Что выбрать?
К сожалению, в России жесткие нормативные требования ПУЭ в отношении применения только изолированной нейтрали не позволяли до последнего времени использовать заземление нейтрали через резистор. Даже сейчас, после внесения изменений в ПУЭ, проектные институты продолжают закладывать в новые объекты старую идеологию. По-видимому, необходимы совместные усилия заказчиков, производителей оборудования и проектных институтов для изменения существующей ситуации. В заключение следует отметить, что режим заземления нейтрали в сети среднего напряжения должен выбираться в каждом конкретном случае с учетом следующих факторов:
· уровня емкостного тока сети;
· допустимого тока однофазного замыкания, исходя из разрушений в месте повреждения;
· безопасности персонала и посторонних лиц;
· допустимости отключения однофазных замыканий с позиций непрерывности технологического цикла;
· наличия резерва;
· типа и характеристик используемых защит.
Однако в любом случае выбор должен делаться между заземлением нейтрали через дугогасящий реактор, высокоомным или низкоомным заземлением, а режим изолированной нейтрали должен быть полностью исключен.
|
|
Назад >>
(Мозгалев К.В., Неклепаев Б.Н., Шунтов А.В.)
Анализируется эффективность ограничения токов однофазных КЗ включением в нейтрали автотрансформаторов сопротивлений. Исследования проводятся с общесистемных позиций в условиях реальной структуры и параметров электрической сети одной из крупных энергосистем. Выявлены сравнительно низкие токоограничивающие свойства включенных в нейтрали резисторов и реакторов с позиций выбора номинальных параметров коммутационного оборудования.
Ограничению уровней токов однофазных КЗ уделяется пристальное внимание. Тенденция выдачи мощности электростанций в сети 220 кВ и выше, когда необходимо заземлять нейтрали блочных трансформаторов, а также использование автотрансформаторов, работающих с заземленными нейтралями, приводит к тому, что в сетях энергосистем нередко создаются условия, когда ток однофазного КЗ превышает ток трехфазного . Это обстоятельство вынуждает проверять коммутационную способность выключателей по и утяжеляет условия их работы, так как однофазные КЗ возникают значительно чаще (в 40 и более раз), чем трехфазные.
Наиболее просто ограничение токов КЗ на землю при соотношении > достигается разземлением нейтралей части трансформаторов отдельных сетей, если это допустимо для изоляции их нейтралей и не приводит при отключении КЗ к выделению неэффективно заземленных или незаземленных участков сети с неустраненным КЗ на землю; ограничения токов КЗ также можно обеспечить включением в нейтрали автотрансформаторов реакторов или резисторов.
|
|
Известно, что для сетей с заземлением нейтралей тем или иным способом при пренебрежении активными составляющими сопротивлений и при условии, что справедливо:
где , и - эквивалентные сопротивления схем соответственно прямой, обратной и нулевой последовательностей относительно точки КЗ; параметр a зависит от режима заземления нейтралей и связан с коэффициентом заземления:
где - номинальное напряжение сети;
- напряжение на неповрежденной фазе при однофазном КЗ в сети.
По условиям работы изоляции электроустановок сети 110 кВ и выше должны быть эффективно заземлены, т.е. заземлены так, чтобы у них напряжение на неповрежденных фазах при КЗ на землю в любой точке не превышало 80% линейного (1,4 фазного) номинального. Последнее определяется условиями работы установленных в сети так называемых 80%-х разрядников и выполняется при (при пренебрежении активными сопротивлениями элементов сети).
В целом, при выборе режима заземления сетей 110 кВ и выше, определяемого режимом заземления нейтралей, необходимо выполнить условия:
где и - допустимые испытательное (одноминутное) напряжение промышленной частоты и импульсное напряжение на нейтрали при КЗ и иных переходных процессах в сети.
Существующие трансформаторы напряжением 110 кВ и выше и автотрансформаторы 220 кВ и выше, как правило, имеют изоляцию нейтрали класса 35 кВ при одноминутном испытательном напряжении 85 кВ. При этом режим частичного разземления нейтралей допустим обычно только для трансформаторов 110 кВ. В сетях 220 кВ и выше ограничение токов однофазных КЗ обеспечивается включением в нейтрали (авто)трансформаторов реакторов или резисторов. Эффективность использования реакторов или резисторов наглядно иллюстрировалась заметным (на 60-70%) снижением токов однофазных КЗ на примере простейшей (генератор-трансформатор-система) расчетной схемы. По-видимому, убедительность приведенных доводов привела к установке на ряде электростанций и подстанций страны токоограничивающих реакторов или резисторов, включенных в нейтрали (авто)трансформаторов. По прошествии ряда лет представляется оправданным оценить фактическую эффективность данного мероприятия с общесистемных позиций в условиях реальной структуры и параметров электрической сети одной из крупных энергосистем страны.
