Аварийные замыкания в СЭС с изолированной нейтралью

Для СЭС с изолированной нейтралью (рис. 2.16) основным видом аварийных замыканий является дуговое замыкание одной из фаз на корпус, сопровождающееся перенапряжениями и возникновением ИП. Металлическое   замыкание  на  корпус  одной  фазы  приводит   лишь

к повышению напряжения на здоровых фазах до линейного напряжения, а ток замыкания определяется по формуле

                                   (2.13)

и зависит от емкости фазы на землю С _ф, которая может достигать 0,2…20 мкФ. Если ток замыкания не превосходит 3...10 А, а электрическая прочность промежутка между фазой и землей близка к амплитудному значению напряжения на нем, то возможно возникновение замыкания через перемежающуюся дугу. При этом дуга периодически зажигается и гаснет, ток замыкания представляет собой последовательность импульсов с паузами между импульсами не менее четверти периода рабочей частоты (рис.2.17).

При первом зажигании дуги между поврежденной фазой А и корпусом напряжение U_А падает до нуля за доли микросекунды, т.е. возникает ИП с амплитудой E_А (момент t = 0 на рис.2.17), после чего возникает колебательный процесс в контуре, образованном емкостью сети и индуктивностью кабелей и генераторов, а ток изменяется по синусоидальному закону с высокой частотой и в момент t ₁ переходит через ноль. При этом дуга гаснет и начинается выравнивание зарядов фазных емкостей, в результате чего устанавливается на нейтрали напряжение

Для наиболее неблагоприятного случая, когда фазное значение E_А близко к амплитуде U _ф.mах и мало затухание колебаний, имеем

Через полпериода рабочей частоты в момент t ₂ напряжение на дуговом промежутке фазы А равно –2,63 U _ф.mах. Дуга вновь загорится, и фазное напряжение U_А за доли микросекунды изменится от значения  до 0. Этот скачок напряжения может рассматриваться как ИП с амплитудой, равной , которое в данном случае может достигнуть 2,63 U _ф.mах. Напряжение нейтрали изменится до U _ф.mах.

В момент перехода высокочастотного тока через ноль (момент t₃) дуга гаснет, а напряжения U_В и U_C достигают максимальных значений порядка 4 U _ф.mах. После погасания дуги на нейтрали установится напряжение

С каждым последующим циклом "зажигание–гашение дуги" возрастает U_{N. уст}, а следовательно, и амплитуда ИП. При определенных напряжениях дуга начинает повторно зажигаться во время переходного процесса, что ограничивает величину напряжения на нейтрали. Установлено, что для систем автономного электроснабжения , следовательно, амплитуда ИП на поврежденной фазе не превышает 3 U _ф.mах.