Емкостной ток кабеля как рассчитать

Расчет емкостных токов присоединений в сети 6(10) кВ

В данной статье речь пойдет о расчете собственных емкостных токов для различных присоединений в сети 6(10) кВ с изолированной нейтралью.

Как известно через трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП) неповрежденных присоединений протекает собственный емкостной ток.

При однофазном замыкании на землю (ОЗЗ) через ТТНП поврежденного присоединения будет протекать суммарный емкостной ток всех неповрежденных присоединений.

Векторные диаграммы поврежденного и неповрежденного присоединения представлены на рис.1.

Исходя из выше изложенного, защиту от ОЗЗ выполняют отстраиваясь от собственного емкостного тока.

Расчет емкостных токов выполняется для следующих присоединений:

• кабельные линии;
• воздушные линии;
• асинхронные и синхронные электродвигатели;
• генераторы;

Кабельные линии

1. Удельный емкостной ток замыкания на землю для кабельной линии определяется по формуле 7 [Л1, с.6]:

• Uф = Uл/√3 — фазное напряжение сети, В;
• ω = 2Пf = 314 – угловая частота напряжения, (рад/с);
• Сф — емкость одной фазы сети относительно земли (мкФ/км);

1.1 Емкостной ток кабельной линии определяется по формуле 6.4 [Л3, с.215]:

• L – длина кабельной линии, км;
• m – число проводов (кабелей) в фазе линии.

Определить емкостной ток кабельной линии длиной 500 м, выполненный кабелем АПвЭВнг сечением 3х120 мм2 при напряжении сети 10 кВ.

1. Определяем удельный емкостной ток замыкания на землю для кабеля АПвЭВнг сечением 3х120 мм2:

где: Сф = 0,323 мкФ/км — емкость одной фазы сети относительно земли, принимается из технических характеристик кабеля, которые предоставляет Завод-изготовитель, в данном случае значение Сф, принято из приложения 7 таблица 40 «Инструкция и рекомендации по прокладке, монтажу и эксплуатации кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6,10,15,20 и 35 кВ ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод».

Как мы видим результат расчета совпадает со значением таблицы 40.

Если же вы не смогли найти значение Сф, для определения значения удельного емкостного тока можно воспользоваться таблицей из [Л2, с.141].

2. Определяем емкостной ток кабельной линии, учитывая длину линии:

Воздушные линии

Емкостной ток для воздушной линии 6-35 кВ определяется по формуле представленной в [Л2, с.142]:

• Uн – номинальное напряжение сети (6 или 10 кВ), кВ;
• L –длина воздушней линии, км;
• m – число проводов (кабелей) в фазе линии.

Синхронные и асинхронные электродвигатели

Собственный емкостной ток синхронных и асинхронных двигателей определяется по формуле 6.3 [Л3, с.215] и выражеться в амперах:

• fном. – номинальная частота сети, Гц;
• Сд – емкость фазы статора, Ф;
• Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, В.

Емкость фазы статора Сд принимается по данным завода-изготовителя. Если же данные значения отсутствуют, можно воспользоваться следующими приближенными формулами [Л3, с.215]:

• для неявнополюсных СД и АД с короткозамкнутым ротором:

• Sном. – номинальная полная мощность электродвигателя, МВА;
• Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, кВ.
• для остальных электродвигателей:

• Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, В;
• nном. – номинальная частота вращения ротора, об/мин.

Турбогенераторы и гидрогенераторы

Собственный емкостной ток при замыкании одной фазы на землю турбогенераторов и гидрогенераторов определяется по той же формуле 6.3 [Л3, с.215], что синхронные и асинхронные двигатели, см. [Л4, с.48].

Емкость фазы статора Сд по отношению к землю для турбогенераторов и гидрогенераторов, определяется по тем же формулам, что и для двигателей, согласно [Л4, с.48].

В таблице 3 [Л4, с.48] проводиться значения емкостных токов при замыкании одной фазы на землю для некоторых типов турбогенераторов и гидрогенераторов. Особое внимание обратите на последние 2 столбца таблицы.