Для ограничения токов однофазных КЗ в наиболее проблемных узлах (пяти крупных подстанциях и одной электростанции) в нейтрали автотрансформаторов (АТ) 500/110 и 500/220 кВ свыше 10 лет назад установлены 12 токоограничивающих реакторов с индуктивными сопротивлениями , приведенными в табл. 1. В табл. 1 расчетные токи КЗ в электрической схеме сети на максимум нагрузки даны в именованных единицах в случаях, когда в нейтрали включены реакторы (сопротивление нейтрали ) и при глухозаземленных нейтралях (); помимо суммарных (т.е. на шинах 110—500 кВ) значений токов трех- и однофазных КЗ () дополнительно выделены токи однофазных КЗ в ветвях 110-500 кВ автотрансформаторов и . Для оценки токоограничивающего эффекта требуемые значения токов переведены в относительные единицы или проценты (табл. 2). В табл. 2 и - это и из табл. 1, отнесенные к соответствующим . Выбор в качестве базисного значения дает возможность не только оценить эффект токоограничения при введении в нейтраль сопротивления, но и дать при этом соотношение уровней токов однофазных и трехфазных КЗ в расчетных узлах сети.
Таблица 1
Индуктивные сопротивления токоограничивающих реакторов и расчетные токи КЗ
в именованных единицах
Номер объекта | Номер АТ | Значение параметра | ||||||||||
, Ом | , кА, на шинах | /, кА/кА, на шинах | /, кА/кА, на напряжении | |||||||||
500/110 | 500/220 | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | ||
- | 9,89 | 31,3 | 34,2 | - | 29,6/29,9 | 32,9/36,3 | - | 3,2/3,4 | 8,8/12,2 | - | ||
5,089 | - | 30,6 | - | 23,1 | 25,6/25,9 | - | 25,3/27,4 | 1,2/1,4 | - | 7,9/10,7 | ||
- | 9,501 | 30,6 | 32,8 | - | 25,6/25,9 | 31,6/34,7 | - | 3,1/3,2 | 8,5/11,6 | - | ||
5,0 | - | 28,7 | - | 28,8 | 26,2/26,5 | - | 30,0/33,3 | 1,4/1,5 | - | 9,0/13,0 | ||
- | 9,5 | 28,7 | 31,3 | - | 26,2/26,5 | 32,5/34,8 | - | 3,3/3,5 | 8,9/11,6 | - | ||
5,0 | - | 31,1 | - | 16,0 | 26,3/26,5 | - | 13,3/18,4 | 1,10/1,11 | - | 8,9/14,0 | ||
5,0 | - | 31,1 | - | 27,5 | 26,3/26,5 | - | 22,5/29,1 | 1,46/1,51 | - | 8,7/14,3 | ||
5,06 | - | 32,5 | - | 24,1 | 27,5/28,0 | - | 17,9/25,2 | 1,43/1,44 | - | 9,9/16,4 | ||
- | 9,92 | 32,5 | 33,3 | - | 27,5/28,0 | 31,5/34,8 | - | 3,44/3,59 | 9,0/12,3 | - | ||
- | 9,85 | 32,5 | 35,3 | - | 27,5/28,0 | 34,9/37,8 | - | 3,35/3,55 | 8,8/11,8 | - | ||
- | 9,5 | 29,2 | 26,4 | - | 24,1/24,2 | 22,0/26,5 | - | 2,82/2,86 | 8,6/12,4 | - | ||
- | 9,5 | 29,2 | 20,9 | - | 24,1/24,2 | 17,5/22,1 | - | 2,60/2,62 | 9,4/13,5 | - |
Таблица 2
|
|
Расчетные токи КЗ переведены в относительные единицы или проценты
Номер объекта | Номер АТ | Значение параметра | ||||||||||
Стационарное деление шин | , кА, на шинах | /, отн. ед./ отн. ед., на шинах | /, %, на напряжении | |||||||||
110 кВ | 220 кВ | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | ||
- | есть | 31,3 | 34,2 | - | 0,95/0,96 | 0,96/1,06 | - | 94,1 | 72,1 | - | ||
есть | - | 30,6 | - | 23,1 | 0,84/0,85 | - | 1,10/1,19 | 85,7 | - | 73,8 | ||
- | нет | 30,6 | 32,8 | - | 0,84/0,85 | 0,96/1,06 | - | 96,9 | 73,3 | - | ||
есть | - | 28,7 | - | 28,8 | 0,91/0,92 | - | 1,04/1,16 | 93,3 | - | 69,2 | ||
- | есть | 28,7 | 31,3 | - | 0,91/0,92 | 1,04/1,11 | - | 94,3 | 76,7 | - | ||
есть | - | 31,1 | - | 16,0 | 0,85/0,85 | - | 0,83/1,15 | 99,1 | - | 63,6 | ||
есть | - | 31,1 | - | 27,5 | 0,85/0,85 | - | 0,82/1,06 | 96,7 | - | 60,8 | ||
есть | - | 32,5 | - | 24,1 | 0,85/0,86 | - | 0,74/1,05 | 99,3 | - | 60,4 | ||
- | есть | 32,5 | 33,3 | - | 0,85/0,86 | 0,95/1,05 | - | 95,8 | 73,2 | - | ||
- | есть | 32,5 | 35,3 | - | 0,85/0,86 | 0,99/1,07 | - | 94,4 | 74,6 | - | ||
- | есть | 29,2 | 26,4 | - | 0,83/0,83 | 0,83/1,0 | - | 98,6 | 69,4 | - | ||
- | есть | 29,2 | 20,9 | - | 0,83/0,83 | 0,84/1,06 | - | 99,2 | 69,6 | - |
Аналогичные табл. 1 и 2 расчеты проведены для случаев, когда вместо реакторов применены токоограничивающие резисторы с активными сопротивлениями , по модулю равными сопротивлениям реакторов ( ). Результаты расчетов приведены в табл. 3 и 4.
