Малі струми КЗ на землю дозволяють знизити і вимоги до заземлюючих пристроїв. Наявність всього трьох проводів і режимів роботи мережі зі надструми тільки при міжфазних замикань між ними дозволяє спростити і пристрої РЗА. Досить встановити два трансформатора струму для реєстрації будь-яких замикань між фазами. Традиційно вони ставляться в фази «А» і «С».
Недоліки мережі з ізольованою нейтраллю. Але за простоту завжди доводиться платити. Мережа з ізольованою нейтраллю допускає роботу з землею на одній фазі тривалий час. Але при цьому фазні напруги стають рівні лінійним. Це відбувається на двох, що залишилися без замикання на землю фазах.
Для того, щоб електрообладнання витримувало цей режим, воно спочатку розраховується на лінійну напругу мережі. Але і цього виявляється замало. Завжди існують ділянки з ослабленою ізоляцією, на які різке підвищення напруги може подіяти згубно. Виникає подвійне замикання, струм його зростає. Нерідко у випадках КЗ на землю в мережі з ізольованою нейтраллю відбуваються пошкодження електрообладнання в місцях, досить далеких від місця КЗ.
Додамо до цього і той факт, що при замиканнях, що відбуваються через дугу, регулярно згасає в момент переходу синусоїдальної напруги через нуль, фазна напруга зростає далеко не в корінь з трьох раз. Воно стає більше лінійного. Вважається, що в цих випадках напруга може підскакувати в 2,5 рази, і навіть більше.
Ще один недолік, пов'язаний з замиканнями на землю: в трансформаторах напруги при цьому відбуваються ферорезонансні процеси. Це призводить до виходу їх з ладу за рахунок перегріву первинної обмотки резонансними струмами, у багато разів перевищують номінальний. З цими процесами борються, ускладнюючи конструкцію ТН і їх ланцюгів, але стовідсоткового захисту поки досягти не вдається.
Ємнісні струми замикання на землю. Але і струми замикання на землю не завжди бувають такими вже й невеликими. За рахунок чого вони утворюються? Адже очевидного шляху для їх поширення немає - нейтраль-то ізольована.
Струми витоку на землю в мережі з ізольованою нейтраллю, на відміну від глухозаземленной, носять ємнісний характер. Вони є завжди, найбільша їх величина - у кабельних та повітряних ліній електропередачі. Тому виходить, що в еквівалентній схемі трифазної мережі з ізольованою нейтраллю між кожною з фаз і землею включений конденсатор. Чим більше в мережі кабельних ліній, тим більше ємність цього конденсатора.
При КЗ на землю однієї з фаз її ємність випадає із загальної картини. Але в точці замикання вона через землю і еквівалентні ємності з'єднується з іншими фазами мережі. Через цей ланцюг і протікає струм замикання, що носить ємнісний характер.
Струм цей можна розрахувати, і навіть виміряти. При перевищенні ним певних значень замикання вже не буде таким нешкідливим, його дія буде досить руйнівним.
Компенсація ємнісних струмів. При перевищенні ємнісними струмами замикання на землю величин, зазначених в таблиці, мережа повинна бути забезпечена установками компенсації.
Установка компенсації ємнісних струмів складається з двох елементів. Перший з них - трансформатор, завдання якого - виділити з трифазної мережі потенціал нейтрали. Це майже звичайний силовий трансформатор. у якого первинна обмотка з'єднана в зірку з нульовим виводом. Нейтраль зірки з'єднується з землею через дугогасні котушку.
Друге її назва - котушка Петерсона. Вона буває також схожа на силовий трансформатор з маслонаповнених баком, а іноді має і іншу конструкцію. Але основна її особливість в тому, що її індуктивність регулюється, плавно або східчасто.
При відсутності замикання струм через котушку мінімальний. Попередньо її налаштовують в резонанс із загальною ємністю мережі. На пристроях із ступінчастим регулюванням це виконується досить наближено і грубо. Якщо сумарне опір місткості мережі більше, ніж індуктивний опір котушки, цей режим роботи називається недокомпенсацією. Якщо ситуація протилежна - перекомпенсацією. Режим з перекомпенсацією для електроустановок найбільш прийнятний.
Але опір місткості мережі постійно змінюється в залежності від підключених до неї кабельних ліній. В результаті режим установки компенсації вимагає постійного коректування. Найбільш ефективним є застосуванням плавного регулювання індуктивності котушки Петерсона. Він проводиться за рахунок зміни зазору в її муздрамтеатрі за допомогою спеціального електроприводу. За цим стежить автоматика.
Крім основного електрообладнання до складу установки компенсації ємнісних струмів, входять і допоміжні елементи. Це трансформатор струму, службовець для виміру струму замикання на землю, спеціальна обмотка для виділення 3Uo.
Робота установки компенсації. При замиканні на землю в точку КЗ тече ємнісний струм мережі. При наявності установки компенсації туди ж відправляється і струм через дугогасні котушку. У точці КЗ вони взаємно компенсують один одного, знижуючи або зводячи до мінімуму ток в пошкодженій фазі.
При цьому дугове замикання при переході синусоїдальної напруги КЗ через нуль гасне. Для її повторного запалювання напруги виявляється недостатньо. Так мінімізуються всі шкідливі впливи замикання на землю на всю мережу цілком.
Складової струму, що залишилася нескомпенсованих, досить для спрацьовування земляного захисту приєднання. Проте, її рано вводити на безумовне відключення лінії, так як помилки в діях захисту все ж трапляються.
Щоб зробити роботу ОЗЗ максимально ефективною. сучасні котушки Петерсона містять в своєму складі резистор із заздалегідь розрахованої величиною опору. У момент замикання контактором він підключається в ланцюг котушки на обмежений час, достатню для спрацьовування захисту. Так нейтраль короткочасно набуває резистивне заземлення.
За рахунок введення активної складової струму замикання на землю виникає збій тільки лінії, живить КЗ.
Недоліки мережі з компенсованою нейтраллю. Основний недолік, пов'язаний із застосуванням установок компенсації, як не дивно, випливає з їхньої людської гідності. Знижуючи величину ємнісного струму, вони мінімізують пошкодження в точці КЗ і не дають йому розвинутися до міжфазного.
Якщо мова про кабельної лінії, то знайти потім це пошкодження досить складно.
До того ж компенсована нейтраль не виліковує повністю мережі з ізольованою нейтраллю від їх власних недоліків, описаних вище.
Рекомендуйте цю статтю іншим!