133
θ
, °С
d
, мм
Предел температуры канала
пробоя, при котором
зажигается дуга
t =
6
c
i
t =
60
c
i
t =
240
c
i
Рис. 1 – Зависимость температуры
θ
в канале пробоя от диаметра канала
пробоя
d
в различные моменты времени
t
i
Из рис. 1 можно видеть, что температура в канале
пробоя
θ
в значительной степени определяется диаметром
канала пробоя
d
. Снижение температуры в канале пробоя
замедляется с увеличением диаметра канала, начиная со
значений
~
2,0 мм. Использование величины
d
= 2,0 мм
позволит в перспективе исследовать нагрев кабельной ЛЭП
при ОЗЗ различных типов (как дуговых, так и через
переходное активное сопротивление), так как находится на
границе между этими двумя типами однофазного
повреждения (согласно [10], температура дуги на
поверхности
металлических
электродов
равна
2000…3000°С, а в дуговом столбе температура может
находиться в пределах от 5000 до 8000°С).
В ходе исследования было также установлено, что
температура неповрежденной при ОЗЗ фазы не зависит от
диаметра канала пробоя
d
, а определяется только мощностью,
выделяющейся в месте пробоя изоляции.
C.
О действующем значении тока ОЗЗ в сети с
резонансно-заземленной нейтралью
В рамках имитационного моделирования исследуются
сети с ёмкостными токами 50 А и 100 А (средние значения
ёмкостных токов двух секций 6 кВ).
На рис. 2 приведена комплексная схема замещения для
расчёта тока ОЗЗ при наличии определенного количества
высших гармонических составляющих в напряжении
источника питания. Принимаем, что в токе устойчивого ОЗЗ
присутствуют 5, 7, 11 и 13 гармонические составляющие;
соотношение между напряжениями источника питания,
обуславливающими данные составляющие в токе ОЗЗ,
соответствует нормально допустимым уровням по ГОСТ
32144―2013 (т. е. для 5, 7, 11, 13-й гармоник данное
соотношение составляет 4:3:2:2).
R
пер
C
0Σ
i
озз
u
(
t
)
вгΣ
Рис. 2 – Комплексная схема замещения для расчёта тока устойчивого ОЗЗ в
условиях компенсации ёмкостной составляющей 50 Гц и наличия высших
гармонических составляющих:
C
0Σ
– суммарная ёмкость нулевой
последовательности внешней сети;
R
пер
– переходное сопротивление в месте
ОЗЗ;
u
вгΣ
– сумма ЭДС высших гармонических составляющих в
эквивалентном источнике питания
Значение
тока
в
месте
ОЗЗ
определяется
геометрической суммой токов всех исследуемых
гармонических составляющих:
2
2
ОЗЗ
2
5,7,11,13
5,7,11,13
2
,
1
N
N
k
k
i
i
U
I
I
q
k
=
=
=
=
+
(1)
где
U
k
– действующее значение
k
-й гармонической
составляющей в напряжении источника питания,
q
=
R
пер
/
Х
СΣ
– отношение переходного сопротивления в месте
ОЗЗ
к
ёмкостному
сопротивлению
нулевой
последовательности внешней сети при частоте 50 Гц
(достигает значения 2,5 согласно [11]).
Мощность, выделяющаяся в месте пробоя, равна:
2
проб ОЗЗ пер
.
P I R
=
(2)
На рис. 3 и 4 приведены зависимости
P
проб
=
f
(
q
); при
исследованиях было принято в качестве базового значение
мощности, соответствующее экстремуму вышеуказанной
функции.
P
, Вт
проб
СΣ
Х
R
пер
q =
2
1
Рис. 3 – Зависимость мощности, которая выделяется в канале пробоя от
относительной величины переходного сопротивления в месте ОЗЗ
q
=
R
пер
/
X
CΣ
(доля высших гармоник в токе металлического ОЗЗ равна 20%):
1 –
I
СΣ
= 50 А; 2 –
I
СΣ
= 100 А
P
, Вт
проб
СΣ
Х
R
пер
q =
2
1
Рис. 4 – Зависимость мощности, которая выделяется в канале пробоя от
относительной величины переходного сопротивления в месте ОЗЗ
q
=
R
пер
/
X
CΣ
(доля высших гармоник в токе металлического ОЗЗ равна 50%):
1 –
I
СΣ
= 50 А; 2 –
I
СΣ
= 100 А
IV.
Р
ЕЗУЛЬТАТЫ
В таблице I приведены результаты расчёта температуры в
канале пробоя
θ
кан
и времени
Т
перех
достижения температуры
неповрежденной фазы значения 200°С (время перехода ОЗЗ в
междуфазное КЗ) кабельной ЛЭП 6 кВ при устойчивом ОЗЗ
через
переходное
сопротивление,
соответствующее
различным мощностям в месте пробоя
P
проб
, при среднем
(20%) и максимальном (50%) уровне высших гармоник в токе
замыкания на землю.
