УСТАНОВИВШИЕСЯ ТОКИ И НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ОДНОФАЗНЫЗ ЗАМЫКАНИЯХ НА ЗЕМЛЮ

В сетях переменного тока при нормальной работе, наряду с рабочими токами нагрузки по фазам проходят токи обусловленные емкостями фаз по отношению к земле. При этом распределенные емкости фаз могут быть заменены сосредоточенными емкостями С_А, С_В, С_с, напряжения фаз по отношению к земле равны соответствующим фазным напряжениям U_A, U_B, U_C, относительно нейтрали системы. Векторы фазных напряжений образуют симметричную звезду, в результате напряжение нейтрали системы по отношению к земле равно нулю, а через сосредоточенные емкости протекают равные по величине токи, опережающие соответствующие напряжения на 90⁰, то есть

. (2.29)

аналогично для , , геометрическая сумма этих токов равна нулю, поэтому ток в земле отсутствует.

При замыкании на землю, например фазы А (рис. 2.15), напряжения фаз относительно земли изменяются, а по отношению к нейтрали останутся такими же. Таким образом ; ; ; . В итоге напряжение неповрежденных фаз В и С по отношению к земле повышается в раза, то есть повышается до междуфазного. Одновременно с изменением фазных напряжений изменяются и полные фазные токи. Токи неповрежденных фаз и , будут замыкаться через точку К₁ и поврежденную фазу, образуя ток:

, (2.30)

где U_ф – фазное напряжение сети.

Для практических расчетов тока в точке (А) могут служить упрощенные формулы:

для воздушных линий ; (2.31)

для кабельных линий , (2.32)

где U, кВ – линейное напряжение; l, км – длина электрической сети; С_уд, мкФ/м – удельная емкость жилы кабеля по отношению к оболочке.

Вследствие нарушении симметрии и баланса емкостных токов и фазных напряжений появляются составляющие нулевой последовательности: напряжение U_0к и ток I₀, которые могут быть определены по следующим выражениям:

, (2.33)

, (2.34)

где U_н – напряжение, которое имела поврежденная фаза по отношению к земле в нормальном режиме и равно напряжению нейтрали.

Токи, возникающие под действием U_0к, замыкаются через емкости фаз относительно земли, токи нулевой последовательности всех фаз равны между собой и вычисляются следующим образом:

(2.35)

Таким образом, ток замыкания на землю в месте повреждения

. (2.36)

ток I₀ в обмотках генератора будет отсутствовать, так как нулевая точка генератора изолирована, и сумма токов в фазах генератора равна нулю.

На рис. 2.16 показана схема сети в однофазном исполнении, состоящая из трех линий. При повреждении в точке К₁, через место повреждения проходит ток , обусловленный не только емкостью поврежденной линии С₀₁, но и емкостями неповрежденных линий С₀₂, С₀₃, то есть

. (2.37)

Таким образом от шин неповрежденной линии направляется ток нулевой последовательности , величина которого определяется емкостью всех неповрежденных линий.

(2.38)

В случае замыкания на землю на 2Л или 3Л линиях по 1Л к шинам будет протекать ток , если , то на 1Л может быть использована токовая защита нулевой последовательности.