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

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).