Таблица 3
Номер объекта | Номер АТ | Значение параметра | ||||||||||
, Ом | , кА, на шинах | /, кА/кА, на шинах | /, кА/кА, на напряжении | |||||||||
500/110 | 500/220 | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | ||
- | 9,89 | 31,3 | 34,6 | - | 29,6/29,9 | 32,7/36,3 | - | 3,2/3,4 | 9,2/12,2 | - | ||
5,089 | - | 30,6 | - | 23,1 | 25,5/25,9 | - | 25,0/27,4 | 1,2/1,4 | - | 8,2/10,7 | ||
- | 9,501 | 30,6 | 32,8 | - | 25,6/25,9 | 31,6/34,7 | - | 3,1/3,2 | 9,0/11,6 | - | ||
5,0 | - | 28,7 | - | 28,8 | 26,2/26,5 | - | 29,5/33,3 | 1,4/1,5 | - | 9,3/13,0 | ||
9,5 | 28,7 | 31,3 | - | 26,2/26,5 | 32,4/34,8 | - | 3,3/3,5 | 9,4/11,6 | - | |||
5,0 | - | 31,1 | - | 16,0 | 26,3/26,5 | - | 13,7/18,4 | 1,1/1,1 | - | 9,7/14,0 | ||
5,0 | - | 31,1 | - | 27,5 | 26,3/26,5 | - | 22,4/29,1 | 1,45/1,51 | - | 9,2/14,3 | ||
5,06 | - | 32,5 | - | 24,0 | 27,5/28,0 | - | 18,9/25,2 | 1,42/1,44 | - | 10,8/16,4 | ||
- | 9,92 | 32,5 | 33,3 | - | 27,5/28,0 | 31,3/34,8 | - | 3,43/3,59 | 9,4/12,3 | - | ||
- | 9,85 | 32,5 | 35,2 | - | 27,5/28,0 | 34,6/37,8 | - | 3,33/3,55 | 9,1/11,8 | - | ||
- | 9,5 | 29,2 | 26,3 | - | 24,1/24,2 | 22,3/26,5 | - | 2,81/2,86 | 9,3/12,4 | - | ||
- | 9,5 | 29,2 | 20,9 | - | 24,1/24,2 | 17,9/22,1 | - | 2,62/2,62 | 10,1/13,5 | - |
Таблица 4
|
|
Номер объекта | Номер АТ | Значение параметра | ||||||||||
Стационарное деление шин | , кА, на шинах | /, отн. ед./ отн. ед., на шинах | /, %, на напряжении | |||||||||
110 кВ | 220 кВ | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | ||
- | есть | 31,3 | 34,2 | - | 0,95/0,96 | 0,96/1,06 | - | 94,1 | 75,4 | - | ||
есть | - | 30,6 | - | 23,1 | 0,83/0,85 | - | 1,08/1,19 | 85,7 | - | 76,6 | ||
- | нет | 30,6 | 32,8 | - | 0,84/0,85 | 0,96/1,06 | - | 96,9 | 77,6 | - | ||
есть | - | 28,7 | - | 28,8 | 0,91/0,92 | - | 1,02/1,16 | 93,3 | - | 71,5 | ||
- | есть | 28,7 | 31,3 | - | 0,91/0,92 | 1,04/1,11 | - | 94,3 | 81,0 | - | ||
есть | - | 31,1 | - | 16,0 | 0,85/0,85 | - | 0,86/1,15 | 100,0 | - | 69,3 | ||
есть | - | 31,1 | - | 27,5 | 0,85/0,85 | - | 0,81/1,06 | 96,0 | - | 64,3 | ||
есть | - | 32,5 | - | 24,1 | 0,85/0,86 | - | 0,78/1,05 | 98,6 | - | 65,9 | ||
- | есть | 32,5 | 33,3 | - | 0,85/0,86 | 0,94/1,05 | - | 95,5 | 76,4 | - | ||
- | есть | 32,5 | 35,3 | - | 0,85/0,86 | 0,98/1,07 | - | 93,8 | 77,3 | - | ||
- | есть | 29,2 | 26,4 | - | 0,83/0,83 | 0,84/1,0 | - | 98,3 | 74,8 | - | ||
- | есть | 29,2 | 20,9 | - | 0,83/0,83 | 0,86/1,06 | - | 100,0 | 74,7 | - |
Из табл. 2 и 4 следует, что для каждой отдельно взятой ветви автотрансформатора эффект токоограничения достигает примерно 40, 30 и 15% при напряжении 110, 220 и
500 кВ соответственно. По-видимому, данный факт вводит в заблуждение специалистов о высокой эффективности установки в нейтралях сопротивлений. В действительности же, доля ограничения в ветвях в суммарном токе КЗ (т.е. с учетом реальных параметров внешней сети), по которому и производится выбор и проверка коммутационных аппаратов, оказывается не столь заметной. При этом необходимо рассматривать не только общее, но и нормированно-необходимое токоограничение. При условии > под нормированно-необходимым токоограничением, равным, понимаем снижение тока однофазного КЗ до тех пор, пока не будет достигнута граница зоны, в которой расчетным видом становится не однофазное, а трехфазное КЗ (табл. 5), т.