Схема соединения и заземления экранов
Схема заземления экранов по обоим концам кабельной линии – одна из основных схем. При этом необходимо обязательно учитывать достоинства и недостатки таких схем. Преимущества схемы:
- Напряжение в экранах относительно земли минимально, а в симметричных режимах равняется нулю.
- Наличие токов в экранах снижает влияние на рядом расположенные коммуникации и окружающую среду (за счет снижения электромагнитной напряженности вокруг кабельной линии).
- Снижается индуктивное сопротивление кабельной линии.
- Уменьшаются перенапряжения на оболочке и изоляции при коммутационных и других волновых процессах.
- Обеспечивается протекание по экранам возвратного тока (тока по земле) при однофазных замыканиях на землю и однофазных коротких замыканиях в сетях с глухо заземленной нейтралью.
Недостатки схемы:
- Протекание токов по экрану сопровождается нагреванием кабеля, что приводит к уменьшению его пропускной способности.
- Токи в экранах ведут к дополнительным потерям мощности и электроэнергии, уменьшается коэффициент полезного действия линии электропередачи.
Следующий способ заземления экранов — это заземление экранов по обоим концам и прокладка дополнительного проводника параллельно кабельной линии. Такая схема применяется чаще всего на коротких кабелях с напряжением 110 кВт, для других сетей она тоже может быть применена, но для этого в обязательном порядке должно быть предоставлено технико-экономическое обоснование. Применение и прокладка дополнительного проводника может значительно снизить сечение экранов в фазах кабеля.
Недостатки схемы:
- Кабельная линия оказывает немалое воздействие на располагающиеся поблизости другие инженерные сети и внешнюю среду, что имеет весомое значение для работы кабельных линий в больших населенных пунктах.
Что касается влияния на окружающую среду то фактически кабели 110 кВт, уложенные на глубину 1,5 метра, на окружающую среду оказывают минимальное влияние. Потому что при обычной схеме даже при низком сечении экранов напряженность электромагнитного поля на расстоянии полутора метров от кабеля не превышает 5 Вт на см, что укладывается в санитарные нормы и правила.
Преимущества схемы:
- Уменьшение стоимости кабелей и одновременно снижение потерь мощности и электроэнергии в кабельных линиях.
Заземление экрана в одной точке с установкой и без установки на второй стороне экрана ограничителей перенапряжения. Такая схема применяется преимущественно на сетях с изолированной нейтралью, т.е. 6-35 кВт, и на коротких кабелях длиной до 1 км. Причем на той стороне, которая не заземлена, экраны кабелей должны быть изолированы. А также должна быть обеспечена защита персонала от случайного прикосновения к этим экранам, поскольку на экранах напряжение может достигать 1 кВт. Эта схема самая распространенная в распределительных сетях с напряжением 10 кВт.
Недостатки схемы:
- в нормальных и аварийных режимах работах кабельной линии на экранах имеется напряжение, зависящее от протяженности кабельной линии и тока, который протекает по линии в рабочем режиме.
- Повышение напряжения на контуре заземления при протекании через него тока короткого замыкания.
- Необходимо анализировать режимы однофазного и трехфазного короткого замыкания для определения точки заземления.
- Необходимо принимать меры по надежной и безопасной работе оборудования и защите персонала.
Преимущества схемы:
- Отсутствие тока в экране в рабочем режиме.
- Увеличение пропускной способности кабеля без протекания токов в экране.
Заземление экранов с обеих сторон с объединением экранов на строительных муфтах. Данная схема имеет общие черты со схемой транспозиции для сетей с двухзаземленной нетралью, но для сетей с изолированной нейтралью 6-35 кВт транспозиция экранов не имеет физического смысла. В данном случае преимущество этой схемы в том, что при протекании токов замыкания на землю при замыкании на двух разных фазах, токи распределяются более или менее равномерно по всем экранам трех фаз кабеля.
Недостатки схемы:
- Применение специальных муфт, предусматривающее выведение проводников экранов всех фаз, их соединение и присоединение к заземлению (при необходимости)
- Увеличенные токи в экранах на головном участке ЦП при двухфазных ОЗЗ.
Преимущества схемы:
- Снижение и выравнивание наведенного напряжения в середине линии.
- Уменьшение воздействия токов замыкания на землю на кабели.
Схема транспозиции экранов применяется для сетей с глухозаземленной нейтралью. Суть этой схемы заключается в том, что в шкафах транспозиции пересоединяются экраны между собой. Т.е. вектора напряжений, возникающих в экранах, меняет свое направление после пересоединения. Таким образом, получается равномерное распределение напряжения по фазам, в начале и в конце линии оно равно нулю, а в средней части линии на шкафах транспозиции напряжение достаточно небольшое. Наличие ограничителей перенапряжения снимает перенапряжение с экранов при коммутационных и атмосферных перенапряжениях.
Преимущества схемы:
- в кабельных сетях 110 кВт транспозиция экранов является простейшим способом по уменьшению токов в экранах и потерь в кабеле.
- Требуется защита от коммутационных и грозовых перенапряжений на экранах (установка ОПН).
- На длинных кабельных линиях можно определить несколько секторов с разделением каждого из них на несколько секций.