Перенапряжения при дуговых замыканиях на землю
Дуговые замыкания на землю являются самым распространенным видом повреждения в сетях напряжением 6—35 кВ. Нарушение изоляции в любой точке сети вызывает замыкание на землю. Характер замыкания может быть различен и зависит от условий в месте замыкания, величины емкостного тока и параметров сети. На практике замыкания делят на три вида: металлическое замыкание, замыкание через устойчивую дугу или через перемежающуюся дугу. В случае устойчивого горения дуги в месте замыкания, как и при металлическом замыкании, кратность перенапряжений невелика (2,4 Uф) и обусловлена переходным процессом в момент замыкания.
Перемежающаяся дуга является своего рода коммутатором, замыкания и размыкания которого приводят к перенапряжениям. Их образование в сети с изолированной нейтралью обусловлено тем, что после погасания дуги на неповрежденных фазах остаются заряды, которые, распределяясь по всей сети, повышают ее потенциал относительно земли, и на него накладывается рабочее напряжение. В результате на поврежденной фазе происходит повышение напряжения, которое вызывает повторное зажигание дуги.
Максимальная величина перенапряжений может доходить до 3,2 Uф, однако это возникает редко, поскольку требует совпадения ряда условий (открытая дуга при сильном ветре, дуга в масле, дуга в узкой щели). Длительность предельных перенапряжений (как правило, не более 2—3 с) также ограничена, потому что после серии последовательных зажиганий дуга окончательно обрывается либо, прожигая изоляцию, переходит в устойчивую.
Максимальные кратности перенапряжений практически не зависят от номинального напряжения сети и величины емкостного тока.
Характерными особенностями перенапряжений при перемежающейся дуге являются их значительная длительность по сравнению с другими видами коммутационных перенапряжений, а также то, что они охватывают всю сеть данного напряжения.
В сетях с изолированной нейтралью указанный вид перенапряжений не представляет опасности для оборудования с нормальной изоляцией. Для вращающихся машин уровень дуговых перенапряжений лежит выше профилактических эксплутационных, но ниже заводских испытательных. Поэтому возможны повреждения машин при дуговых замыканиях.
Косинусные конденсаторы, соединенные, как правило, в треугольник или звезду с изолированной нейтральной точкой, увеличивают межфазную емкость и тем самым снижают уровень перенапряжений.
Наличие в сети токоограничивающих реакторов (особенно сдвоенных) вызывает увеличение значений перенапряжений при дуговых замыканиях. Это обусловлено протеканием емкостных токов сети к месту замыкания через индуктивность реактора. Увеличение значений перенапряжений зависит от емкости сети и мощности токоограничивающих реакторов и в среднем на 20—30 % больше, чем без реакторов.