е. = . Очевидно, что нормированно-необходимое токоограничение равно нулю, если при глухозаземленных нейтралях (включение в нейтрали сопротивлений приведет к избыточному токоограничению с позиций выбора номинальных параметров коммутационного оборудования). Наконец, общее токоограничение равно нормированно-необходимому, если даже при включении в нейтрали сопротивлений оказывается, что > .
Как видно из табл. 5, нормированно-необходимое ограничение токов однофазных КЗ составляет 5-15, 0-7 и 0% по узлам сети напряжением соответственно 110, 220 и 500 кВ. Такая относительно невысокая эффективность данного токоограничивающего мероприятия в развитой сети вызывала сомнение в практической целесообразности введения в нейтрали автотрансформаторов близлежащих узлов сети сопротивлений и поэтому вынудила (табл.2) ввести на шинах 110-220 кВ большей части подвергнутых анализу энергоузлов стационарное деление сети.
Из табл. 5 также следует, что токоограничивающие свойства реакторов и резисторов практически одинаковые. Максимальное различие в эффекте токоограничения не более 2-4% (табл. 5), что не принципиально с позиций выбора номинальных параметров коммутационных аппаратов. Данный факт обращает внимание на закономерности изменения эквивалентных параметров электрической сети при изменении режима заземления нейтралей.
Таблица 5
Номер объекта | Номер АТ | Токоограничения на шинах, %, посредством реакторов (числитель) и резисторов (знаменатель) | |||||
общее | нормированно-необходимое | ||||||
500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | 500 кВ | 220 кВ | 110 кВ | ||
1/1 | 10/10 | - | 0/0 | 6/6 | - | ||
1/2 | - | 9/11 | 0/0 | - | 9/11 | ||
1/1 | 10/10 | - | 0/0 | 6/6 | - | ||
1/1 | - | 12/14 | 0/0 | - | 12/14 | ||
1/1 | 7/7 | - | 0/0 | 7/7 | - | ||
≈0/0 | - | 32/29 | 0/0 | - | 15/15 | ||
≈0/0 | - | 24/25 | 0/0 | - | 6/6 | ||
1/0 | - | 31/27 | 0/0 | - | 5/5 | ||
1/1 | 10/11 | - | 0/0 | 5/5 | - | ||
1/1 | 8/9 | - | 0/0 | 7/7 | - | ||
≈0/0 | 17/16 | - | 0/0 | 0/0 | - | ||
≈0/0 | 22/20 | - | 0/0 | 6/6 | - |
Введение в нейтраль автотрансформатора сопротивления влияет на параметры его обмоток в схеме замещения нулевой последовательности (см. рисунок); их сопротивления со стороны высшего (ВН), среднего (СН) и низшего (НН) напряжения:
Схема замещения нулевой последовательности
(1)
где , и - сопротивления эквивалентной звезды автотрансформатора, приведенные к сторонеВН;
- коэффициент трансформации.
Результаты расчетов по (1) для рассматриваемых автотрансформаторов при , и представлены в табл. 6; так как эффект токоограничения реакторами или резисторами, включенными в нейтрали автотрансформаторов, максимально проявляется со стороны СН поэтому здесь и далее все численные значения сопротивлений (в омах) в схемах замещения электрической сети приведены к напряжению СН (т.е. к 110 кВ или 220 кВ).
