Расчет емкостного тока замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

Сети напряжением 6-35 кВ работают преимущественно в режиме с изолированной нейтралью. В нормальном режиме по фазным проводам такой сети протекают токи нагрузки, а также емкостные токи и токи утечки.

Сеть с изолированной нейтралью в нормальном режиме

Емкостные токи обусловлены емкостью фаз относительно земли, а токи утечки – активной проводимостью изоляции. По сравнению с емкостными токами, токи утечки малы и составляют 2-6% емкостных, поэтому при расчетах ими можно пренебречь.

При замыкании на землю одной фазы, например фазы “С”, напряжение нейтрали Un становится равным напряжению поврежденной фазы. Соответсвенно меняется картина распределения токов.

Так как в результате повреждения емкость фазы “С” становится зашунтированной, напряжение Ucn=0 (если пренебречь падением напряжения на продольном сопротивлении ЛЭП), емкостной ток, обусловленный емкостью С становится равным нулю.  

При этом по поврежденной фазе «С» будет протекать емкостной ток замыкания на землю, равный емкостному току неповрежденных фаз

Iз = -(IсА + IсВ).

Знак “-“ говорит от том, что ток направлен в противоположную сторону, то есть к источнику питания, а не от него.

Сеть с изолированной нейтралью при КЗ

Для определения уставок срабатывания токовой защиты от замыкания на землю, необходимости компенсации емкостных токов замыкания на землю, необходимо уметь определять ток замыкания на землю линии.

Расчет емкостного тока замыкания на землю кабельной линии

Для определения емкостного тока замыкания на землю кабельной линии необходимо знать значение емкости жилы кабеля относительно его оболочки С0

Частичные емкости трехжильных кабелей с поясной изоляцией

С12=С13=С23 – емкости между жилами (фазами)

С0 –емкость жилы на оболочку

Согласно [1] емкость жилы кабеля относительно оболочки С0 характеризует работу трехфазной кабельной линии при замыкании на землю и служит для подсчета емкостного тока замыкания на землю.

Емкостной ток замыкания на землю кабельной линии определяется по формуле [1, 2]:

Iз = 3 · ω · Uф · С0 · 10-3, А/км

где: ω = 2 · π · f – угловая частота напряжения сети, с-1 (при частоте сети f=50 Гц, ω=314);
С0 — емкость жилы кабеля относительно оболочки, приводится в справочных данных завода-изготовителя кабельной продукции, мкФ/км.
Uф – фазное напряжение сети, кВ.

Расчет емкостного тока замыкания на землю воздушной линии

Емкостной ток ВЛ может быть приближенно определен по формуле [3]:

Iс.вл = (2,7 ÷ 3,3) · U · l · 10-3, А,

где: U – напряжение сети, кВ (6, 10 или 35 кВ);
l – длина линии, км.

Для линий 6-10 кВ, а также линий 35 кВ без тросов принимается коэффициент 2,7; для линий 35 кВ на деревянных опорах с тросами – 3,3; на металлических опорах с тросами – 3,0.

Емкостный ток двухцепной линии может быть определен по формуле:

Iс.2ц.вл = (1,6 ÷ 1,3) · Iс.вл, А,

где: Iс.вл – емкостный ток одноцепной ВЛ, А

Увеличение емкостного тока сети за счет емкости оборудования подстанций может ориентировочно оцениваться для воздушных и кабельных сетей 6-10 кВ – на 10%, для воздушных сетей 35 кВ – на 12%.

Для кабельных сетей 35 кВ увеличение емкостного тока за счет оборудования подстанций учитывать не следует.

Недостаточная точность аналитического метода определения емкостных токов замыкания на землю и напряжений несимметрии реальных воздушных линий электропередачи определяет применение расчетов только для предварительной оценки параметров проектируемых сетей, а также перед прямыми их измерениями.

Справочные данные по емкостным токам однофазного замыкания на землю кабельных линий

Ниже приведены некоторые данные с каталогов заводов-изготовителей кабельной продукции и различной литературы.

Завод Южкабель, кабели из сшитого полиэтилена [4]

Кабели из сшитого полиэтилена Nexans [5]

Емкостные токи кабельных линий согласно СТП 09110.20.187-09. Методические указания по заземлению нейтрали сетей 6-35 кВ через резистор [3]

Таблица Г.1 – Емкостные токи замыкания на землю кабелей с секторными жилами и поясной изоляцией

Сечение, мм2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 6 кВ Кабели 10 кВ
16 0,37 0,52
25 0,46 0,62
35 0,52 0,69
50 0,59 0,77
70 0,71 0,90
95 0,82 1,00
120 0,89 1,10
150 1,10 1,30
185 1,20 1,40
240 1,30 1,60
300 1,50 1,80

Таблица Г.2 – Емкостные токи замыкания на землю кабелей с бумажной пропитанной изоляцией

Сечение, мм2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 20 кВ Кабели 35 кВ
25 2,0
35 2,2
50 2,5
70 2,8 3,7
95 3,1 4,1
120 3,4 4,4
150 3,7 4,8
185 4,0 5,2

Таблица Г.3 – Емкостные токи замыкания на землю кабелей с пластмассовой изоляцией

Сечение, мм2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 6 кВ Кабели 10 кВ Кабели 35 кВ
25 0,55 1,90 3,30
35 0,60 2,10 3,60
50 0,65 2,30 3,90
70 0,70 2,60 4,50
95 0,75 2,90 4,80
120 0,85 3,20 5,40
150 0,9 3,40 5,70
185 1,00 3,80 6,30
240 1,00 4,50 6,90
300 5,00 7,50
400 5,60 8,10
Примечания:
1) Три жилы кабелей 6кВ имеют общий металлический экран.
2) Каждая жила кабелей 10-35 кВ имеет отдельный металлический экран.

Таблица Г.4 – Емкость кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Сечение, мм2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 6 кВ Кабели 10 кВ Кабели 35 кВ
50 0,43 0,72 2,53
70 0,49 0,82 2,86
95 0,55 0,91 3,19
120 0,58 0,97 3,41
150 0,64 1,07 3,74
185 0,70 1,16 4,07
240 0,77 1,29 4,51
300 0,85 1,41 4,95
400 0,94 1,57 5,50
500 1,04 1,73 6,05
630 1,15 1,92 6,70
800 1,28 2,14 7,47

Литература:

  1. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения/ Под ред. И.А. Баумштейна, С.А. Бажанова. – 3-е изд., перераб. И доп. –М.: Энергоатомиздат, 1989.
  2. РД 34.20.179. Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ.
  3. СТП 09110.20.187-09. Методические указания по заземлению нейтрали сетей 6-35 кВ через резистор.
  4. ЗАО “Завод “Южкабель”. Силовые кабели среднего и высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена.
  5. Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6–35 кВ Nexans.
  6. Библиотечка электротехника, вып. 11(35). Шуин В.А, Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ. –М.: НТФ «Энергопрогресс».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *