2. Компенсация емкости в участковых кабельных сетях с изолированной нейтралью.

Возникновение утечки тока в сетях с изолированной нейтралью ~тока от основной составляющей I²_у=I²_а+I²_с Iс- емкостная составляющая; I_а=f(R_из), I_с=f(c) с – емкость сети, I_с=f(x) х – емкостное сопротивление. В связи с этим электробезопасности сетей с изолированной нейтралью может быть обеспечена только при повышении уровня изоляции и снижения эл. емкости сети.

Определяющее значение в формировании имеет емкостная составляющая тока, значение которой зависит от сечения токоведущих жил кабеля и его протяженности (чем длиннее кабель тем больше емкость).

Снижение емкости за счет уменьшения сечения жил кабеля. Поэтому в производственных условиях при эксплуатации участковых сетей прибегают к искусственному снижению емкости тока путем подключения между нейтралью и землей дросселя с постоянной индуктивностью соответствующей емкости сети. Рассмотрение сети с изолированной нейтралью с высоким уровнем изоляции (r_c→ ∞)

=>I_a – пренебрегаем. В данной сети токи утечки будут определяться только I_с, значение которого определяется сопротивлением изоляции. Подключим дроссель следовательно создается емкостно-индуктивный параллельный контур в котором будут протекать встречно-направленные друг другу I_с и I_L (инд. составляющая) и при полном резонансе контура I_с=I_L и утечки будут отсутствовать. Однако полной компенсации I_с, I_L – составляющей возможно только теоретически, т.к. часть тока протекающего через обмотку дросселя будут теряться на нагрев и I_{L будет} несколько меньше чем I_с и позволит полностью скомпенсировать I_с . В участковых сетях с большим количеством подключенных токоприемников и неодновременностью их включения и отключения, емкость будет меняться, при этом применяют автомат компенсации емкости выполненного с помощью автоматического дросселя подключенного к нейтрали сети в которой магнитный поток изменяется в зависимости от величины емкости сети. Такой способ в настоящее время широко применяется в участковых сетях, характеризующихся большим количеством подключенных токоприемников.

3. Назначение, способы обеспечения и задачи защитного отключения участковых подземных сетей. Аппаратура защитного отключения.

В соответствии с действующими ПБ, подземны участковые сети должны оборудоваться защитным отключением, обеспечивающего постоянный контроль изоляции и компенсации I_c, а также автоматическое отключение сети при возникновении опасных симметричных или сосредоточенных утечек и случайного касания персоналом открытых токоведущих элементов. Функцию защитного отключения выполняют аппараты защитного отключения, которое называются реле утечки (РУ), подключаемые к сети через автоматические выключатели. Обеспечивают непрерывный контроль сопротивления изоляции, компенсацию I_c и при возникновении опасных утечек или прикасании человеком токоведущего элемента приводит в дей1твие автоматический выключатель, который обесточивает сеть. Задачами защитного отключения обеспечивающегося РУ и автоматами являются: 1) осуществление непрерывного контроля сопротивления изоляции а также компенсация I_c 2) осуществление автоматического отключения при критическом уровне утечек, а также прикасания человеком токоведущего элемента; 3) быстродействие, суммарное время срабатывания РУ, автомата (АВ) и снятия остаточной ЭДС сети за время не превышающего 0,2 сек. При t_cp РУ≤0,1 сек, позволяющее ограничить протекающий ток через человека при его касании токоведущих элементов кратковременно-безопасном значением I_кр.б= 25 mА(кратковременно-безопасный ток обеспечивается за счет I_c); 4) не реагировать на переходные процессы в сети возникающие при включении-отключении приемника; 5) обладать высокой надежностью, самоконтролем и исправностью защитного аппарата. Действие РУ основано на двух косвенных методах определении возникающих значений I_ут : а) по величине возникающего напряжения и тока нулевой последовательности, вызванных снижением сопротивления изоляции или касании человеком; б) измерение сопротивления изоляции защищаемой наложением выпрямленного оперативного тока, создаваемым РУ на переменный ток сети.

Принципиальная схема защитного аппарата РУ.

Основным элементом аппаратов защиты силовых сетей является двухобмоточное реле утечки постоянного тока, у которого обмотки выполнены из разного количества витков и поэтому их магнитные потоки направлены встречно и якорь реле не притянут. При подключении реле утечки к сети после преобразования будет пропускать оперативный (выпрямленный) ток, который будет наклоняться на переменный ток сети. При возникновении симметричной утечки будет поступать ток утечки на землю на основной заземлитель (3) и в основную обмотку реле. При достижении определенного значения утечки создается магнитный поток в реле и якорь притягивается и замыкает контакт Р в цепи отключающей катушки ОК автоматического выключателя АВ и приведет в действие его механизм свободного расцепления и сеть обесточится. При сосредоточенной утечки, возникает напряжение нулевой последовательности и ток нулевой последовательности, который будет поступать на основной заземлитель (3) и на основную обмотку реле (I) Ток нулевой последовательности будет складываться с оперативным также вызовет повышение магнитного поля, якорь притянется и сеть обесточится. Таким образом при возникновении симметричной утечки реле обтекается оперативным выпрямленным током, который одновременно накладывается на переменный ток сети. При сосредоточенной утечки возникает напряжение и ток нулевой последовательности и реле будет обтекаться оперативным током и током нулевой последовательности. При достижении критических значений утечек, равновесие в магнитных потоках нарушается и якорь реле притягивается и отключает автоматический выключатель. Реле всегда оборудуется кнопкой проверки через которую сопротивление заземлено, при этом дополнительный заземлитель должен находиться от основного на расстояние не менее 5м. Реле утечки обеспечивает контроль изоляции низковольтных сетей подключается последовательно через автоматический выключатель, который обеспечивает отключение сети при возникновении утечек.

Такой вид защиты не селективный т.к. отключается вся сеть при возникновении утечки. При одновременном подключении реле утечки к АВ, расположенному в распредустройстве тр-ра низкого напряжения и другого реле также подключенного к АВ, через каждое реле будет протекать половина тока утечки. Поэтому используют только одно реле утечки, которое подключают в распредустройстве. Для повышения селективности в корпуса магнитных пускателей встраиваются блочные реле утечки (БРУ, БКИ), которые при повреждении отходящего кабеля и наличии утечки не позволяют включить пускатель и производят его отключение при возникновении утечки при работающем токоприемнике. Оснащение БРУ позволяет повысить селективность и уменьшить время отыскания места возникновения утечки. В настоящее время выпускается реле утечки в двух вариантах: 1) в корпусном исполнении: РУ-380, РУ-127/220; 2) в блочном исполнении: АЗУР-1,2,3, БЗО-1140.

РУ-127/220 для контроля сопротивления изоляции в осветительных сетях напряжением 127/220В и их автоматического отключения при возникновении утечки. Они оборудованы однообмоточным реле утечки и не имеют дросселей для компенсации емкости; РУ-380 предназначен для контроля изоляции и снижения емкостных токов утечки в сетях напряжением 380В и оборудованных килоомметрами и дросселями с постоянной индуктивностью; АЗУР-3 предназначен для постоянного контроля изоляции и автоматической компенсации емкости в силовых сетях 660/380В; БЗО предназначен для встраивания в распред. Устройства низкого напряжения 1140В для постоянного контроля сопротивления изоляции и компенсации емкости.