Таблица 6
Номер АТ | Параметры автотрансформаторов в схеме замещения нулевой последовательности | ||||||||
j 12,3 | -j 1,2 | j 23,3 | j 5,0 | j 14,7 | j 36,8 | -7,3 + j 12,3 | 15,4-j 1,2 | 13,2+j 23,3 | |
j 7,9 | -j 0,3 | j 11,0 | j 5,1 | j 11,2 | j 14,6 | -2,8+ j 7,9 | 11,5-j 0,3 | 3,6+j 11,0 | |
j 12,1 | -j 0,9 | j 22,7 | j 4,7 | j 15,2 | j 36,3 | -7,4+ j 12,1 | 16,1-j 0,9 | 13,6+j 22,7 | |
j 6,4 | -j 0,2 | j 7,7 | j 3,6 | j 11,2 | j 11,3 | -2,8+ j 6,4 | 11,4-j 0,2 | 3,6+j 7,7 | |
j 11,8 | -j 0,9 | j 23,2 | j 4,3 | j 15,2 | j 37,1 | -7,4+ j 11,8 | 16,1 -j 0,9 | 13,6+j 23,2 | |
j 6,0 | -j 0,2 | j 7,8 | j 3,2 | j 11,4 | j 11,4 | -2,8+ j 6,0 | 11,6-j 0,2 | 3,6+j 7,8 | |
j 6,0 | -j 0,2 | j 7,7 | j 3,3 | j 11,2 | j 11,3 | -2,8+ j 6,0 | 11,4-j 0,2 | 3,6+j 7,7 | |
j 5,9 | -j 0,1 | j 7,7 | j 3,1 | j 11,4 | j 11,4 | -2,8+ j 5,9 | 11,5-j 0,1 | 3,7+j 7,7 | |
j 12,0 | -j 0,8 | j 23,2 | j 4,6 | j 15,2 | j 36,7 | -7,4+ j 12,0 | 16,0-j 0,8 | 13,6+j 23,2 | |
j 12,2 | -j 1,0 | j 23,6 | j 4,9 | j 14,9 | j 37,2 | -7,3+ j 12,2 | 15,9-j 1,0 | 13,6+j 23,6 | |
j 12,4 | -j 1,3 | j 22,7 | j 5,4 | j 14,0 | j 36,7 | -7,1+ j 12,4 | 15,3-j 1,3 | 14,0+j 22,7 | |
j 10,7 | -j 0,9 | j 19,7 | j 3,7 | j 14,4 | j 32,8 | -7,0+ j 10,7 | 15,3-j 0,9 | 13,1+j 19,7 |
Как видно из табл. 6, включение в нейтраль активного или индуктивного сопротивления существенно меняет параметры в схеме замещения нулевой последовательности автотрансформатора. Например, при наличии в нейтрали реактора () сопротивление возрастает более чем на порядок в сравнении со случаем , а при включении резистора () - также меняется и характер сопротивления: с индуктивного на активное.
Для оценки влияния внешней сети в схеме замещения нулевой последовательности исходная схема сети, фактически состоящая из 3000 узлов и 5000 ветвей, стандартными процедурами приводилась к виду, приведенному на рисунке. Для каждого из 12 автотрансформаторов велись три вида расчетов: при , и . Расчетные условия принимались таким образом, чтобы охватить максимальное изменение токов КЗ: все рассматриваемые автотрансформаторы одновременно имеют одинаковый режим нейтралей, т.е. глухое заземление, заземление через реактор, через резистор. Корректность эквивалентирования проверялась сравнением токов нулевой последовательности, получаемых при расчете исходной схемы сети и схемы замещения, представленной на рисунке. Расчетная точка КЗ - сторона СН автотрансформатора, где токоограничивающий эффект проявляется в большей степени. Поясним, что , и - соответственно эквивалентные сопротивления сети, внешней к рассматриваемому автотрансформатору со стороны ВН, СН и связи между сетями ВН и СН (табл.7).
