Дистанционный раздел программы повышения квалификации руководителей и (стр. 12 )

Рис. 2. Радиально-магистральная резер-  Рис. 3. Замкнутая кольцевая конфигура-

вированная конфигурация схемы сети  ция сети с одним центром питания

  а  б 

Рис. 4. Конфигурация сети с двусторонним питанием: а – одинарная; б – двойная

  Достоинством радиально-магистральной и кольцевой схем является независимость потокораспределения от потоков сети ВН, отсутствие влияния токов коротких замыканий в прилегающих сетях, возможность присоединения подстанций по простейшим схемам.

  Широкое применение находят замкнутая одинарная или двойная сеть, опирающаяся на два ЦП (сеть с двусторонним питанием), что позволяет охватить значительную территорию между двумя источниками (рис. 4, б). Одинарная сеть от двух ЦП может быть образована в результате развития (показано пунктиром) магистральных участков, подключенных к разным источникам (рис. 4, а). Данная конфигурация применяется в сетях 110 кВ для электрификации сельской местности, а также в распределительных сетях 220 кВ, обеспечивая с наименьшими затратами максимальный охват территории. Возможности данной конфигурации ограничиваются пропускной способностью головных участков, т. е. при отключении одного из них необходимо

обеспечить электроснабжение всех подстанций сети; в зависимости от мощности трансформаторов ограничено количество подстанций. Двойная конфигурация (рис. 4, б) обладает большей пропускной способностью, применяется в сетях 110 кВ систем электроснабжения городов, а также в сетях 110–220 кВ для электроснабжения протяжённых потребителей – электрифици-

руемых железных дорог и трубопроводов.

Рис. 5. Сложно-замкнутая конфигурация сети

  Присоединение новых подстанций в ближайших пунктах с целью снижения суммарной длины линии по сравнению с присоединением по кратчайшему к источнику пути приводит к созданию сложно-замкнутых (многоконтурных) конфигураций, обладающих высокой надёжностью электроснабжения (рис 5). Расчёт, анализ режимов, защита замкнутых сетей, управление ими – задачи более сложные, чем для разомкнутых сетей. Сложно-замкнутые сети дороже радиально-магистральных; их использование выгодно только при большой стоимости перерывов электроснабжения, например, в системах электроснабжения больших городов.

Рис. 6. Сложно-замкнутая конфигурация сети двух номинальных напряжений

  Распределительные сети НН 0,38–35 кВ выполняют преимущественно разомкнутыми радиальной и магистральной конфигурации, получающими питание от одного (рис. 1, рис. 2, рис. 3) или двух центров (рис. 4,рис. 5). В отдельных случаях эти сети сооружаются как замкнутые (рис. 3,рис.4,а), но эксплуатируемые в разомкнутом режиме (например, в городских сетях).

  Главная особенность распределительных сетей НН – их массовость. Количество трансформаторных пунктов, участков сетей достигает в пределах сетевого предприятия несколько сотен. Поэтому в этих сетях для изменения, улучшения режима напряжения используют простые недорогие устройства: трансформаторы без автоматического регулирования и преимущественно нерегулируемые конденсаторные батареи.

  Распределительные сети НН и особенно сети 0,38–10 кВ сильно разветвлённые, характеризуются большой суммарной протяжённостью. Схемное построение и функционирование распределительных сетей определяется требуемой надёжностью электроснабжения, отраслевой принадлежностью, характером потребителей.

  По режиму работы нейтрали сети делятся:

•        на сети с изолированной нейтралью;

•        на сети с компенсированной нейтралью;

•        на сети с эффективно – заземленной нейтралью;

•        на сети с глухозаземленной нейтралью.

  Режим работы нейтрали определяется способом соединения нейтрали с землей. В сетях с изолированной нейтралью электроустановки не имеют связи с землей. В сетях с компенсированной нейтралью имеется связь через дугогасительную катушку. В сетях с глухозаземленной нейтралью – непосредственная связь с землей. В сетях с эффективно-заземленной нейтралью – часть нейтралей трансформаторов заземлена, часть – разземлена (в нейтраль включены разъединитель и разрядник).

  Выбор режима работы нейтрали в сети до 1000 В определяется безопасностью работ. В сети выше 1000 В – двумя причинами:

•        стоимостью изоляции оборудования;

•        величиной токов однофазного короткого замыкания на землю.

  В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» электроустановки до 1000 В работают либо с глухозаземленной, либо с изолированной нейтралью.

  В первом случае имеем четырехпроводную сеть. Замыкание любой фазы на землю приводит к короткому замыканию в сети (ток повреждения большой). Предохранитель поврежденной фазы перегорает, а две здоровые фазы остаются в работе при фазном напряжении.

