В системах с малым-током и заземлением наиболее распространенным типом являются одно-фазные-замыкания на-землю. В отличие от систем с глухим заземлением, эти повреждения создают очень небольшой ток короткого-замыкания, поэтому защитные реле не срабатывают немедленно. Линия может продолжать работать при неисправности в течение часа-двух. Эта способность преодолевать неполадки часто дает пользователям ложное чувство безопасности. Но если вы работаете в точном производстве, центрах обработки данных, тестировании микросхем или новом энергетическом оборудовании, такого рода неисправности требуют серьезного внимания.
Как только одна фаза заземляется, напряжение на двух неповрежденных фазах возрастает до полного линейного-до-уровня линии-1,732 раза по сравнению с нормальным фазным напряжением. В системе 10 кВ фазное напряжение при нормальных условиях составляет чуть менее 6 кВ. После повреждения напряжение этих двух фаз подскочило почти до 10 кВ. И это перенапряжение не угасает; оно остается до тех пор, пока неисправность не будет устранена. Внутренняя изоляция оборудования стареет гораздо быстрее под постоянным воздействием высокого напряжения. Концевая заделка кабеля или обмотка двигателя, которые могут надежно работать более десяти лет, могут выйти из строя в течение нескольких месяцев.
Периодические дуговые замыкания на землю усугубляют ситуацию. Когда ток заземления нестабильен, дуга неоднократно гаснет и снова-зажигается. Каждый повторный-удар вызывает высокочастотные-колебания и создает коммутационные перенапряжения, в три-четыре раза превышающие нормальное напряжение. Эти волны перенапряжения распространяются по линии без фиксированной цели-они просто попадают туда, где изоляция слабее всего. Нередко можно увидеть, как концевая заделка кабеля заземляется, а затем выходит из строя обмотка двигателя на расстоянии нескольких сотен метров. Это совокупный разрушительный эффект перенапряжения.
Для производственных линий, заполненных силовой электроникой, существует еще один уровень проблем. Дисбаланс напряжения и гармонические искажения приводят к тому, что приводы и сервоконтроллеры неправильно интерпретируют состояние сети. В мягком варианте вы получаете неприятные сигналы тревоги и незапланированные остановки. В крайнем случае, напряжение шины постоянного тока выходит за пределы допустимого диапазона, и силовые модули полностью выходят из строя. Эти устройства по своей природе чувствительны к качеству электроэнергии, и скачок напряжения плюс искажение формы сигнала являются для них неприемлемыми входными условиями.
Теперь о том, как с этим эффективно бороться. Приоритетом является быстрый и точный поиск и изоляция неисправного фидера.
Настоящая головная боль в системах с малым-заземленным током заключается не в величине неисправности,-а в том, что вы не можете сразу определить, какая линия неисправна. Традиционный подход основан на ручном отключении питателей по одному, что серьезно нарушает непрерывность производства. Сегодня эту проблему можно решить с помощью трансформаторов тока нулевой-последовательности, соединенных с реле выбора фидера, или путем установки терминалов контроля качества электроэнергии.
В поставляемом нами оборудовании основное внимание уделяется двум вещам. Во-первых, с помощью высокоточной-точной- регистрации тока нулевой последовательности фиксируется слабая переходная составляющая в момент замыкания на землю. Это гораздо более надежно, чем полагаться на критерии устойчивого-состояния. Во-вторых, выбор фидера встроен непосредственно в анализатор качества электроэнергии. Скачки напряжения, ступенчатые изменения гармоник и направление тока нулевой-последовательности все время-выровнены по одной временной оси. Это обеспечивает гораздо более высокую-точность определения места повреждения, чем автономное реле выбора.
Как только неисправный фидер будет идентифицирован, вы можете автоматически отключить его автоматический выключатель или настроить поэтапную сигнализацию, чтобы группа эксплуатации могла запланировать контролируемое отключение вместо отключения всей шины. Для линий,-чувствительных к напряжению, вы можете добавить устройство коррекции провалов и скачков напряжения с накопителем энергии, чтобы компенсировать провалы и скачки напряжения в течение миллисекунд,-выигрывая время для устранения неисправности.