Таблица 7
Номер АТ | Эквивалентные параметры сети в схеме замещения нулевой последовательности | ||||||||
12,8 + j 48,1 | 0,3 + j 2,8 | 0,6 + j 5,8 | 12,7 + j 58,3 | 0,3 + j 2,8 | 0,6 + j 5,8 | 23,1 + j 57,8 | 0,3 + j 2,8 | 0,6 + j 5,8 | |
-174 + j 1806 | 0,2 + j 1,0 | 0,2 + j 3,0 | -252 + j 2200 | 0,2 + j 1,0 | 0,2 + j 2,9 | 165 + j 2255 | 0,2 + j 1,0 | 0,2 + j 2,9 | |
-4 + j 405 | 0,7 + j 4,2 | 0,9 + j 6,1 | -3 + j 431 | 0,7 + j 4,2 | 0,9 + j 6,1 | 18 + j 434 | 0,8 + j 4,2 | 0,8 + j 6,1 | |
-0,3 + j 19,2 | 0,1 + j 0,9 | 0,2 + j 3,0 | -0,4 + j 26 | 0,1 + j 0,9 | 0,2 + j 3,0 | 6,7 + j 25,4 | 0,1 + j 0,9 | 0,8 + j 2,9 | |
7 + j 237 | 0,5 + j 3,6 | 0,3 + j 5,1 | 14 + j 317 | 0,5 + j 3,6 | 0,3 + j 5,1 | 82 + j 317 | 0,5 + j 3,6 | 0,3 + j 5,1 | |
58 + j 586 | 0,2 + j 1,0 | 3,1 + j 15,6 | 27 + j 870 | 0,2 + j 1,0 | 3,1 + j 15,5 | 377 + j 794 | 0,2 + j 1,0 | 2,9 + j 15,5 | |
3,6 + j 10,9 | 0,2 + j 1,0 | 1,6 + j 6,3 | 66 + j 236 | 0,2 + j 1,0 | 1,6 + j 6,3 | 146 + j 226 | 0,2 + j 1,0 | 1,6 + j 6,3 | |
1599 + j 4359 | 0,1 + j 0,9 | 4,4 + j 10,4 | 2177 + j 6299 | 0,1 + j 0,9 | 4,4 + j 10,3 | 4299 + j 5012 | 0,2 + j 0,9 | 4,3 + j 10,3 | |
-78 + j 1128 | 0,6 + j 3,7 | 0,7 + j 6,5 | -123 + j 1580 | 0,6 + j 3,8 | 0,7 + j 6,4 | 407 + j 1517 | 0,7 + j 3,8 | 0,7 + j 6,5 | |
83 + j 723 | 0,6 + j 3,8 | 0,6 + j 5,2 | 60 + j 913 | 0,6 + j 3,8 | 0,6 + j 5,2 | 272 + j 845 | 0,7 + j 3,8 | 0,6 + j 5,2 | |
67 + j 664 | 1,0 + j 4,3 | 2,4 + j 14,4 | 50 + j 696 | 1,0 + j 4,4 | 2,5 + j 14,5 | 88 + j 710 | 1,0 + j 4,4 | 2,6 + j 14,4 | |
55 + j 797 | 1,0 + j 4,3 | 3,0+ j 23,7 | 29 + j 952 | 1,0 + j 4,3 | 3,1 + j 23,5 | 211 + j 934 | 1,0 + j 4,3 | 2,9 + j 23,5 |
Из анализа табл.7 можно отметить наличие достаточно жестких индуктивных связей по нулевой последовательности со стороны СН (3-24 Ом) и ВН (1-4 Ом или 20-25 Ом при приведении к своей ступени напряжения, т.е. к 500 кВ). Эквивалентная связь между сетями 500 и 110-220 кВ варьируется в очень широких пределах от 14 Ом до 4,6 кОм (практическое отсутствие связи).
В схеме замещения нулевой последовательности выделим относительно точки КЗ условно постоянную (табл. 7) и условно переменную составляющую оставшейся части , в которую входит сопротивление автотрансформатора, зависящее (табл. 6) от характеристик режима заземления нейтрали - см. табл.8.
