5. Передача хвиль перенапруг з однієї обмотки в іншу

При падінні електромагнітної хвилі на одну з обмоток трансформатора електромагнітні процеси в ній збуджують високі потенціали в іншій обмотці. Можливі два варіанти передачі ВН.

1. Ємнісна передача потенціалу в трансформаторах (рис. 4.23).

Зазвичай у високовольтних трансформаторах ємність на землю обмотки високої напруги набагато менша, ніж ємність на землю обмотки низької напруги,тобто . Еквівалентна заступна схема, представлена на рис. 4.23, б, дозволяє оцінити напругу на вторинній обмотці залежно від напруги хвилі, що прийшла на первину обмотку:

88488\* MERGEFORMAT (.)

89489\* MERGEFORMAT (.)

При ємнісній передач електромагнітної хвилі між обмотками трансформатора коефіцієнт трансформації не грає ролі і залежить від . Значні потенціали можуть бути на обмотці 2 (НН), тільки коли є мале.

Рисунок 4.23 – Ємнісна передача електромагнітної хвилі між обмотками трансформатора при приході хвилі перенапруги по одній з фаз: а) – загальна заступна схема; б) – еквівалентна електрична схема для розрахунку

Електромагнітна передача напруги в трансформаторах. Падіння хвилі на обмотку НН представлено на рис. 4.24.

Рисунок 4.24 – Електромагнітна передача при падінні хвилі перенапруги на обмотку низької напруги

В цьому випадку можливі два варіанти.

а) Якщо фази ВН приєднані до ПЛ, то ріст потенціалу буде значним як на початку, так і в середині обмотки.

б) Якщо фази АВС від’єднанні від ПЛ, то

90490\* MERGEFORMAT (.)

де - коефіцієнт трансформації.

Це небезпечний режим для внутрішньої та зовнішньої ізоляції трансформатора. Отже, потрібне встановлення захисних апаратів від перенапруг на виводах трансформатора.

Наприклад: Хвиля перенапруги падає зі сторони низької напруги, , . При таких умовах , тобто для трансформатора класу 10 кВ ця напруга в 3 рази більша за імпульсну випробувальну напругу (75-80 кВ).

8. Перенапруги при ввімкненні ненавантажених леп і батарей конденсаторів

1. Вимкнення ненавантажених пл

При неробочому режимі лінії (ненавантажена лінія) струм випереджує напругу практично на 90^о (лінія, як ємність). При вимкненні лінії, коли контакти вимикача починають розходитися, між ними запалюється дуга. При проходженні струму через 0 (момент на рис. 4.25), дуга в вимикачі погасне. Лінія залишається зарядженою. На лінії залишається напруга , а напруга джерела продовжує змінюватися по синусоїді. Через півперіоду напруга джерела досягає значення . Отже, між контактами вимикача напруга досягає значення . Міцність проміжку між контактами вимикача за півперіоду зростає не більше, ніж до (повітряні вимикачі) і (оливні вимикачі).

Дуже ймовірним є повторне запалювання дуги в вимикачі в момент , коли напруга джерела рівна . При цьому лінія буде перезаряджатися від до . А по лінії буде розповсюджуватися хвиля перенапруги і проходити струм .

Перезарядження ПЛ відбувається в результаті розповсюдження по лінії хвилі з крутим фронтом (компенсація і зарядження до ). На кінці розімкненої лінії хвиля відіб’ється з тим же знаком, тобто досягає , але результуюча напруга буде . Хвиля струму відіб’ється зі зворотним знаком (рис.4.26).

Рисунок 4.25 – Вимкнення ненавантаженої лінії від джерела при наявності повторного запалювання

Рисунок 4.26 – Хвильові процеси при вимкненні ненавантажених ліній

При цьому на лінії буде встановлюватися напруга (рис. 4.26), а сумарний струм на ділянках лінії, де пройшла відбита хвиля, стає рівним нулю. Тому, коли відбита хвиля дійде до джерела (контакти вимикача), струм у вимикачі проходить через 0 і дуга гасне (момент ). Цей час пробігу хвилі струму і напруги значно менший півперіоду. Але напруга джерела змінюється синусоїдально до , а між контактами вимикача напруга досягає . І знову можливе запалювання дуги і т. д.

Якщо би повторні запалювання дуги продовжувались необмежено довго, то перенапруги на лінії могли б досягнути дуже великих величин. Але сучасні вимикачі не дозволяють цього. В більшості випадків при вимкненні ненавантажених ліній відбувається не більше одного повторного запалювання дуги. Тому напруга на лінії у випадку джерела нескінченної потужності не повинна перевищувати . Оскільки лінії мають значну довжину, необхідно враховувати зниження напруги джерела за час подвійного пробігу хвилі по лінії, а також втрати в лінії. Ці фактори зменшують можливі амплітуди перенапруг на лінії. Перенапруги при вимкненні ненавантажених ліній для ряду енергетичних систем стають найбільш важливим видом перенапруг.

Можливі види обмеження подібних перенапруг:

Радикальний спосіб – збільшення швидкості відновлення електричної міцності, тобто швидкості розходження контактів вимикача. Однак зі збільшенням швидкодії вимикачів сильно зростають перенапруги при вимкненні незавантажених трансформаторів. Використання вимикачів з шунтуючими опорами. Недолік – складність конструкції та її значна вартість. Використання вентильних розрядників. Надійно обмежують перенапруги при довжині ліній не більше 200 км. В більш довгих лініях потрібні спеціальні розрядники з підвищеною пропускною здатністю по струму. Приєднання електромагнітних трансформаторів напруги.