Решение противоречия в заземлении дугогасительной катушки: применение демпфирующего резистора и стратегии настройки

Точки противоречия

В автоматических дугогасительных катушках точность регулировки высока, остаточный ток мал, и работа происходит близко к резонансной точке.

В системе заземления с автоматическим отслеживанием дугогасительной катушки необходимо учитывать два фактора:

• При нормальных условиях работы долговременное смещение напряжения нейтральной точки не должно превышать 15% номинального фазного напряжения системы;

• При возникновении замыкания на землю остаточный ток должен быть малым для облегчения гашения дуги.

Как требования к настройке системы заземления с дугогасительной катушкой, необходимо обеспечить, чтобы смещение напряжения нейтральной точки при нормальной работе не превышало 15% номинального фазного напряжения, а также сделать степень детюнинга как можно меньшей. Это явно противоречиво.

Точки решения

В настоящее время для разрешения этого противоречия в цепь автоматической компенсационной дугогасительной катушки подключается демпфирующий резистор.

При нормальной работе электросети, благодаря наличию демпфирующего резистора, коэффициент демпфирования d резонансной цепи значительно увеличивается. Даже если степень детюнинга равна 0, смещение напряжения нейтральной точки может быть практически контролируемо в пределах, установленных нормативами.

При возникновении замыкания на землю в электросети демпфирующий резистор шунтируется, что позволяет хорошо компенсировать остаточный ток, практически решая противоречие между малым остаточным током и чрезмерным смещением напряжения нейтральной точки за пределами установленного диапазона.

Для предотвращения перенапряжения из-за последовательного резонанса добавляется демпфирующий резистор в цепь заземления дугогасительной катушки, чтобы подавить возникновение перенапряжения из-за резонанса, обеспечивая, что смещение напряжения нейтральной точки при нормальной работе системы не превышает 15% фазного напряжения.

Точки анализа

При нормальной работе электросети эквивалентная цепь нулевой последовательности сети, заземленной через дугогасительную катушку, представляет собой резонансную цепь, как показано на следующем рисунке. На рисунке L и gₗ — индуктивность и эквивалентная проводимость дугогасительной катушки; C и g — емкость и проводимость сети по отношению к земле; U₀₀ — несимметричное напряжение.

Смещение напряжения нейтральной точки, выведенное из приведенного выше рисунка, составляет:

Для выполнения требований нормативов часто используется метод увеличения степени детюнинга ν, чтобы система находилась далеко от резонансной точки. Однако, как видно из приведенной выше формулы, кроме увеличения степени детюнинга ν, можно также использовать метод увеличения коэффициента демпфирования d. Подключение демпфирующего резистора параллельно или последовательно с дугогасительной катушкой направлено на увеличение коэффициента демпфирования сети, что приводит к снижению смещения напряжения нейтральной точки U₀. При возникновении замыкания на землю в сети, шунтирование демпфирующего резистора позволяет хорошо компенсировать остаточный ток.

Ключевые моменты для внимания

Для добавления демпфирующего резистора можно использовать формы подключения резистора последовательно с цепью дугогасительной катушки или параллельно на вторичной стороне дугогасительной катушки. При возникновении однофазного замыкания на землю в системе напряжение нейтральной точки возрастает, а ток нейтральной точки увеличивается. Когда ток превышает заданное значение, демпфирующий резистор следует быстро шунтировать, чтобы избежать его перегорания. Когда система возвращается к нормальному состоянию, точку шунтирования демпфирующего резистора следует своевременно отключить, чтобы резистор снова был подключен последовательно к цепи дугогасительной катушки. В противном случае, из-за отсутствия демпфирующего резистора, система может испытывать перенапряжение из-за резонанса.