4.5.8. Грозозащита электрических машин, подключенных к воздушным линиям

К воздушным линиям непосредственно без трансформаторов разрешается подключать электрические машины мощностью до 50 МВт, к линиям на деревянных опорах – до 25 МВт. По сравнению с трансформатором генераторы и электродвигатели напряжением 3-10 кВ имеют меньший запас электрической прочности изоляции, поэтому защита их от набегающих волн перенапряжения имеет следующую особенность.

Значения импульсного тока вентильного разрядника или ОПН должна быть ограничена до 1,5 кА, а крутизна фронта падающей волны – до 1-2 кВ/мкс. Для глубокого ограничения крутизны фронта и исключения гармонических колебаний в обмотках статора машины, параллельно разряднику включают высоковольтные конденсаторы емкостью 0,2-0,5 мкФ на фазу. Воздушный подход линии длиной 500-600 м защищают отдельно стоящими стержневыми молниеотводами и двумя комплектами трубчатых разрядников или ОПН. Подвешивать грозозащитный трос на линиях 3-10 кВ бесполезно, так как при ударе молнии в трос или опору происходит обратное перекрытие воздушных промежутков трос – провод или опора – провод в виду их малого расстояния. Вместо стержневых молниеотводов более эффективно применить короткую кабельную вставку, длиной не менее 100 м.

Рис. 4.11. Схема грозозащиты электрической машины, подключенной к ВЛ

Схема такой грозозащиты приведена на рис. 4.11.

Металлическая оболочке кабеля должна быть с двух сторон соединена с заземлителями разрядников и . В этом случае большая часть импульсного тока набегающей волны ответвляется в оболочку кабеля за счет поверхностного эффекта.

Для машин большой мощности рекомендуется так же включать токоограничивающий реактор между машиной и шинами. Индуктивность реактора в этом случае уменьшает крутизну фронта падающей волны на обмотки машины и повышает напряжение на шинах, что способствует ускоренному срабатыванию разрядника .

5. Внутренние перенапряжения в электроэнергетических системах

5.1. Общая характеристика внутренних перенапряжений

Термином «внутренние» как бы подчеркивается, что перенапряжения эти не зависят от внешних атмосферных явлений.

Все внутренние перенапряжения разделяются на два вида:

1) установившиеся перенапряжения резонансного характера, длящиеся неограниченное время (квазистационарные);

2) коммутационные перенапряжения, существующие короткое время, то есть на время переходного процесса.

Установившиеся перенапряжения обусловлены тремя причинами:

– емкостным эффектом в длинных линиях;

– несимметричными короткими замыканиями;

– феррорезонансными явлениями при неполнофазных режимах.

Коммутационные перенапряжения возникают при различных коммутациях выключателей: оперативное включение или отключение от релейной защиты, автоматическое повторное включение и т.п.

В особую группу коммутационных перенапряжений относят дуговые перенапряжения, которые вызваны повторными зажиганиями дуги в выключателях или при замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Наибольшую опасность представляют наложенные перенапряжения, то есть когда на перенапряжения установившегося режима накладываются коммутационные перенапряжения. Максимальные перенапряжения при этом характеризуется следующим выражением:

, (5.1)

где – ударный коэффициент, характеризующий коммутационные перенапряжения; – коэффициент превышения установившегося перенапряжения ( ) над номинальным фазным напряжением сети ( ); – кратность внутренних перенапряжений.

Таблица 5.1

, кВ	3-10	35	110-220	330	500	750	1150
	4,5	3,5	3,0	2,7	2,5	2,1	1,8

В табл. 5.1 приведены допустимые кратности внутренних перенапряжений в электроустановках различного номинального напряжения.

В установках сверхвысокого напряжения (330 кВ и выше), как правило, фактическая кратность перенапряжений превышает допустимую ( ). Поэтому на линиях СВН применяются специальные устройства для ограничения внутренних перенапряжений, такие как шунтирующие реакторы, коммутационные разрядники и т.п.