5.2.3. Феррорезонансные перенапряжения в электрических сетях

Феррорезонансные перенапряжения в сетях возникают при неполнофазных режимах и при работе приемного трансформатора на холостом ходу или с малой нагрузкой.

Рассмотрим трехфазную сеть и ее схему замещения, в которой произошел обрыв одного провода с заземлением его со стороны источника питания (рис. 5.4). При данном неполнофазном режиме появляется замкнутая цепь, состоящая из последовательно включенных активного сопротивления R, емкости поврежденного провода относительно земли и нелинейной индуктивности ветви намагничивания приемного трансформатора .

При переменном напряжении справедливо равенство:

.

Решив данное уравнение относительно , получим:

. (5.4)

Рис. 5.4. Неполнофазный режим в сети и его схема замещения

Построим график и нанесем на нем вольт-амперную характеристику нелинейной индуктивности .

Рис. 5.5. Вольт-амперные характеристики элементов схемы по рис. 5.4

Правая часть выражения (5.4) представляет собой эллипс. Угол наклона эллипса зависит от величины емкости .

Длина большой полуоси эллипса зависит от величины активного сопротивления и равна . При малом значении R эллипс пересекается с вольт-амперной характеристикой нелинейной индуктивности. Ордината от точки пересечения «а» до определяет величину напряжения на емкости линии при феррорезонансе. Значение этого напряжения может достигать 3-4 кратного фазного напряжения линии . Наибольшее перенапряжение возникают в сетях с изолированной нейтралью. При заземленной нейтрали источника питания, как показано на рис. 5.4, а пунктирной линией, феррорезонанс наступает при обрыве провода без его заземления. В этом случае эквивалентная ЭДС ( ) в схеме замещения уменьшается и перенапряжение при феррорезонансе не превышают .

В случае если приемный трансформатор будет загружен хотя бы на 25 %, то при неполнофазном режиме феррорезонанс не наступит. Включение нагрузки равносильно тому, что в схеме замещения увеличивается активное сопротивление R и при некотором его значении большая полуось эллипса уменьшится на столько, что он не будет пересекаться с вольт-амперной характеристикой нелинейной индуктивности.

В обоих случаях мы рассматривали приемный трансформатор, работающий с изолированной нейтралью. В случае ее заземления при неполнофазном режиме так же могут возникнуть феррорезонансные перенапряжения до . При этом виде феррорезонанса на поврежденном проводе наводится ЭДС через междуфазовые емкости (на схеме они не показаны) и за счет обратной трансформации напряжения с вторичной обмотки трансформатора, соединенной по схеме треугольник. По треугольнику проходят токи нулевой последовательности по всем трем фазам вторичной обмотке. Один из этих токов за счет обратной трансформации наводит ЭДС в оборванном проводе.

Более подробно теория феррорезонансных перенапряжений изложена в ЛР № 5 [4].

5.3. Коммутационные перенапряжения

Коммутационные перенапряжения сопровождаются переходными процессами в момент включения или отключения выключателя и характеризуются ударным коэффициентом .

Существуют 6 основных видов коммутационных перенапряжений. Рассмотрим их по порядку.