Сети с нейтралью заземленной через дугогасящий реактор

 

Сети с дугогасящим реактором (или дугогасящей катушкой) решают одну проблему, а именно, снижение тока в месте замыкания. до такой величины, чтобы не возникали дуговые перенапряжения.

Режим заземления нейтрали через дугогасящий реактор используется в России с начала 60 – х годов [Шабад М.А. Энергетик, 1999, №3, с.11-13]. В соответствии с ПУЭ и ПТЭЭП с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор в России работают сети 6-35 кВ, в которых токи ОЗЗ превышают значения, допустимые для сетей с изолированной нейтралью. Это в основном кабельные сети больших и средних городов и крупных промышленных предприятий. В последние годы намечается также использование компенсации при токах, меньших, чем это требуется по ПУЭ и ПТЭЭП, например, в сетях насосных и компрессорных станций [Обабков].

Идея сетей с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, – в снижении тока в месте повреждения путем компенсации емкостного тока замыкания индуктивным током от специальной катушки индуктивности. (По имени разработчика ее в первые годы называли катушкой Петерсена). Для снижения токов в месте замыкания в нейтраль одного из трансформаторов сети включается реактор, который называют дугогасящим реактором (ДГР) или дугогасящей катушкой (ДГК).

 

 

C

 

N B

 

U_A

A K

 

ДГР I_L

I_C

 

В случае повреждения изоляции одной из фаз электрической сети и возникновения ЗНЗ, образуется короткозамкнутый контур, содержащий ДГК, фазную обмотку трансформатора, поврежденную фазу и место повреждения.

По этому контуру протекает ток, который носит индуктивный характер. В результате в месте повреждения будет протекать сумма двух токов: индуктивного I_L и емкостного I_c, обусловленного суммарной емкостью всей сети. При этом ток в месте повреждения будет равен векторной сумме токов I_L и I_c, или (т.к. токи I_L и I_c сдвинуты по фазе на 180°) разности их абсолютных значений

 

Где

 

Рассмотрим векторную диаграмму токов

 

N

I_C A,з I_L

U_н.з. – напряжение между

землей и нейтралью

 

С В

Диаграмма построена упрощенно, так как на самом деле токи I_C и I_L расположены не под углом 90° по отношению к напряжению U_Н.З.

Если из формулы перейти к модулю, то получим

.

При этом будет равенство емкостного и индуктивного токов I_L=I_c и результирующий ток в месте повреждения будет равен нулю. Такие сети называют сетями с резонансно - компенсированной нейтралью

 

Так как реактор управляемый, изменив индуктивный ток до значения емкостного тока (), получим, что ток замыкания равен нулю. Эта настройка называется резонансной настройкой реактора. При этом сеть будет называться резонансно - скомпенсированной. Именно такая резонансная настройка ДГК рекомендуется в ПУЭ [3] и ПЭЭП [4].

(Однако все равно имеются какой-то активный ток и токи высших гармоник).