2.6 Отключение цепей при наличии шунтов

Возрастание скорости восстановления напряжения приводит к тяжелым режимам работы отключающих аппаратов. Облегчить эти режимы можно либо увеличением скорости нарастания электрической прочности в ДУ, либо искусственным снижением скорости восстановления напряжения. Второй путь более экономичен и в настоящее время широко используется.

Для снижения скорости восстановления напряжения применяются низкоомные и высокоомные шунты.

Рассмотрим принцип действия низкоомного шунта (рисунок 2.15). Выключающий аппарат имеет два разрыва. Разрыв 1 шунтирован резистором . Сопротивление выбирается так, чтобы колебательный процесс восстановления напряжения перевести в апериодический. Для этого необходимо соблюдать равенство:

.

Обычно сопротивление так мало, что влиянием можно пренебречь. Тогда

. (2.16)

Процесс восстановления напряжения при наличии шунта и без него показан на рисунке 2.16. Наибольшая скорость, В/мкс, имеет место при t = 0:

(2.17)

Шунтирующий резистор с малым сопротивлением позволяет настолько снизить скорость восстановления напряжения, что гашение дуги в первом разрыве практически не будет зависеть от собственной частоты сети. Возможный максимальный пик восстанавливающегося напряжения при этом уменьшается примерно в 2 раза.

Рисунок 2.15 − Применение низкоомного шунта

Рисунок 2.16 − Процесс восстановления напряжения при

наличии и отсутствии шунта

Для снижения скорости восстановления напряжения на первом разрыве желательно иметь возможно малое значение .

Как правило, дуга в разрыве 1 гаснет при первом про хождении тока через нуль. После этого расходятся контакты разрыва 2 (см. рисунок 2.15) и между ними загорается дуга. Резистор облегчает работу и этого разрыва, так как его введение в цепь уменьшает ток и сдвиг фаз между током и напряжением источника, что снижает восстанавливающееся напряжение промышленной частоты. Для облегчения режима работы второго разрыва должно быть возможно большим. Обычно определяется условиями работы разрыва 1. Шунтирующие резисторы с малым сопротивлением применяются в выключателях на все классы напряжения, особенно при напряжениях до 35 кВ, где токи отключения достигают больших значений.

При напряжении больше 35 кВ применяются многократные разрывы. Восстанавливающееся напряжение промышленной частоты, приходящейся на один разрыв, пропорционально числу разрывов. Соответственно уменьшается и скорость нарастания напряжения. Емкостное сопротивление между всеми контактами практически одинаково, но токи текущие через разрывы, различны ввиду наличия емкости элементов аппарата относительно земли С_З (рисунок 2.17). Это создает неравномерность напряжения по разрывам. С ростом числа разрывов эта неравномерность увеличивается. Для выравнивания напряжения по разрывам применяют емкостные шунты С_ш. При С_ш 20 С_з токами текущими через паразитные емкости на землю можно пренебречь. При этом напряжение делится поровну между разрывами.

Ip1, ip2, ip3− токи через первый, второй разрывы и через емкость на землю соответственно; сp,сз ,сш − емкости между разрывами, на землю и шунтирую разрывы

Рисунок 2.17 − Выравнивание напряжения по разрывам

выключателя с помощью шунтирующих конденсаторов