Модуль 4

4. Выбор и координация изоляции при воздействии внутренних перенапряжений. Способы ограничения перенапряжений

4.1. Система защиты от перенапряжений:

1. Ограничение перенапряжений;

2. Исключение возможности перенапряжений:

а. Схемные мероприятия (в том числе сопротивление в нейтрали);

б. Оперативные мероприятия.

Возможно исключить коммутационные мероприятия при плановых коммутациях и АПВ.

а и б – ограничения резонансных мероприятий.

Рассмотрим основные средства ограничения перенапряжений:

А. Защитные аппараты (ПЗ, РТ, РВ, ОПН)

Принцип действия – отвести в землю энергию перенапряжений.

Б. Применение резисторов.

Благодаря способам А мы можем ограничить грозовые, аварийные коммутационные перенапряжения (в том числе дуговые), а способы Б ограничивают резонансные перенапряжения.

В. Выключатели 2-х ступенчатого действия.

Существует способ защиты от перенапряжения управление моментом коммутации выключателя (при этом свободные колебания могут быть исключены), отслеживание угла сдвига между I и U, скорости дионизации среды. Для этого должна быть очень точная механика, как самого выключателя, так и его привода.

Мероприятия 2 ограничены регламентом, схема должна оставаться функциональной.

Применение резисторов тоже не всегда возможно. Для глубокого ограничения перенапряжений (грозовых и коммутационных) используют коммутационные аппараты (ОПН).

Рис.4.1. Схема с однофазным КЗ

1. кз;

2. откл. Q2;

3. откл. Q1;

4. t_апп;

5. Q1 на ВЛ, при этом на ЛЭП остается остаточный заряд U₀, поэтому снижение этой величины это выключатель 2-хступенчотого действия.

ДК – дополнительный контакт.

ШР – ступенчатый резистор.

4.2.Ограничители перенапряжений Характеристики опн

Рис.4.2. Вольтамперная характеристика ОПН

для участка 1

Для разных участков характеристики схема замещения ОПН разная (рис.4.3).

. Ток, протекающий в ОПН имеет емкостно-омический характер. R обусловлено неизменной во всей области воздействующих напряжений проводимостью, определяемой температурой отрезка.

R_n обусловлено проводимостью и определяющее ВАХ всего резистора в области рабочих напряжений и перенапряжений.

R_в определяется объемным сопротивлением гранул оксида цинка и представляет собой проводимость нелинейного резистора при больших значениях тока.

L следует учитывать в режимах быстрорастущих больших импульсных токов.

У частки: 2. 3. 4.

Рис. 4.3. Схемы замещения ОПН для различных участков вольтамперной характеристики

Примерная структура материала:

Температура обжига t⁰_обж1300⁰С.

Т акже присутствует висмут, сурьма, кобальт, марганец.

Оксид цинка составляет 90% всей керамики.

Рис.4.4. Зависимость I = f (U) для

материала варистора ОПН

Нелинейность и стабильность характеристики зависит от наличия и состава других материалов керамики, режима обжига материалов, от температуры варистора и окружающей среды и формы, протекающего через резистор тока.

Существует система аварийного выхлопа, необходимая, когда объем, выделяющихся газов очень большой.

В момент протекания большого тока контакт между зернами становится почти равным 0.

U=AI^, где  – вентильность

I, А	10-4	1	500
	0,02	0,03	0,1

U ₁₀₀=U_ост на варисторе при I=100А.

Для нелинейного резистора первоначальное значение имеет температурный режим, определяющий каково равновесие и термическая устойчивость.

a)

Рис. 4.5. Ток и напряжение в ОПН.

а) i = f (t), b) u = f (t).

b)