Комплекс заземления нейтрали сети 35 кВ (стр. 4 из 8)

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.

Выводы

Для различных режимов нейтрали необходимо очертить границы их применения.

Для определения преимуществ того или иного режима заземления нейтрали необходимо собрать достоверный статистический материал об уровнях перенапряжений при дуговых замыканиях на землю.

В сетях с компенсацией емкостного тока замыкания на землю необходимо применять плавнорегулируемые реакторы с микропроцессорными автоматическими регуляторами.

Необходимо предусмотреть резистивное заземление нейтрали электрических сетей 3-35 кВ.

2. Разработка рекомендаций по выбору режима нейтрали заданной сети 35 кВ.

2.1 Общая характеристика сети 35 кВ и её конструктивного исполнения.

На рисунке 2.1 представлена принципиальная однолинейная схема электроснабжения электроприемников 35 кВ первой и второй очереди литейно-прокатного завода.

Электроприемниками напряжением 35 кВ являются дуговые сталеплавильные печи (ДСП) и сталеплавильные агрегаты «печь-ковш» (АПК). Структурно схема электроснабжения разделяется на 3 ступени:

1) главная понизительная подстанция (ГПП) с установленными трансформаторами типа ТДНМ 63 МВА напряжением 110/35 кВ

2) закрытое распределительное устройство 35 кВ (ЗРУ-35) выполненное ячейками с элегазовой изоляцией и вакуумными выключателями. В ЗРУ-35 установлены фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ2-ФКУ4) и статический тиристорный компенсатор реактивной мощности (СТК).

3) Печные подстанции дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и агрегатов «печь-ковш» (ПС АПК).

Распределительная сеть напряжением 35 кВ выполнена кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена марки ПвВнг с медной токоведущей жилой (одножильные).

Сеть от трансформаторов ГПП до ЗРУ-35 кВ (линии Л1, Л2 на рис 2.1) выполнена двухцепной кабельной линией с использованием кабелей ПвВнг 1х185 с включением трех параллельных кабелей на фазу с прокладкой их в кабельном канале уложенных в треугольник как показано на рисунке 2.2. Иначе говоря, на одну кабельную линию необходимо 9 одножильных кабелей длиной L1 или L2 (обозначение кабельной линии ПвВнг-3Х3 (1х185)).

Сеть от ЗРУ-35 до подстанций дуговых сталеплавильных печей (ПС ДСП) также выполняется кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена марки ПвВнг с медной токоведущей жилой (линии L3-L6 рис 2.1).

Рис 2.2 Вид прокладки кабелей в земле

2.2 Определение емкостных токов замыкания на землю

Аналитический расчет величины токов замыкания «на землю» в разветвленных сетях не дает большой точности и чаще применяется как вспомогательный метод для получения , например, величин тока по каждому фидеру отдельно или по всей сети. При этом задача разбивается на ряд ступеней, каждая из которых может в последствии корректироваться.

Токи можно рассчитать если располагать емкостью сети, которая зависит от её конструкции и параметров:

В распределительных сетях используют 2 типа кабелей:

1) трехжильные кабели с поясной изоляцией.

2) трехжильные с заземленной металлической оболочкой вокруг каждого провода.

Емкость в плече эквивалентной звезды (рабочая емкость) для нормального режима для кабелей первого типа определяется по следующему уравнению

С_э=С_1э+3С₁₂ (2.1)

Где С_1э-емкость на землю одной фазы; С₁₂-емкость между проводами (междуфазная емкость)

Эти параметры определяются из решения системы уравнений описывающих емкостные связи в многопроводной системе.

Сумма трех статических емкостей на землю составляет 1,5-1,7 емкости эквивалентной звезды, то есть

3С=(1,5-1,7)С_экв ,мкФ/км (2.2)

С=

^.С_экв=(0,5-0,57)С+3(0,5-0,57)С_м, мкФ/км (2.3)

С=(3,0-3,97)С_м , мкФ/км (2.4)

Откуда: См=

С=0,33С См=0,25С мкФ/км

Зарядный ток кабеля определяется следующей зависимостью:

I_зар=

^.ω^.С_экв^.L^.10^-6 (2.5)

Где L-длина кабельной линии, км.

Емкостной ток замыкания на землю

I_c=10^-6

^..ω^.3С^.L=10^{-6 ..}ω^.(1,5-1,7)С_экв^.L , А/км или (2.6)

I_c=U_н^.(272-308)С_экв^.L, А/км (2.7)

Однако, для воздушных ЛЭП можно воспользоваться формулами 2 для расчета емкостных токов замыкания на землю. В качестве примера по формуле (2.2) можно определить емкостной ток для ЛЭП различного напряжения

I_c=

где U_н- номинальное напряжение воздушной ЛЭП, кВ ;

l-длина линии ;

I_c- ток замыкания на землю, А

Появившиеся в настоящее время кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена не охвачены этими справочными таблицами.

