5 .7 Шунтирование дугового промежутка активным сопротивлением

Частота свободных колебаний в такой цепи будет ниже, чем при отсутствии шунтирующего активного сопротивления:

Если активное сопротивление равно бесконечности, колебательный процесс будет незатухающим. При уменьшении r затухание будет усиливаться, пока процесс не станет апериодическим. Это произойдет, когда подкоренное выражение станет отрицательным. Условие апериодического характера процесса в цепи

, откуда .

Апериодический процесс будет описываться уравнением

, где и процесс будет иметь вид:

Рисунок 5.16 – Увеличение затухания и превращение процесса в апериодический при уменьшении значения шунтирующего сопротивления

При апериодическом процессе СВН будет равно:

(5.3)

О

пределим отношение СВН при колебательном процессе к СВН при апериодическом:

Следовательно, СВН при апериодическом процессе меньше.

5 .8 Влияние вида кз на величину восстанавливающегося напряжения (u0)

а) трехфазное КЗ

П

U_ВОССТ =1.5

ри трехфазном КЗ дуга сначала гаснет на одном полюсе выключателя – том, который первым переходит через ноль при условиях, достаточных для гашения дуги. Так как две другие фазы оказываются замкнутыми дугой, то напряжение на них относительно нейтрали будет равно 0.5 , а полное восстанавливающееся напряжение на контактах выключателя будет

б) двухфазное КЗ

После размыкания первой фазы, к двум другим фазам будет приложено линейное напряжение, но так как дугогасящие промежутки зашунтированы сопротивлениями, это напряжение разделится на два полюса выключателя:

б) однофазное КЗ

В наиболее неблагоприятном случае

5.9 Отключение неудаленных кз (километрический эффект)

Рисунок 5.17 – Схема замещения ТЭС и отходящей линии и эпюра распределения напряжения во время КЗ

Напряжение на контакте m в начальный момент времени (после размыкания контактов) может быть представлено выражением

,

где I_КЗ – ток КЗ; ω – частота, равная 2π50; L₂ – удельная индуктивность линии на 1 км длины; l – длина линии; x_л – индуктивное сопротивление линии.

Эпюра распределения напряжений (рис. 5.17) показывает уровни заряда емкостей вдоль линии в начальный момент времени. Вследствие инерции тока, протекающего по индуктивностям, в начальный момент времени он остается таким же, как и до размыкания контактов, т.е. равным току КЗ. В схеме замещения этот ток представлен токами контуров i_К, которые могут быть определены по уравнениям

.

Этот ток приводит к разряду левых емкостей в контуре и к заряду правых, что отражает волновой процесс перезаряда линии. При этом гребень волны, находящийся в начальный момент в точке m будет перемещаться к точке КЗ, постепенно увеличивая скорость от 0 до Vmax = c, где с – скорость света, которая будет достигнута на середине пути. Затем скорость перемещения гребня при приближении к точке КЗ снизится до 0. Предполагая, что процесс движения волны до точки КЗ и обратно происходит со средней скоростью Vср = с/2, можно определить период процесса:

.

Рисунок 5.18 – Изменение напряжения в точке m

Рисунок 5.19 – Восстанавливающееся напряжение на контактах k m

Напряжение на шинах подстанции (в точке k) изменяется медленно вследствие большой величины емкости отходящих от подстанции линий электропередач.

Рисунок 5.20 – Влияние удаленности на процесс отключения цепи

Рисунок 5.20а соответствует случаю, приведенному на рис.5.19. Восстанавливающееся напряжение не превышает величину электрической прочности промежутка между контактами выключателя.

При увеличении расстояния точки КЗ от шин подстанции, в соответствии с эпюрой напряжения, приведенной на рис. 5.17, начальное напряжение будет больше и может превысить электрическую прочность промежутка (рис. 5.20b, точка а).

Дальнейшее увеличение расстояния приводит к замедлению нарастания восстанавливающегося напряжения (рис. 5.20c).вследствие снижения частоты процесса. Также из-за меньшей величины тока КЗ дуговой промежуток нагревается меньше и его электрическая прочность восстанавливается гораздо Пробоя промежутка не происходит.

Рассчитаем СВН за время T/2 (рис. 5.18 и 5.19):

,

где L₂ - удельное значение индуктивности на 1 км длины линии; x₀ = ωL₂ = 0.4 Ом/км; с = 300 000 км/с – скорость света в вакууме.

При указанных значениях параметров

кВ/мкс. (5.4)

Если ток КЗ равен 25 кА, то СВН = 4.25 кВ/мкс.

Амплитуда восстанавливающегося напряжения равна

.

Последняя формула показывает, что с увеличением длины ЛЭП до точки КЗ, возрастает x_ЛЭП и U_восст. В то же время со снижением I_КЗ уменьшается СВН (формула 5.4). Опасное сочетание параметров возникает при расстояниях до точки КЗ от 0.5 до 5 км.

Перечислим влияющие факторы:

1. номинальный ток отключения выключателя (высота кривой u_ПР на рис. 5.20);

2. СВН

3. амплитуда U_восст.

Для уменьшения СВН разрывы выключателя шунтируются активными сопротивлениями, что позволяет достичь апериодического характера процесса восстановления напряжения.