Розділ 2
ОБГРУНТУВАННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ПРОЦЕСІВ В захисному заземленні та
зануленні
2.1 Визначення параметрів струму у захисних колах
На швидкість зміни електричних характеристик приєднувального вузла захисних
провідників, крім агресивних чинників атмосфери, впливає і проходження струму
від зовнішнього джерела. Як показано у п.1.1.2, у найбільшій мірі на
електрохімічну корозію елементів системи занулення впливає проходження струму
при одночасному заземленні та зануленні обладнання. Причиною проходження струму
по нульовим захисним та заземлювальним провідникам є низька якість
електроенергії, а саме, несинусоїднісь напруги, наявність у мережі напруги
нульової послідовності та проходження частини робочого струму однофазних
навантажень.
Відхилення форми кривої напруги у сільських розподільчих мережах напругою 0.4
кВ пов’язане з використанням на виробництві та у побуті значної кількості
тиристорних пускачів, люмінісцентних ламп та іншого навантаження, яке має
нелінійну вольт-амперну характеристику. Крім того, електрична енергія від
моменту виробітку до моменту споживання у мережах 0.38/0.22 кВ проходить 5-7
трансформацій, що також негативно впливає на форму кривої напруги. Якщо форма
кривої напруги несинусоїдна, то таку криву можна представити у вигляді суми
гармонік, серед яких найбільше проявляються непарні гармоніки, а серед непарних
- гармоніки, кратні числу три. Ці гармоніки у всіх фазах тотожні і утворюють
систему напруг нульової послідовності. Отже при з’єднанні джерела живлення та
навантаження за схемою зірка з нульовим проводом, по ньому протікатиме струм
In, рівний сумі струмів усіх гармонік з порядковим номером, кратним числу 3:
(2.1)
де I3m, I9m, I15m - амплітудні значення сили струму відповідно 3-ї, 9-ї та 15-ї
гармонік.
У мережі із глухо заземленим режимом нейтралі де виконані повторні заземлення
нульового проводу струм нульової послідовності проходить одночасно по двох
паралельних гілках: по нульовому проводу та землі. Отже при одночасному
заземленні та зануленні обладнання фактично відбувається додаткове повторне
заземлення нульового проводу і по заземленню також протікатимуть струми вищих
гармонік, серед яких найбільш виражений з частотою 150 Гц. Надалі для
полегшення розрахунків розглянемо простіший випадок: присутня лише третя
гармоніка струму. Амплітудне і діюче значення цього струму визначатиметься
ступенем несинусоїдності напруги, яка згідно з ГОСТ 13109-97, характеризується
коефіцієнтом несинусоїдності напруги КнсU, який визначається за формулою:
(2.2)
де Uі - величина діючого значення напруги ітої гармоніки, В;
U1 - напруга основної гармоніки 50 Гц, В;
Uн - номінальна напруга мережі, В.
Сила струму третьої гармоніки, яка обумовлена несинусоїдністю напруги живлення,
визначатиметься за формулою:
(2.3)
де Rзн, Rз, Rн – опори, відповідно, заземлення нейтралі, заземлення обладнання
та нульового провідника, Ом;
Відповідно сила струму третьої гармоніки по заземленню I3, А складатиме:
(2.4)
Дослідженнями якості напруги у сільських розподільчих мережах [47] було
встановлено, що значення КнсU протягом робочої зміни знаходиться у діапазоні
0,8…2%, і взагалі не перевищує нормованих державним стандартом
4 %. Проте незначна частина сільських електромереж розподільчої напруги
10 кВ підключена до тягових підстанцій електрифікованих залізниць, де якість
електроенергії нижча і значення КнсU складає 4 … 15% [48].
Згідно ПУЭ, 6 §1.7.62, опір заземлювальних пристроїв електроспоживачів, що
діють у мережі із глухо заземленою нейтралю з лінійною напругою 0.38 кВ, у
сукупності з повторними заземленнями нульового проводу мережі при питомому
опорі ґрунту с Ј 100 Ом/м не повинен перевищувати 4 Ом. При цьому виміри опору
заземлювальних пристроїв потрібно проводити при найбільш несприятливих умовах
навколишнього середовища: максимальному висиханні ґрунту влітку чи найбільшому
промерзанні взимку. Відповідно, протягом більшої частини року опір заземлення
має бути меншим.
Також необхідно відмітити, що у приміщеннях тваринницьких ферм, для захисту
тварин від враження електричним струмом, як правило, використовують природні
заземлювачі - залізобетонні фундаменти будов, трубопроводи і т. ін. При
виконанні обов'язкового повторного заземлення нульового проводу в місці його
вводу до будівлі ферми також можуть використовуватись ті самі природні
заземлювачі, в цьому випадку величина опору заземлення буде мати один порядок з
опором нульового провідника.
При існуючій якості електроенергії у переважній більшості сільських
електромереж сила струму третьої гармоніки по заземленню може складати біля 0,5
А.
Через приєднувальний вузол нульових захисних та заземлювальних провідників,
крім струму вищих гармонік, протікатиме і струм основної гармоніки, обумовлений
нерівномірністю навантаження фаз мережі. Ця ситуація характерна для сільських
електромереж. Нерівномірність навантаження обумовлена застосуванням великої
кількості однофазних електроприймачів, які приєднані до різних фаз мережі. Хоч
однофазне навантаження намагаються рівномірно розподілити по фазах мережі,
проте його вмикання та вимикання носить випадковий характер. Це призводить до
того, що струми по різних фазах мережі різні, а геометрична сума струмів трьох
фаз мережі не дорівнює нулю і завдяки цьому з'являється струм основної
гармоніки по нульовому проводу. За рахунок падіння напруги у нульовому проводу
між ним та землею з'явиться різниця потенціалів, яка названа напругою нульової
послідовності. При одночасному заземленні та зануленні обладнання, яке діє у
мережі із глухо заземленим режимом нейтралі, утворюється додатковий шлях
проходженню с
- Киев+380960830922