Для этих кабелей токи можно рассчитать располагая емкостями С_1э и С_{12 ,} либо определить эти емкости опытным путем.

В кабелях второго типа (с заземленной оболочкой вокруг каждой жилы) нет других емкостей кроме емкостей на землю, которая определяется емкостью как бы цилиндрического конденсатора, определяемого по следующей зависимости:

С=

, мкФ/км (2.8)

где r,R радиус соответственно жилы проводника и экрана; ξ диэлектрическая проницаемость диэлектрика для бумажной изоляции (3,7-4), для полиэтиленовой (3,6-4)

С- емкость, мкФ/км.

Ток замыкания на землю такого кабеля определяется:

I_c=U_н^.√3^.ω^.С^.10^-6, А/км или (2.9)

I_c=U_н^.544^.С^.10^-6, А/км (2.10)

Где С- мкФ/км- удельная емкость фазы на землю.

Значения емкостей для кабелей из СПЭ с различными сечениями жил и номинальными напряжениями представлены в таблице 2.1

Таблица 2.1

Емкость кабеля с изоляцией из СПЭ мкФ/км

Номинальное сечение жилы,мм2	Емкость 1 км кабеля, мкФ
Номинальное напряжение кабеля, кВ
6	6/10	10/10	15	20	35
50	0,28	0,24	0,23	0,20	0,17	0,14
70	0,32	0,27	0,26	0,23	0,19	0,16
95	0,35	0,30	0,29	0,25	0,21	0,18
120	0,38	0,32	0,31	0,27	0,23	0,19
150	0,41	0,35	0,34	0,30	0,26	0,20
185	0,45	0,38	0,37	0,32	0,27	0,22
240	0,51	0,43	0,41	0,35	0,29	0,24
300	0,55	0,47	0,45	0,38	0,32	0,26
400	0,56	0,53	0,50	0,42	0,35	0,29
500	0,62	0,59	0,55	0,47	0,39	0,32
630	0,71	0,67	0,61	0,52	0,43	0,35
800	0,80	0,76	0,68	0,58	0,49	0,40
1000	0,89	0,84	0,73	0,63	0,54	0,45

Кабели с поясной изоляцией, когда три жилы симметрично расположены относительно свинцовой или алюминиевой заземленной оболочки, рассчитываются по методике как ЛЭП и по формуле 2.1

Чаще всего емкость определяют измерением. Для этого достаточно двух измерений. Приложив к выводам определенное напряжение переменного тока и сохраняя условия равновесия, можем получить по измеренному зарядному току эквивалентную емкость

С_э1=С_1е+2С₁₂ (2.11)

Заземлив один из двух проводов, т.е. соединив со свинцовой оболочкой, получим ,что емкость можно измерить

С₁^*= С_1е+ С₁₂ (2.12)

Соединяя два провода вместе и подавая напряжение между ними и свинцовой оболочкой, находим непосредственное значение 2С₁₂. Можно использовать и другие методы измерения.

Сумма трех статических емкостей на землю составляет 1,5-1,7 емкости эквивалентной звезды. Значения емкостей между фазами в кабельных сетях с трехфазными кабелями составляет приблизительно треть емкостей относительно земли С₁₂=1/3С_1е, а для воздушных сетей С₁₂=0,2С_1е.

Для наиболее распространенных трехжильных кабелей с бумажной пропитанной изоляцией значение емкостных токов представлено в таблице 2.2

Если в сети имеются крупные электродвигатели напряжением 6 и 10 кВ, то следует учитывать их собственные емкостные токи. Емкостной ток электродвигателя при внешнем ОЗЗ можно ориентировочно определить по следующим формулам

При U_н=6 кВ I_сд=0,017^.S_ндв (2.13)

При U_н=10 кВ I_сд=0,03^.S_ндв где S_ндв =P_н/(cosφ_н^.η_н)

Таблица 2.2

Значение емкостных токов трехжильных кабелей с бумажной пропитанной изоляцией

Сечение жил кабеля мм2	Сеть 6 кВ		Сеть 10 кВ
	Uн=6кВ	Uн=10кВ
16	0,40	0,35	0,55
25	0,50	0,40	0,65
35	0,58	0,45	0,72
50	0,68	0,50	0,80
70	0,80	0,58	0,92
95	0,90	0,68	1,04
120	1,00	0,75	1,16
150	1,10	0,85	1,30
185	1,25	0,95	1,47
240	1,45	1,10	1,70

Емкостной ток замыкания на землю в трехфазной сети определяется следующим выражением