Таблица 8
Номер АТ | Условно переменная составляющая схемы нулевой последовательности | ||
0,3 + j 7,3 (7,3 Ð 87,7°) | 1,0 + j 16,6 (16,7 Ð 86,7°) | 11,1 + j 10,1 (15,0 Ð 42,2°) | |
0,1 + j 4,6 (4,6 Ð 89,4°) | 0,1 + j15,4 (15,4 Ð 89,7°) | 11,4 + j 5,1 (12,5 Ð 24,3°) | |
0,3 + j 8,5 (8,5 Ð 88,3°) | 0,5 + j 21,6 (21,6 Ð 88,7°) | 15,3 + j 11,1 (18,9 Ð 36,0°) | |
0,03 + j 3,4 (3,4 Ð 89,5°) | 0,02 + j 9,7 (9,7 Ð 89,9°) | 7,7 + j 5,7 (9,6 Ð 36,5°) | |
0,2 + j 8,2 (8,2 Ð 88,7°) | 0,4 + j 20,7 (20,7 Ð 89,0°) | 14,6 + j 10,8 (18,2 Ð 36,6°) | |
0,05 + j 3,5 (3,5 Ð 89,1°) | 0,1 + j 14,3 (14,3 Ð 89,6°) | 11,5 + j 4,2 (12,2 Ð 20,2°) | |
0,2 + j 2,9 (2,9 Ð 85,8°) | 0,3 + j 13,6 (13,6 Ð 88,8°) | 11,0 + j 4,3 (11,8 Ð 21,6°) | |
0,04 + j 3,5 (3,5 Ð 89,4°) | 0,1 + j 14,3 (14,3 Ð 89,7°) | 11,5 + j 4,2 (12,2 Ð 19,9°) | |
0,2 + j 8,5 (8,5 Ð 88,6°) | 0,4 + j 21,7 (21,7 Ð 89,0°) | 15,3 + j 10,8 (18,7Ð 35,2°) | |
0,2 + j 8,5 (8,5 Ð 88,4°) | 0,4 + j 21,6 (21,6 Ð 88,9°) | 15,1 + j 10,8 (18,5 Ð 35,5°) | |
0,3 +j 8,3 (8,3 Ð 87,7°) | 0,6 + j 21,2 (21,2 Ð 88,3°) | 15,1 + j 10,6 (18,4 Ð 35,2°) | |
0,3 + j 7,6 (7,6 Ð 87,6°) | 0,6 + j 20,6 (20,6 Ð 88,2°) | 15,1 + j 10,0 (18,1 Ð 33,5°) |
Как видно из табл.8, введение в нейтраль автотрансформатора сопротивления заметно увеличило. В табл. 9 представлены эквивалентные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей относительно расчетной точки КЗ. Наконец, в табл. 10 даны эквивалентные суммарные сопротивления указанных последовательностей, т.е. . Из анализа табл. 10 видно, что наличие в нейтрали автотрансформатора активного или индуктивного сопротивления главным образом перераспределяет в суммарном эквиваленте долю активной (до 50% при ) и индуктивной составляющих, не значительно влияя на модуль суммарного эквивалентного сопротивления относительно точки КЗ.
Таблица 9
Номер АТ | Эквивалентные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей относительно расчетной точки КЗ | ||||
0,4 + j 4,1 | 0,4 + j 4,1 | 0,2 + j 3,2 | 0,4 + j 4,3 | 1,3 + j 4,3 | |
0,3 + j 3,1 | 0,3 + j 3,0 | 0,1 + j 1,8 | 0,1 + j 2,5 | 0,6 + j 2,5 | |
0,4 + j 4,2 | 0,4 + j 4,2 | 0,3 + j 3,6 | 0,5 + j 4,8 | 1,6 + j 4,7 | |
0,1 + j 2,5 | 0,1 + j 2,5 | 0,1 + j 1,6 | 0,1 + j 2,2 | 0,6 + j 2,3 | |
0,3 + j 4,5 | 0,3 + j 4,6 | 0,1 + j 3,1 | 0,2 + j 4,1 | 1,0 + j 4,1 | |
0,6 + j 4,6 | 0,6 + j 4,5 | 0,1 + j 2,9 | 0,7 + j 7,5 | 5,5 + j 5,6 | |
j | 0,5 + j 2,6 | 0,5 + j 2,6 | 0,2 + j 2,3 | 0,8 + j 4,4 | 2,5 + j 3,9 |
0,4 + j 3,3 | 0,4 + j 3,3 | 0,3 + j 2,7 | 1,5 + j 6,2 | 4,5 + j 4,5 | |
0,4 + j 4,2 | 0,3 + j 4,3 | 0,3 + j 3,7 | 0,5 + j 5,0 | 1,6 + j 4,9 | |
0,3 + j 4,0 | 0,3 + j 4,1 | 0,3 + j 3,2 | 0,4 + j 4,2 | 1,2 + j 4,2 | |
0,5 + j 5,2 | 0,5 + j 5,2 | 0,5 + j 5,3 | 1,0 + j 8,7 | 4,4 + j 7,6 | |
0,6 + j 6,7 | 0,6 + j 6,7 | 0,4 + j 5,8 | 0,9 + j 11,0 | 6,5 + j 9,2 |
Таблица 10
Номер АТ | Сумма сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей относительно расчетной точки КЗ и общее токоограничение (ТО), рассчитанное с использованием сопротивлений | ||||
, Ом | , Ом | ТО, % | , Ом | ТО, % | |
1,0 + j 11,5 (11,5 Ð 85,2°) | 1,1 + j 12,6 (12,6 Ð 84,9°) | 2,0 + j 12,5 (12,7 Ð 80,7°) | |||
0,6 + j 8,0 (8,0 Ð 85,7°) | 0,7 + j 8,6 (8,7 Ð 85,6°) | 1,2 + j 8,7 (8,8 Ð 82,4°) | |||
1,0 + j 11,9 (12,0 Ð 85,0°) | 1,3 + j 13,1 (13,2 Ð 84,5°) | 2,3 + j 13,0 (13,2 Ð 80,0°) | |||
0,2 + j 6,6 (6,5 Ð 88,1°) | 0,3 + j 7,2 (7,2 Ð 87,8°) | 0,7 + j 7,3 (7,3 Ð 84,2°) | |||
0,7 + j 12,3 (12,3 Ð 87,0°) | 0,7 + j 13,2 (13,3 Ð 86,9°) | 1,5 + j 13,3 (13,4 Ð 83,5°) | |||