1. РД 34.20.179 Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ — 1993 г.
2. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М.А. Шабад -2003 г.
3. Корогодский В.И., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ, 1987 г.
4. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 01. Защита генераторов, работающих на сборные шины.
5. СТО ДИВГ-058-2017. Расчет токов коротких замыканий и замыканий на землю в распределительных сетях. Методические указания. 2017г.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» и «PayPal» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

В этой статье, я хотел бы рассказать какие нужно предусматривать защиты для силовых трансформаторов.

Часто инженерам для проверки отключающей способности защитных аппаратов (автоматические выключатели.

Содержание 1. Общая часть2. Данные для расчета3. Токовая отсечка4. Защита от асинхронного режима (потери.

В данной статье я хотел бы рассказать как нужно выбирать указательные реле РЭУ-11 в схемах вызывной.

В данной статье речь пойдет о токах к.з. которые нужно рассчитывать в сети напряжением до 1000 В. Как правило.

Отлчиная статья. Благодарю

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Источник

Расчет емкостного тока сети

В электротехнике существует такое понятие как емкостный ток, более известный в качестве емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях. Данное явление возникает при повреждении фазы, в результате чего возникает так называемая заземляющая дуга. Для того чтобы избежать серьезных негативных последствий, необходимо своевременно и правильно выполнять расчет емкостного тока сети. Это позволит уменьшить перенапряжение в случае повторного зажигания дуги и создаст условия для ее самостоятельного угасания.

Что такое емкостный ток

Емкостный ток возникает как правило на линиях с большой протяженностью. В этом случае земля и проводники работают аналогично обкладкам конденсатора, способствуя появлению определенной емкости. Поскольку напряжение в ЛЭП обладает переменными характеристиками, это может послужить толчком к его появлению. В кабельных линиях, напряжением 6-10 киловольт, его значение может составить 8-10 ампер на 1 км протяженности.

В случае отключения линии, находящейся в ненагруженном состоянии, величина емкостного тока может достигнуть нескольких десятков и даже сотен ампер. В процессе отключения, когда наступает момент перехода тока через нулевое значение, напряжение на расходящихся контактах будет отсутствовать. Однако, в следующий момент вполне возможно образование электрической дуги.

Если значение емкостного тока не превышает 30 ампер, это не приводит к каким-либо серьезным повреждениям оборудования в зоне опасных перенапряжений и замыканий на землю. Электрическая дуга, появляющаяся на месте повреждения, достаточно быстро гаснет с одновременным появлением устойчивого замыкания на землю. Все изменения емкостного тока происходят вдоль электрической линии, в направлении от конца к началу. Величина этих изменений будет пропорциональна длине линии.

Для того чтобы уменьшить ток замыкания на землю, в сетях, напряжением от 6 до 35 киловольт, осуществляется компенсация емкостного тока. Это позволяет снизить скорость восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашения дуги. Кроме того, снижаются перенапряжения в случае повторных зажиганий дуги. Компенсация выполняется с применением дугогасящих заземляющих реакторов, имеющих плавную или ступенчатую регулировку индуктивности.

Настройка дугогасящих реакторов выполняется в соответствии с током компенсации, величина которого равна емкостному току замыкания на землю. При настройке допускается использование параметров излишней компенсации, когда индуктивная составляющая тока будет не более 5 ампер, а степень отклонения от основной настройки – 5%.

Выполнение настройки с недостаточной компенсацией допустимо лишь в том случае, когда мощность дугогасящего реактора является недостаточной. Степень расстройки в этом случае не должна превышать 5%. Главным условием такой настройки служит отсутствие напряжения смещения нейтрали, которое может возникнуть при несимметричных емкостях фаз электрической сети – при обрыве проводов, растяжке жил кабеля и т.д.

Для того чтобы заранее предупредить возникновение аварийных ситуаций и принять соответствующие меры, необходимо рассчитать емкостный ток на определенном участке. Существуют специальные методики, позволяющие получить точные результаты.

