,9°)	15,1 + j 10,8 (18,5  35,5°)
11	0,3 +j 8,3 (8,3  87,7°)	0,6 + j 21,2 (21,2  88,3°)	15,1 + j 10,6 (18,4  35,2°)
12	0,3 + j 7,6 (7,6  87,6°)	0,6 + j 20,6 (20,6  88,2°)	15,1 + j 10,0 (18,1  33,5°)

Как видно из табл.8, введение в нейтраль автотрансформатора сопротивления заметно увеличило . В табл. 9 представлены эквивалентные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей относительно расчетной точки КЗ. Наконец, в табл. 10 даны эквивалентные суммарные сопротивления указанных последовательностей, т.е. . Из анализа табл. 10 видно, что наличие в нейтрали автотрансформатора активного или индуктивного сопротивления главным образом перераспределяет в суммарном эквиваленте долю активной (до 50% при ) и индуктивной составляющих, не значительно влияя на модуль суммарного эквивалентного сопротивления относительно точки КЗ.

Таблица 9

Номер АТ	Эквивалентные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей относительно расчетной точки КЗ


1	0,4 + j 4,1	0,4 + j 4,1	0,2 + j 3,2	0,4 + j 4,3	1,3 + j 4,3
2	0,3 + j 3,1	0,3 + j 3,0	0,1 + j 1,8	0,1 + j 2,5	0,6 + j 2,5
3	0,4 + j 4,2	0,4 + j 4,2	0,3 + j 3,6	0,5 + j 4,8	1,6 + j 4,7
4	0,1 + j 2,5	0,1 + j 2,5	0,1 + j 1,6	0,1 + j 2,2	0,6 + j 2,3
5	0,3 + j 4,5	0,3 + j 4,6	0,1 + j 3,1	0,2 + j 4,1	1,0 + j 4,1
6	0,6 + j 4,6	0,6 + j 4,5	0,1 + j 2,9	0,7 + j 7,5	5,5 + j 5,6
j	0,5 + j 2,6	0,5 + j 2,6	0,2 + j 2,3	0,8 + j 4,4	2,5 + j 3,9
8	0,4 + j 3,3	0,4 + j 3,3	0,3 + j 2,7	1,5 + j 6,2	4,5 + j 4,5
9	0,4 + j 4,2	0,3 + j 4,3	0,3 + j 3,7	0,5 + j 5,0	1,6 + j 4,9
10	0,3 + j 4,0	0,3 + j 4,1	0,3 + j 3,2	0,4 + j 4,2	1,2 + j 4,2
11	0,5 + j 5,2	0,5 + j 5,2	0,5 + j 5,3	1,0 + j 8,7	4,4 + j 7,6
12	0,6 + j 6,7	0,6 + j 6,7	0,4 + j 5,8	0,9 + j 11,0	6,5 + j 9,2

Таблица 10

Номер АТ	Сумма сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей относительно расчетной точки КЗ и общее токоограничение (ТО), рассчитанное с использованием сопротивлений

	, Ом	, Ом	ТО, %	, Ом	ТО, %
1	1,0 + j 11,5 (11,5  85,2°)	1,1 + j 12,6 (12,6  84,9°)	9	2,0 + j 12,5 (12,7  80,7°)	10
2	0,6 + j 8,0 (8,0  85,7°)	0,7 + j 8,6 (8,7  85,6°)	9	1,2 + j 8,7 (8,8  82,4°)	11
3	1,0 + j 11,9 (12,0  85,0°)	1,3 + j 13,1 (13,2  84,5°)	10	2,3 + j 13,0 (13,2  80,0°)	10
4	0,2 + j 6,6 (6,5  88,1°)	0,3 + j 7,2 (7,2  87,8°)	11	0,7 + j 7,3 (7,3  84,2°)	13
5	0,7 + j 12,3 (12,3  87,0°)	0,7 + j 13,2 (13,3  86,9°)	8	1,5 + j 13,3 (13,4  83,5°)	9
6	1,3 + j 12,0 (12,0  83,8°)	1,9 + j 16,6 (16,7  83,5°)	33	6,7 + j 14,7 (16,2  65,6°)	30
7	1,2 + j 7,3 (7,4  80,8°)	1,8 + j 9,5 (9,7  79,2°)	25	3,6 + j 9,1 (9,8  68,5°)	26
8	1,2 + j 9,3 (9,4  82,9°)	2,3 + j 12,9 (13,1  79,7°)	30	5,4 + j 11,1 (12,4  64,1°)	26
9	1,0 + j 12,2 (12,3  85,5°)	1,1 + j 13,5 (13,6  85,2°)	10	2,3 + j 13,4 (13,6  80,3°)	10
10	0,9 + j 11,3 (11,3  85,3°)	1,1 + j 12,3 (12,3  85,1°)	9	1,9 + j 12,3 (12,4  81,3°)	9
11	1,5 + j 15,7 (15,8  84,5°)	2,0 + j 19,1 (19,2  83,9°)	18	5,4 + j 18,1 (18,9  73,2°)	16
12	1,5 + j 19,1 (19,2  85,5°)	2,0 + j 24,4 (24,5  85,3°)	23	7,6 + j 22,6 (23,9  71,3°)	21

Представленные в табл. 5 значения общего и нормированно-необходимого токоограничения при установке в нейтрали реакторов и резисторов получены по соотношениям токов однофазного и трехфазного КЗ. Очевидно, что данное токоограничение можно оценить и по значениям эквивалентных сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей из табл. 9, так как практически равно .

Расчет токоограничивающего эффекта с использованием сопротивлений дает примерно те же значения, представленные в табл. 5, отличающиеся на 1-2% из-за погрешностей округления данных на каждой ступени эквивалентирования (табл. 7-9).

Выводы:

1. Обоснование эффективности мероприятий но ограничению уровней токов КЗ следует рассматривать с позиций анализа режимов сети в целом.

2. Ограничение токов однофазных КЗ включением в нейтрали автотрансформаторов сопротивлений имеет заметный эффект только для отдельно взятого присоединения. С учетом влияния внешней сети данное токоограничивающее мероприятие может не дать ощутимых результатов для суммарных токов КЗ на сборных шинах, в том числе в смежных узлах сети.

3. Наличие в нейтрали автотрансформатора индуктивного или активного сопротивления главным образом перераспределяет в суммарном эквиваленте долю активной и индуктивной составляющих, незначительно влияя на модуль суммарного эквивалентного сопротивления относительно точки КЗ. Поэтому с позиций выбора номинального тока отключения выключателей можно говорить при прочих равных условиях о примерно одинаковых токоограничивающих свойствах реакторов и резисторов, хотя последние конструктивно более сложны и менее приспособлены к установке в открытых распределительных устройствах.

4. Включение в нейтрали автотрансформаторов реакторов или резисторов снижает надежность электроустановки. Поэтому, принимая также во внимание их относительно невысокие токоограничивающие свойства, нельзя рекомендовать повсеместное использование в нейтралях автотрансформаторов реакторов или резисторов без надлежащего технико-экономического обоснования. Данные решения можно рекомендовать для автотрансформаторов, выпущенных по ГОСТ 11677—65 и имеющих сниженную допустимую электродинамическую стойкость, т.е. как средство обеспечения электродинамической стойкости самих автотрансформаторов.

Назад >>