4. Перенапряжения при отключении конденсаторных батарей

В настоящее время батареи конденсаторов широко применяются в электрических системах.

При отключении конденсаторной батареи (рис. 7), так же как и при отключении ненагруженной линии, емкостный ток обрывается в момент максимума напряжения на конденсаторе и напряжение между контактами выключателя изменяется в соответствии с кривой U₂ на рис. 3б. Благодаря этому имеется вероятность повторного зажигания, которое сопровождается колебаниями с амплитудой 2U_ф. В процессе этих колебаний напряжение на батарее достигает 3U_ф.

Рис.7. Упрощенная схема отключения батарей конденсаторов

Современные конденсаторные батареи комплектуются обычно последовательно-параллельным соединением отдельных секций, каждая из которых защищается предохранителем. Поэтому в батареях практически не бывает полных коротких замыканий, что позволяет применять выключатели облегченного типа с очень большой скоростью восстановления напряжения, исключающей возможность повторных зажиганий.

5. Меры ограничения при включении линий и апв

Применение вентильных разрядников. Вентильный разрядник является аппаратом, который вступает в действие, когда напряжение в точке его установки превышает пробивное напряжение искровых промежутков, и ограничивает перенапряжения на изоляции до допустимого уровня.

Наибольшие перенапряжения возникают на разомкнутом конце линии. Там же могут быть установлены реакторы поперечной компенсации, конденсаторы связи, выключатели, разъединители, трансформаторы напряжения. Для их защиты вблизи линейного разъединителя со стороны линии устанавливают комбинированный вентильный разрядник. На него возлагается задача ограничения как коммутационных, так и грозовых перенапряжений.

На рис. 8. показана типовая кривая переходного процесса при включении линии 750 кВ. В конце линии установлен разрядник, который срабатывает на второй полуволне и ограничивает перенапряжение до допустимого уровня, равного 2U_ф для электропередач 750 кВ. На этом же рисунке показана кривая тока, протекающего через разрядник.

Рис. 8. Перенапряжения на конце линии 750 кВ при ее включении в отсутствие вентильного разрядника (пунктир) и при работе разрядника (сплошная линия)

Ток через разрядник должен погаснуть при прохождение его через нулевое значение. Для этого необходимо, чтобы электрическая прочность искровых промежутков разрядника превышала в любой момент времени напряжение, восстанавливающееся на них после гашения дуги (U_восст на рис.8). Обычно электрическую прочность искровых промежутков характеризуют напряжением гашения U_гаш .

Для разрядников РВМК отношение U_гаш и пробивного напряжения искровых промежутков разрядника U_пр равно =0,7; в разрядниках РВМКП =U_гаш/U_пр=0,9. Надежное дугогашение гарантируется, если установившееся напряжение не превышает U_пр.

В табл. 2 приведены максимальные значения U_y,max в сетях 330–750 кВ, в которых коммутационные разрядники в состоянии погасить дугу. Если установив­шееся напряжение U_y,max превышает значения, приве­денные в табл. 1, то разрядник будет срабатывать многократно, что обычно недопустимо. Поэтому для на­дежной работы разрядника снижают установившееся на­пряжение установкой реакторов поперечной компенса­ции, подключаемых наглухо или через искровой проме­жуток.

Таблица 2. Допустимые значения установившегося напряжения

Uном, кВ	Uпр/Uф.max	Uу.max/Uф.max
		=0,7	=0,9
330	2,5	1,4	1,8
500	2,3	1,3	1,7
750	2,0	1,15	1,5

Применение реакторов с искровым присоединением. Глухое присоединение реакторов, обеспечивающих сни­жение установившегося напряжения при коммутациях, имеет существенный недостаток. Он состоит в том, что глухое присоединение приводит к дополнительным поте­рям реактивной мощности в нормальных режимах передачи больших мощностей. Поэтому может быть приме­нено включение реакторов через искровой промежуток, шунтированный выключателем (рис. 9).

Рис. 9. Схема электропередачи с реактором, включенным через искровой промежуток

При возникновении перенапряжений, превышающих уставку искрового промежутка U_пр, последний пробива­ется и подключает к линии реактор, обеспечивая соот­ветствующее снижение U_у . Для ограничения теплового воздействия дуги на электроды промежуток между ними шунтируют выключателем, включающимся от сигнала релейной защиты, которая срабатывает при появлении тока в реакторе. Эффективность действия реактора, под­ключаемого через искровое присоединение с точки зре­ния ограничения коммутационных перенапряжений тем больше, чем меньше пробивное напряжение U_пр, искро­вых промежутков. Нижний предел пробивного напряжения искрового промежутка реактора выбирается по условию отстройки от срабатываний промежутка при повы­шении напряжения в режиме качаний. При этом учитывается разброс пробивных напряжений. Если принять возможное повышение напряжения при качаниях поряд­ка (1,1-1,2) U_ф.мах и разброс пробивного напряжения искрового промежутка 0,2 U_пр (что отвечает открытому искровому промежутку), то нижний предел пробивного напряжения 0,2U_пр (1,35-1,5) U_ф.max.

Эффективность действия реактора с искровым при­соединением зависит от характера переходного процес­са. В табл. 3 приведены данные, показывающие вли­яние реактора на установившееся и максимальное на­пряжения.

Таблица 3. Значения перенапряжений в линиях с реакторами

Uу.max/Uф.max		Umax/Uф.max
при отсутствии реактора	при наличии реактора	глухое присоединение	искровое присоединение
1,5	1,3	1,81	1,92
1,9	1,6	2,83	2,92

Управление моментом включения выключателя. Зна­чение перенапряжений, возникающих при включении ли­нии, зависит от фазы ЭДС  в момент включения. Для каждой частоты свободных колебаний электропередачи можно указать такой угол включения, когда возникаю­щее перенапряжение будет минимально. Исключение представляет только случай резонанса (=₁), когда при любой фазе включения коэффициент k_уд=1.

Возможность управления моментом включения вы­ключателей высокого напряжения в значительной мере определяется конструкцией выключателя и его системы управления.

Разброс во времени при управляемом включении не должен превышать 1 мс. Такие требования могут быть выполнены, например, в воздушных выключателях со светооптической и меха­нической системами управ­ления.

Применение шунтирую­щих сопротивлений в вы­ключателях. Эффективным средством для ограничения возникающих перенапряжений, служит сопротивление, встраиваемое в выключате­ли. Принципиальная схема выключателя с шунтирую­щим сопротивлением показана на рис. 10.

Рис. 10. Применение выключателя с шунтирующим резистором:

ГК – главные контакты; ВК – вспомогательные контакты.

Такой выключатель имеет две системы контактов: ГК — главные контакты и ВК – вспомогательные. При включении линии первыми замыкаются контак­ты ВК, тем самым вводя последовательно с линией со­противление R_ш . Соответствующим подбором значения R_ш можно существенно демпфировать колебания напря­жения в переходном процессе. Спустя некоторое время, обычно через 1,5-2,0 периода промышленной частоты, замыкаются контакты ГК, заканчивая операцию вклю­чения линия.

9