Пример расчета емкостного тока сети

Значение емкостного тока, возникающего в процессе замыкания фазы на землю, определяется лишь величиной емкостного сопротивления сети. По сравнению с индуктивными и активными сопротивлениями, емкостное сопротивление обладает более высокими показателями. Поэтому первые два вида сопротивлений при расчетах не учитываются.

Образование емкостного тока удобнее всего рассматривать на примере трехфазной сети, где в фазе А произошло обычное замыкание. В этом случае величина токов в остальных фазах В и С рассчитывается с помощью следующих формул:

Модули токов в этих фазах I_в и I_с, учитывая определенные допущения С = С_А = С_В = С_С и U = U_А = U_В = U_С можно вычислить при помощи еще одной формулы: Значение тока в земле состоит из геометрической суммы токов фаз В и С. Формула целиком будет выглядеть следующим образом: При проведении практических расчетов величина тока замыкания на землю может быть определена приблизительно по формуле: , где U_ср.ном. – является фазным средненоминальным напряжением ступени, N – коэффициент, а l представляет собой суммарную длину воздушных и кабельных линий, имеющих электрическую связь с точкой замыкания на землю (км). Оценка, полученная с помощью такого расчета, указывает на независимость величины тока от места замыкания. Данная величина определяется общей протяженностью всех линий сети.

Как компенсировать емкостные токи замыкания на землю

Работа электрических сетей, напряжением от 6 до 10 киловольт, осуществляется с изолированной или заземленной нейтралью, в зависимости от силы тока замыкания на землю. Во всех случаях в схему включаются дугогасящие катушки. Нейтраль заземляется с помощью дугогасящих катушек, для того чтобы компенсировать токи замыкания на землю. Когда возникает однофазное замыкание на землю, работа всех электроприемников продолжается в нормальном режиме, а электроснабжение потребителей не прерывается.

Значительная протяженность городских кабельных сетей приводит к образованию в них большой емкости, поскольку каждый кабель является своеобразным конденсатором. В результате, однофазное замыкание в подобных сетях, может привести к увеличению тока на месте повреждения до нескольких десятков, а в некоторых случаях – и сотен ампер. Воздействие этих токов приводит к быстрому разрушению изоляции кабеля. Из-за этого, в дальнейшем, однофазное замыкание становится двух- или трехфазным, вызывая отключение участка и прерывая электроснабжение потребителей. В самом начале возникает неустойчивая дуга, постепенно превращающаяся в постоянное замыкание на землю.

Когда ток переходит через нулевое значение, дуга сначала пропадает, а затем появляется вновь. Одновременно на неповрежденных фазах возникает повышение напряжения, которое может привести к нарушению изоляции на других участках. Для погашения дуги в поврежденном месте, необходимо выполнить специальные мероприятия по компенсации емкостного тока. С этой целью к нулевой точке сети подключается индуктивная заземляющая дугогасящая катушка.

Схема включения дугогасящей катушки, изображенная на рисунке, состоит из заземляющего трансформатора (1), выключателя (2), сигнальной обмотки напряжения с вольтметром (3), дугогасящей катушки (4), трансформатора тока (5), амперметра (6), токового реле (7), звуковой и световой сигнализации (8).

Конструкция катушки состоит из обмотки с железным сердечником, помещенной в кожух, наполненный маслом. На главной обмотке имеются ответвления, соответствующие пяти значениям тока для возможности регулировки индуктивного тока. Один из выводов включается в нулевую точку обмотки трансформатора, соединенной звездой. В некоторых случаях может использоваться специальный заземляющий трансформатор, а соединение вывода главной обмотки осуществляется с землей.

Таким образом, для обеспечения безопасности выполняется не только расчет емкостного тока, но и проводятся мероприятия по его компенсации с помощью специальных устройств. В целом это дает хорошие результаты и обеспечивает безопасную эксплуатацию электрических сетей.

Источник