  Во втором случае имеем трехпроводную сеть. В такой сети замыкание фазы на землю не приводит к значительному росту тока в месте повреждения, фаза не отключается. Фазные напряжения неповрежденных фаз возрастают до линейных значений, т. е. возрастают в √3  раз.

В обоих случаях изоляция рассчитывается на линейное напряжение.

  Высоковольтные сети с изолированной нейтралью.

  Потребитель включен на линейное напряжение, нейтраль и земля в симметричном режиме совпадают. Напряжение, которое должна выдерживать изоляция, – это напряжение между фазой и землей. Произошло например  замыкание фазы С на землю. Ток от места замыкания поте-

чет в емкости неповрежденных фаз А и В, а затем по линиям через нейтраль к месту повреждения. Напряжение потребителя не изменилось, оно осталось линейным. Напряжение фаз увеличилось в √3 раз ( 3Uф ).

  Емкостный ток на землю поврежденной фазы равен нулю, а емкостный ток каждой из двух неповрежденных увеличивается в √3 раз (пропорционально увеличению напряжения).

  Суммарный ток замыкания на землю равен сумме токов неповрежденных фаз и будет протекать через место повреждения фазы на землю, замыкаясь через источник питания. Необходимо принять меры для устранения замыкания на землю, чтобы оно не перешло в двухфазное КЗ.

  Замыкание фазы на землю приводит к возникновению перемежающейся дуги (то есть дуга непроизвольно гаснет и возникает), что приводит к перенапряжениям в неповрежденных фазах. Амплитуда дуговых перенапряжений может достигать (2,5ч3,2)Uф. Это разрушает изоляцию фаз. С целью снижения дуговых перенапряжений применяется компенсация емкостного тока.

  Высоковольтные сети с компенсированной нейтралью.

  Эти сети также относят к сетям с малым током замыкания на землю. Дугогасящая катушка устанавливается в нейтрали для компенсации емкостных токов.

  При замыкании на землю фазы С, как и в сети с изолированной нейтралью, напряжение фаз А и В увеличивается в √3 раз (до линейного значения), а напряжение между нейтралью и землей становится равным фазному напряжению. Под действием этой разницей напряжений от места повреждения потечет ток в катушку и одновременно в емкости фаз. Ток в месте замыкания на землю равен сумме токов индуктивного и емкостного. Сопротивление катушки подбирают таким образом, чтобы индуктивный ток, проходящий через катушку, был равен по величине суммарному емкостному току, проходящему через фазовые емкости сети. Так как индуктивный ток и емкостной направлены противоположно, то они будут компенсировать друг друга, и дуга погаснет.

  В сетях с компенсированной нейтралью вероятность перенапряжений меньше, чем в сетях с изолированной нейтралью. Основной недостаток – требуется усиление изоляции и установка дугогасящей катушки. Преимущества – как и в сети с изолированной нейтралью: при замыкании на землю одной из фаз потребитель не отключается.

Высоковольтные сети с глухозаземленной нейтралью.

  К таким сетям относятся сети с номинальным напряжением 110 кВ и выше и большим током замыкания на землю (Iз > 500 А). Нейтральная точка трансформаторов соединяется с заземляющим устройством через незначительное (< 1 Ом) сопротивление. В нормальном режиме в сети, кроме рабочих, протекают емкостные токи IС. При симметрии трехфазной системы

УIС = 0 ток в нейтраль не течет. Ёмкостный ток IС мал по сравнению с индуктивным IL.

При замыкании на землю образуется короткозамкнутый контур (включен на ЭДС фазы), включающий сопротивление заземляющего устройства, земли и участка линии от точки замыкания до нулевой точки. Ввиду незначительного сопротивления названных участков замкнутого контура замыкание на землю является коротким и сопровождается большими токами, которые отключаются устройствами РЗ (десятые доли секунд).

  Глухозаземленная нейтраль наряду с компенсированной является одним из эффективных способов снижения перенапряжений. Это позволяет уменьшить требуемую изоляцию, а значит, и капитальные вложения в сеть.

  Недостатки:

• отключение КЗ приводит к перерыву в электроснабжении;

• требуются капитальные вложения в сложную систему металлоемких заземляющих устройств для приема больших токов КЗ;

• в ряде случаев ток однофазного КЗ превышает ток трехфазного КЗ, и часть нейтралей трансформаторов разземляют. Разземляют, как правило, трансформаторы в сетях 110 кВ и повышаю-

щие трансформаторы на 220 кВ, если такой режим работы оговорен изготовителем.

  Автотрансформаторная связь может существовать только в сетях с глухозаземленной нейтралью.

  Требования к схемам электрических сетей