4 Внутренние перенапряжения

1. Общие характеристики ВПН 1. Коэффициент перенапряжения. 2. Повторяемость — число ВПН за единицу времени. 3. Форма кривой ВПН (Т1, Т2, число импульсов, время существования ВПН). 4. Широта охвата сети - число изоляционных конструкций, на которые одновременно воздействует данное перенапряжение. 5. Статистические характеристики ущерба в случае повреждения изоляции.

Важнейшей характеристикой перенапряжений на изоля­ции является их кратность, т. е. отношение максимального значения напряжения U _макс к амплитуде наибольшего рабоче­го напряжения на данной изоляционной конструкции 2 U _{ном.раб}.: К = U_макс/ 2U _{ном.раб}. Перенапряжения, кроме того, характеризуются рядом дру­гих параметров, которые учитываются при выборе электри­ческой изоляции и средств ее защиты от перенапряжений.Форма кривой перенапряжения характеризуется длиной фронта, длительностью, числом импульсов и временем су­ществования данного перенапряжения.

2. Виды коммутационных ПН Внутренние перенапряжения возникают в электрических системах в результате коммутаций. Коммутации могут быть оперативными (плановыми), например: а) включение и отключение ненагруженных линий; б) отключение ненагруженных трансформаторов и реакторов поперечной компенсации; в) отключение конденсаторных батарей.

К аварийным коммутациям можно отнести:

а) отключение выключателями короткого замыкания;

б) автоматическое повторное включение линий;

в) внезапный сброс нагрузки и др.

3. Виды резонансных ПН Если параметры колебательного контура соответствуют резонансным или близки к ним, то возникают резонансные перенапряжения - перенапряжения установившегося режима. В системе с элементами, имеющими линейные характеристики может возникнуть линейный резонанс. Если же элементы электрической сети имеют нелинейный характер (ненагруженные трансформаторы, реакторы), то возникает нелинейный феррорезонанс. Резонансным перенапряжениям предшествует переходный режим - коммутационные перенапряжения. В том случае, если условия в колебательном контуре электрической сети далеки от резонансных, то внутренние перенапряжения при коммутациях имеют только переходный характер, т.е. являются коммутационными.Установившийся режим: 1) феррорезонансные перенапряжения2) перенапряжения при однофазном замыкании на землю в сетях с изолированной нейтралью3) перенапряжения на длинных ЛЭП Допустимые напряжения на трасформаторах (на внутренней изоляции):

4. Пн при отключении ненагруженных лэп

1)ВПН зависят от характеристик Q и возможности исключения повторных зажиганий, использования

предвключаемых резисторов.

2) ВПН на ЛЭП и на шинах п/с имеют одинаковую кратность.

3) При увеличении СШ — снижается U' и ВПН.

Увеличение СШ —отходящие ЛЭП и конденсаторные батареи поперечной компенсации

5. Пн при отключении ненагруженных трансформаторов

Отключение ненагруженного трансформатора (и любого другого индуктивного элемента) сопровождается возникновением при срезе тока выключателем затухающих колебаний большой амплитуды в контуре индуктивность трансформатора – емкость цепи. Возникающие при этом повторные зажигания дуги в выключателе ограничивают возникающие перенапряжения, однако при большом количестве повторных зажиганий больше и перенапряжения, которые могут достигнуть четырех амплитуд рабочего

напряжения и более. Разрядники, устанавливаемые на трансформаторном присоединении, ограничивают перенапряжения.

6. Пн на длинных лэп

Схему замещения длинной линии можно представить в следующем виде:

С увеличением длины линии емкость и индуктивность увеличиваются, при этом x_L и x_C уменьшаются.

Если x_L = x_C выполняется условие резонанса. Когда строим кривую, мы рассматриваем идеальный случай, т.е. нет активных потерь и короны, а этого быть никак не может. Если напряжение поднимется выше U_рабmax, то мощность на проводе по всей его длине может быть соизмерима с мощностью системы.Чем больше мощность системы, тем больше ее индуктивное сопротивление. Если мощность, передавая по ЛЭП соизмерима с мощностью системы, то x_и0. Длительность таких резонансных перенапряжений десятки и сотни секунд. Для изоляции подстанции это очень большое время. На длинных линиях делают такую защиту, чтобы она расстроила резонансный контур, допустим, поставив реактор, напряжение в конце линии будет маленькое.

Функция реакторов - ограничение перенапряжений, возникающих за счет емкостного эффекта. При этом уменьшается динамическая устойчивость линии, что тоже не очень хорошо. Для увеличения устойчивости стали использовать подключение реактора при повышении напряжения на линии через специальное реле и искровой промежуток.Разрядники и ОПН в этом случае не помогут, т.к. они снижают уровень грозовых и коммутационных перенапряжений.

7. Феррорезонансные ПН Они возникают, если выполняются условия: 1) наличие нелинейной индуктивности L; 2) несимметричный режим; 3) r0. Феррорезонансные перенапряжения возникают в электропередаче, когда в силу различных причин происходит насыщение магнитопроводов электрических машин и трансформаторов.Различают феррорезонанс на промышленной частоте (гармонический)или на высших и низших гармониках (негармонический).

Рассмотрим простейший феррорезонансный контур (рис. 3).

8. Способы ограничения впн

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).

ДК – дополнительный контакт.