4.2 Режим резонансно-заземленной (компенсированной) нейтрали.

Если ток однофазного замыкания на землю превосходит допустимый по ПУЭ, то необходимо принять мероприятия по его снижению. Основным мероприятием для этого является заземление нейтрали трансформатора через индуктивность L. Эту индуктивность называют дугогасящим реактором (ДГР), а сеть называют сетью с резонансно-заземленной или компенсированной нейтралью. Такая простейшая сеть представлена на рис.4.3. Реактор здесь обозначен LR. Теперь при замыкании фазы на землю к месту замыкания подтекают два тока.

Рис.4.3 Замыкание в сети с изолированной нейтралью

Один емкостный ток обусловлен емкостью сети I_азс=3ωcU_ф , он опережает на 90 эл. градусов напряжение нейтрали. Второй ток индуктивный, обусловленный напряжением нейтрали и индуктивным сопротивлением реактора I_L=U_ф/(ωL), он отстает на 90 эл. градусов от напряжения нейтрали (рис.4.4). Если эти токи будут равны, то результирующий ток в месте замыкания будет равен нулю. В этом случае говорят о резонансе токов. Чтобы выполнялись условия резонанса, связь между индуктивностью реактора L и емкостью фазы сети c должна определяться соотношением L=1/(3ω²c). Так как емкость c относительно не большая, для выполнения условий резонанса приходится применять реактор с большой индуктивностью L. Для получения большой индуктивности реактор выполняют с ферромагнитным магнитопроводом. При эксплуатации сети емкость c может изменяться из-за подключения или отключения линий, поэтому возникает необходимость в регулировании индуктивности L реактора. В зависимости от типа реактора это регулирование производят или за счет изменения подключаемых витков реактора или за счет изменения немагнитного зазора в магнитопроводе.

Рис.4.4 Векторная диаграмма напряжений и токов при однофазном

замыкании в сети с компенсированной нейтралью.

К достоинствам этого режима нейтрали можно отнести то, что, как и в сетях с изолированной нейтралью, при замыкании фазы треугольник линейных напряжений не изменяется. При кратковременных замыканиях на землю дуга в месте замыкания гаснет. Устраняется перемежающаяся дуга.

К недостаткам следует отнести наличие дополнительного элемента – ДГР, сложность и высокая стоимость систем автоматической подстройки ДГР.

4.3 Режим с эффективным заземлением нейтрали.

В сетях 110 кВ и выше определяющим в выборе режима нейтрали является фактор стоимости изоляции. Выше мы видели, что в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью фазная изоляция неповрежденных фаз при замыкании фазы попадает под напряжение равное линейному. Но с ростом номинального напряжения сети доля стоимости изоляции в полной стоимости оборудования начинает существенно возрастать. Для уменьшения напряжения на неповрежденных фазах нейтрали силовых трансформаторов заземляются через небольшое индуктивное сопротивление, но чаще всего в этих сетях нейтрали соединяют с землей без промежуточных элементов. В этом случае коэффициент замыкания будет близок к единице. Платой за снижение напряжения при таком режиме нейтрали является большой ток короткого замыкания I_{a кз} в цепи замкнувшейся фазы (рис.4.5). Он может во много раз превосходить максимальный ток нагрузки в данной сети и ограничен только небольшими сопротивлениями трансформаторов и линий. Если возникает необходимость несколько снизить ток однофазного КЗ, то в нейтрале, как отмечалось ранее, можно включить небольшое индуктивное сопротивление. Однако чтобы сеть оставалась в режиме эффективного заземления, необходимо чтобы при этом коэффициент замыкания не превышал величины 1,4. При замыкании фазы на землю в этих сетях поврежденный участок должен быть немедленно отключен релейной защитой.

Рис. 4.5 Замыкание фазы А на землю в сети с эффективно заземленной нейтралью

Недостатки такого режима нейтрали:

- при замыкании одной из фаз на землю образуется короткозамкнутый контур через землю и нейтраль, вследствие чего возникает режим к. з., который быстро отключается релейной защитой;

- значительное удорожание и усложнение выполняемого контура заземления, который должен отвести на землю большие токи к. з.