2.5.2.Способы ограничения перенапряжений

Для ограничения коммутационныхи и грозовых перенапряжений используются:

- коммутационные (комбинированные) разрядники типа РВМК и нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) ;

- различные схемные и режимные мероприятия.

Коммутационный разрядник является одним из устройств для защиты изоляции линии электропередачи (ЛЭП) 330, 500, 750 и 1150 кВ. При коммутационных перенапряжениях, превосходящих по кратности уровень защищаемой изоляции, разрядник должен срабатывать раньше, чем напряжение достигнет опасного для изоляции значения, и надежно защитить изоляцию линии и оборудование подстанции. Коммутационные разрядники, как правило, устанавливаются на обоих концах линии. Пробивное напряжение разрядника должно быть ниже уровня изоляции защищаемых объектов. Для надежной защиты изоляции линии напряжение, остающееся на рабочем сопротивлении после срабатывания разрядника, также не должно превосходить уровень защищаемой изоляции.

Часть последовательно подключенных резисторов (А₀) зашунтирована дополнительным искровым промежутком (ИП), который при внутренних перенапряжениях не пробивается (нормированный ток внутренних перенапряжений 1,5 кА). При прохождении через разрядник тока больше 1,5 кА за счет падения напряжения на резисторах А₀ пробивается промежуток ИП и резисторы А₀ шунтируется, чем обеспечивается защита от грозовых перенапряжений другой частью последовательно подключенных резисторов (А_ф) через другой искровой промежуток.

Высоконелинейные ограничители перенапряжений (ОПН). Нелинейные ограничители перенапряжений комплектуются из оксидно-цинковых резисторов. ОПН обеспечивают глубокое ограничение кратковременных коммутационных перенапряжений до уровня 1,8U_ф и атмосферных перенапряжений до уровня (2,0...2,4)U_ф. Дальнейшее улучшение защитных характеристик нелинейных ограничителей перенапряжений, т.е. ограничение уровня коммутационных перенапряжений до значений, меньших (1,7...1,8)U_ф, может быть достигнуто разными способами. Один из них заключается в применении форсированного охлаждения резисторов. Другие меры предусматривают использование в конструкции искровых промежутков.

Пропускная способность ОПН и характер их повреждения зависят от амплитуды и длительности прохождения тока через них. При коротких импульсах тока 8/20 мкс, характерных для грозовых перенапряжений, резисторы не разрушаются даже при воздействии импульсов с амплитудой до 1000...1500 А. Дальнейшее увеличение тока приводит к их перекрытию по боковой поверхности. При протекании через ОПН импульсов тока большой длительности, характерных для коммутационных воздействий, наблюдается их существенный нагрев. Амплитуда импульса, приводящего к повреждению резисторов, заметно снижается и составляет 80...120 А, причем изменяется характер повреждения: в них образуются сквозные отверстия, а в ряде случаев они разрушаются. Следует обратить внимание, что небольшие значения перенапряжений (1,2U_ф) выдерживаются не более 20 минут. Следовательно, если ограничитель перенапряжений класса 110 кВ располагается на участках сети, содержащих силовые трансформаторы 110 кВ, работающие с разземленой нейтралью в нормальном эксплуатационном режиме, то при всех переключениях необходимо сначала заземлить нейтраль. В сетях 110-220 кВ ограничиваются установкой одного комплекта ОПН на каждую систему шин. Однако на удаленных от шин трансформаторах (например, на гидроэлектростанциях) необходимо устанавливать дополнительные вентильные разрядники или ОПН.

ОПН также устанавливаются возле выводов каждого силового трансформатора. Регулировочные части обмоток трансформаторов и автотрансформаторов, а также обмотки низкого напряжения защищают ОПН.

Шунтирующие реакторы с искровым подключением. Для ограничения внутренних перенапряжений на концах линий сверхвысокого напряжения устанавливают шунтирующие реакторы. Они компенсируют емкостный ток линии, снижая резонансное повышение напряжения на линии в режиме ее холостого хода или передачи малой мощности. Шунтирующие реакторы могут подключаться к линии непосредственно или через понижающие трансформаторы. Непосредственное подключение реактора к линии осуществляется либо путем глухого присоединения, либо через коммутирующий аппарат: выключатель или искровой воздушный промежуток, зашунтированный выключателем. Искровой промежуток позволяет ускорить процесс включения реактора при возникновении перенапряжений по сравнению с коммутацией выключателем, время действия которого составляет не менее 0,1 с. Напряжение пробоя искровых промежутков выбирают ~1,5U_фm (для реакторов 500 кВ) и ~1,35 U_фm (для реакторов 750 кВ).

Для защиты реакторов рядом с ними на линии устанавливают ОПН.