ИССЛЕДОВАНИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКОВ ОДНОФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ФИЛЬТРА ТОКОВ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается способ ограничения токов однофазного короткого замыкания с помощью электромагнитного фильтра токов нулевой последовательности на ВЛ напряжением 380 В.

Ключевые слова: Короткое замыкание, ударный ток, изоляция, нагрев, быстродействие.

Самый распространенный вид повреждений воздушных линий электропередач напряжением 380 В являются однофазные короткие замыкания, это связанно с замыканием фазного провода на заземленные металлические конструкции (корпуса оборудования, трубы и т. д.). При этом, возникает напряжения прикосновения и шага, создавая большую опасность для людей и животных. Так же появляются сверхтоки, которые становятся причиной возгорания, и как следствия пожаров.

 На данный момент для защиты электрооборудования от однофазных К.З, в большинстве случаев, применяются плавкие предохранители либо автоматические выключатели, устанавливаемые в начале ВЛ. Зона действия таких аппаратов защиты не превышает 100–250 метров от начала ВЛ. Некоторых воздушные линии электрических сетей напряжением 380 В имеют большую протяженность, достигающую 1 километра, и следовательно эффективность работы токовых защит значительно снижается. До того как, вышло 7 издание Правил устройства электроустановок (ПУЭ), основным показателем выбора  плавких предохранителей и автоматических выключателей был коэффициент чувствительности. Минимальное значение коэффициента чувствительности равнялось трем, это полностью соответствовало времени срабатывания защиты с учетом разброса их защитных характеристик, примерно на 80 секунд. В ПУЭ 7-го издания, главной характеристикой выбора аппаратов защиты, стало время срабатывания, оно не должно быть больше 5 секунд для сетей, питающих ВРУ (вводные распределительные устройства), ЩРН, ЩРУ (распределительные щиты) и т. д. К сожалению, на сегодняшний день нет эффективной методики для выбора электрических параметров (которые обеспечивали бы время срабатывания токовых защит не более пяти секунд) и мест размещения автоматических выключателей и плавких предохранителей по длине ВЛ напряжением 380 В. Это указывает на необходимость для создания и усовершенствованию устройств, ограничивающих токи короткого замыкания

Так как токи однофазного короткого замыкания пропорциональны, в том числе сопротивлению нулевой последовательности, то для их ограничения предлагается использовать электромагнитный фильтр токов нулевой последовательности, схема электрическая принципиальная которого приведена на рис.1.

Рисунок 1. Схема подключения  фильтра нулевой последовательности

Для экспериментальной проверки степени ограничения токов однофазного короткого замыкания на физической модели электрической сети были получены осциллограммы фазных токов при КЗ до и после установки электромагнитного фильтра токов нулевой последовательности (рис. 2-7).

Осциллограммы фазных токов до применения электромагнитного фильтра токов нулевой последовательности:

Рисунок 2. Однофазное короткое замыкание фазы А

Рисунок 3. Однофазное короткое замыкание фазы В

Рисунок 4. Однофазное короткое замыкание фазы С

Осциллограммы фазных токов после подключения электромагнитного фильтра токов нулевой последовательности:

Рисунок 5. Однофазное короткое замыкание фазы А

Рисунок 6. Однофазное короткое замыкание фазы В

Рисунок 7. Однофазное короткое замыкание фазы С

Таблица 1.

Таблица данных измерений токов однофазного короткого замыкания

В результате измерений токов короткого замыкания при подключенном фильтре нулевой последовательности мы видим значительное уменьшения (практически в 2 раза) как ударных токов, так и токов однофазного короткого замыкания.

Список литературы:

1. Расчёт коротких замыканий и выбор электрооборудования: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. / И.П. Крючков, Б.Н. Неклепаев, В.А. Старшинов и др. ; под ред. И.П. Крючкова и В.А. Старшинова. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 416 с.
2. Буртаев Ю.В. Теоретические основы электротехники: Учебник / Буртаев Ю.В., Овсянников П.Н. / Под ред. Зайчика М.Ю.; 2-е изд., испр. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2013. – 552 с.
3. Выбор автоматических выключателей : задание и методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Электрические и электронные аппараты» для студентов специальности 140606 «Электрический транспорт» очной и заочной форм обучения / составители : В.М. Руцкий, А.Г. Старикова, Л.В. Сыромятникова. – Самара : СамГУПС, 2008. - 23 с.