Модуль 3

3. Перенапряжения в переходных режимах при коммутациях

3.1. Основные виды электрических схем

Любая система имеет индуктивные (L) и емкостные (C) элементы.

L: трансформаторы, генераторы, реакторы, синхронные компенсаторы, двигатели.

С: проводники (ЛЭП), емкость ошиновки подстанции, емкость всех изоляционных конструкций, специальные батареи конденсаторов, которые используются для улучшения качества электроэнергии.

В нормальном режиме в энергосистеме такого контура образоваться не может.

а)

б)

Рис. 3.1. Обобщенная схема коммутаций в электрических сетях

С_мф – междуфазная емкость. С_мф имеет значения на порядок ниже, чем С.

В колебательном контуре происходят волновые процессы при R  0; Х_L  Х_С.

Если условие резонанса не выполняются, то резонансных перенапряжений не будет, а если выполняются, резонансные перенапряжения будут больше коммутационных. Условие R0 выполняется только при отсутствии нагрузки.

Рассмотрим следующие виды перенапряжений:

1. Коммутационные перенапряжения при включении:

- ненагруженной ЛЭП (в этом случае потребитель не пострадает, но можно повредить коммутационное оборудование).

2. Коммутационные перенапряжения при отключении:

- ненагруженной ЛЭ (оставшаяся энергия распределяется между L и С и начинается волновой процесс);

- ненагруженных трансформаторов и реакторов (оставшаяся в аппарате энергия вызывает волновой процесс в обмотке).

3. Коммутационные перенапряжения при АПВ.

4. Дуговые перенапряжения (они существуют в сетях с изолированной нейтралью). Длительность дуговых перенапряжений соизмерима с длительностью перемежающейся дуги.

3.2. Перенапряжения при включении ненагруженной линии.

Рис. 3.2. Включение ненагруженной ЛЭП

ЭДС на шинах до включения линии: E_maxsin(t+)=E_ш.

, где _k – декремент затухания на k–ой частоте, , где С₀ – скорость света, =314 1/с, _k – k-ый корень уравнения , ,  – угол между током и напряжением в момент коммутации.

Угол коммутации на определенной частоте: .

На каждой частоте затухание происходит со своей характеристикой.

Если происходит, на линии остается остаточный заряд. За время бестоковой паузы (∆ t ) заряд разрядится не успевает и при включении имеет большую величину.

При АПВ и наличии остаточного тока напряжение на конце будет рассчитываться по следующей формуле:

П ока контакты выключателя не замкнуты, происходят стримерные разряды с частотой _k и только после замыкания устанавливается дуга с  = 50Гц.

U₀ берется с учетом знака остаточного заряда на линии.

При увеличении паузы АПВ происходит уменьшение остаточного заряда и уменьшение уровня перенапряжения.

tапв, с		0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
U0/Emax	в хорошую погоду	1,1	0,9	0,8	0,7	0,65
	в плохую погоду	0,5	0,25	0,1	0,05	0,01

В плохую погоду перенапряжения меньше за счет быстрого стекания заряда по изоляторам.

Коэффициент внутренних перенапряжений

Берутся среднеарифметические параметры - математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение _k.

_k – среднеквадратичное отклонение распределение амплитуды.

Ударный коэффициент равен или больше 1.