1,3 + j 12,0 (12,0 Ð 83,8°) | 1,9 + j 16,6 (16,7 Ð 83,5°) | 6,7 + j 14,7 (16,2 Ð 65,6°) | |||
1,2 + j 7,3 (7,4 Ð 80,8°) | 1,8 + j 9,5 (9,7 Ð 79,2°) | 3,6 + j 9,1 (9,8 Ð 68,5°) | |||
1,2 + j 9,3 (9,4 Ð 82,9°) | 2,3 + j 12,9 (13,1 Ð 79,7°) | 5,4 + j 11,1 (12,4 Ð 64,1°) | |||
1,0 + j 12,2 (12,3 Ð 85,5°) | 1,1 + j 13,5 (13,6 Ð 85,2°) | 2,3 + j 13,4 (13,6 Ð 80,3°) | |||
0,9 + j 11,3 (11,3 Ð 85,3°) | 1,1 + j 12,3 (12,3 Ð 85,1°) | 1,9 + j 12,3 (12,4 Ð 81,3°) | |||
1,5 + j 15,7 (15,8 Ð 84,5°) | 2,0 + j 19,1 (19,2 Ð 83,9°) | 5,4 + j 18,1 (18,9 Ð 73,2°) | |||
1,5 + j 19,1 (19,2 Ð 85,5°) | 2,0 + j 24,4 (24,5 Ð 85,3°) | 7,6 + j 22,6 (23,9 Ð 71,3°) |
Представленные в табл. 5 значения общего и нормированно-необходимого токоограничения при установке в нейтрали реакторов и резисторов получены по соотношениям токов однофазного и трехфазного КЗ. Очевидно, что данное токоограничение можно оценить и по значениям эквивалентных сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей из табл. 9, так как практически равно .
Расчет токоограничивающего эффекта с использованием сопротивлений дает примерно те же значения, представленные в табл. 5, отличающиеся на 1-2% из-за погрешностей округления данных на каждой ступени эквивалентирования (табл. 7-9).
Выводы:
1. Обоснование эффективности мероприятий но ограничению уровней токов КЗ следует рассматривать с позиций анализа режимов сети в целом.
2. Ограничение токов однофазных КЗ включением в нейтрали автотрансформаторов сопротивлений имеет заметный эффект только для отдельно взятого присоединения. С учетом влияния внешней сети данное токоограничивающее мероприятие может не дать ощутимых результатов для суммарных токов КЗ на сборных шинах, в том числе в смежных узлах сети.
3. Наличие в нейтрали автотрансформатора индуктивного или активного сопротивления главным образом перераспределяет в суммарном эквиваленте долю активной и индуктивной составляющих, незначительно влияя на модуль суммарного эквивалентного сопротивления относительно точки КЗ. Поэтому с позиций выбора номинального тока отключения выключателей можно говорить при прочих равных условиях о примерно одинаковых токоограничивающих свойствах реакторов и резисторов, хотя последние конструктивно более сложны и менее приспособлены к установке в открытых распределительных устройствах.
4. Включение в нейтрали автотрансформаторов реакторов или резисторов снижает надежность электроустановки. Поэтому, принимая также во внимание их относительно невысокие токоограничивающие свойства, нельзя рекомендовать повсеместное использование в нейтралях автотрансформаторов реакторов или резисторов без надлежащего технико-экономического обоснования. Данные решения можно рекомендовать для автотрансформаторов, выпущенных по ГОСТ 11677—65 и имеющих сниженную допустимую электродинамическую стойкость, т.е. как средство обеспечения электродинамической стойкости самих автотрансформаторов.
Назад >>
На рис. ** приведены диаграммы и график зависимости U(d).
На рис. *** показано напряжение до любой точки ВЛ и вращение векторов относительно ЕС.
Назад >>
При наличии реактора в нейтрали напряжение на нем определяется по формуле:
При отсутствии реактора напряжение смещения нейтрали (в сети с изолированной нейтралью, ) можно вычислить по аналогичной формуле:
Из этих двух выражений можно получить следующее соотношение:
где
В большинстве случаев откуда
Выражение для модуля напряжения смещения нейтрали в сети с дугогасящей катушкой в окончательном виде может быть записано в следующей форме:
Напряжение на реакторе при резонансной настройке реактора :
Назад>>