Режимы нейтрали электрических сетей мероприятия по ограничению феррорезонансных процессов в сети

РЕЖИМЫ НЕЙТРАЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ - МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОГРАНИЧЕНИЮ ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫХ ПРОЦЕССОВ В СЕТИ

Страница 15 из 34

Из предыдущих параграфов следует, что в тех случаях, когда в электрических сетях при их исправном состоянии существует опасность феррорезонансных явлений, их можно полностью предотвратить применением одного из следующих мероприятий или их сочетания: включением добавочных сопротивлений в цепи первичных обмоток ФННП; заземлением нейтрали сети через активное сопротивление; включением активной нагрузки на вторичные фазные или нулевые обмотки ФННП. С помощью тех же мероприятий может быть ограничено возникающее при феррорезонансе самопроизвольное смещение нейтрали.
Первое из указанных мероприятий не встречает особых конструктивных затруднений, однако оно приводит к некоторому увеличению погрешностей измерения междуфазных напряжений сети в нормальном режиме. Поэтому при необходимости высокой точности измерений целесообразно использовать отдельные ТН с незаземленной нейтралью обмоток, соединенных в звезду, на стороне высокого напряжения. Как видно из рис. 40, при включении в цепи первичных обмоток ФННП резисторов, выбранных с таким расчетом, чтобы общее сопротивление в сети напряжением 10 кв составило около 20 кОм, а в сети напряжением 6 кВ — 12 кОм, феррорезонансы будут полностью предотвращаться приблизительно при токе Iсм ≤ 1 А. При этом погрешности трансформации фазных и междуфазных напряжений, например при номинальной нагрузке ТН, которая соответствует первому классу точности, могут возрасти до 4%.

Следует заметить, что эффект, получаемый при увеличении сопротивлений R', можно достигнуть также включением резистора в цепь заземления нейтрали высокого напряжения ФННП, однако это влечет за собой дополнительные погрешности измерений фазных напряжений и напряжения нулевой последовательности.

Полное предотвращение феррорезонансных процессов при любом емкостном токе достигается, например, при α=75° и R=2000 Ом, если заземлить нейтраль сети через активное сопротивление такой величины, чтобы в сети напряжением 10 кВ создавался активный ток замыкания на землю около 4 А, а в сети напряжением 6 кВ — около 2,4 А (см. рис. 42). Нейтраль практически заземляется включением резистора между нейтралью одного из силовых трансформаторов и землей непосредственно или через вспомогательный однофазный трансформатор небольшой мощности. Как указывалось в предыдущих главах, для заземления нейтрали в некоторых случаях (при действии защиты от замыканий на землю в сети на отключение) можно использовать также отдельный трехфазный ТН типа НТМИ с заземленной первичной обмоткой и коротко- замкнутой вторичной нулевой обмоткой. Таким образом создается практически активный ток замыкания на землю Iам≈2 А (сеть напряжением 10 кВ) и Iам≈1,6 А (сеть напряжением 6 кВ) [93, 105].
Переходя к вопросу об использовании дополнительной активной нагрузки ФННП, заметим, что предпочтительным является включение этой нагрузки не на фазные, а на нулевые обмотки фильтра, так как в этом случае она не влияет на точность измерения междуфазных напряжений. В качестве способа борьбы с феррорезонансными явлениями получило распространение именно включение нагрузочного резистора в цепь нулевых обмоток НТМИ. Сопротивление резистора составляет 25—50 Ом [39] или в некоторых случаях до 200 Ом [48]. Однако, как видно из рис. 44, такие нагрузки во многих случаях недостаточны для полного предотвращения феррорезонансов в электрических сетях.
Для данной цели потребовались бы значительно меньшие и, следовательно, мощные сопротивления R0вт. Наиболее тяжелые условия возникают при Iсм = 2:4 А, когда необходимые для полного предотвращения феррорезонанса сопротивления R0вт снижаются до 3,6—8,0 Ом, а рассеиваемая в них мощность достигает неприемлемых значений.

Вместе с тем включение резисторов с допустимыми небольшими сопротивлениями существенно влияет на снижение самопроизвольных смещений нейтрали, если имеет место феррорезонанс. Например, как видно из рис. 48, при сопротивлении первичных обмоток R' = 2 кОм,

α=75°, R= 35 Ом смещение нейтрали не превышает U= 0,2 в сети напряжением 10 кВ при токе /,„ > 3,3 А, а в сети напряжением 6 кВ при токе Iсм >1,3 А.
Смещение нейтрали при тех же R', R0Вт, α, но меньших значениях тока Iсм можно определить с помощью кривых, представленных на рис. 46. Например, в сети напряжением 10 кВ при Iсм = 0,5 А находим по формулам xc=√3X 10000/0,5 = 34 700 Ом; R' = 2000/34 700 = 0,0577; R0вт= (35 ·57,82)/34 700 ≈ 3,4 и, соответственно, по кривым — U0≈0,3.
Из этих примеров видно, что и при наличии указанного резистора сопротивлением 35 Ом в цепи нулевых обмоток ФННП смещение нейтрали в сети в некоторых случаях все же может достигать больших значений. Условия ограничения смещений могут оказаться еще более тяжелыми, когда в сети работает более одного ФННП.
Смещение нейтрали несколько снижается под влиянием неучтенных в расчетах активных утечек в сети, более значительных потерь в стали магнитопроводов ФННП и, следовательно, а<75°, наличия нагрузок в цепях фазных обмоток ФННП, а также, если выбрать меньшее, но практически допустимое значение R0вт<35 Ом. Однако и при этих условиях смещение нейтрали может быть слишком большим, превышающим допустимое.
В тех случаях, когда токи Iсм не достигают указанных выше предельных значений, при которых феррорезонансные процессы становятся невозможными, самопроизвольные смещения нейтрали принципиально могут быть уменьшены до допустимых или полностью предотвращены совместным применением двух или всех мероприятий, перечисленных в начале настоящего параграфа. По-видимому, наиболее перспективным можно считать включение резистора на нулевые обмотки ФННП одновременно с заземлением нейтрали через активное сопротивление и создание таким образом активной составляющей тока замыкания на землю.
Как видно из кривых рис. 45, таким путем при наличии в сети одного ФННП, R'≈2700 Ом и R0вт= 70 Ом, можно полностью предотвратить феррорезонансные явления, если принять в сети напряжением 10 кВ ток Iам=3А, а в сети напряжением 6 кВ — ток Iам = 1,5 А. Учитывая упомянутые выше неучтенные ограничивающие факторы, можно считать, что указанные значения тока Iaм практически достаточны и при менее значительно увеличенном сопротивлении в цепи первичных обмоток ФННП, R'=2000 Ом.
При наличии в сети более одного включенного ФННП, что само по себе нежелательно, необходимый ток Iом соответственно увеличивается (см. параграф 3 данной главы).
Как показано в гл. VI, наложение небольшого активного тока замыкания на землю способствует также предотвращению феррорезонансных процессов при однофазном замыкании на землю в сети. Еще раз подчеркнем, что указанное наложение небольшого тока замыкания на землю в сетях напряжением 6—35 кВ, помимо предотвращения феррорезонансных явлений, дает также ряд других преимуществ по сравнению с полностью изолированной нейтралью сети.
Разумеется, решение задачи устранения опасности феррорезонансных явлений в электрических распределительных сетях напряжением до 35 кВ может быть найдено также путем полного пересмотра конструктивных данных ТН и, в первую очередь, снижения рабочей индукции в их магнитопроводах. Можно вообще отказаться от применения электромагнитных ТН. Однако едва ли такие решения могут оказаться экономически целесообразными.