4.6.5. Передача хвиль перенапруження з однієї обмотки в іншу

При падінні електромагнітної хвилі на одну з обмоток трансформатора електромагнітні процеси в ній збуджують високі потенціали в іншій обмотці. Можливі 2 види передачі ВН.

1.Емкостная передача потенціалу в трансформаторах(рис. 4.22).

Зазвичай у високовольтних трансформаторах місткість на землю обмотки високої напруги багато менше, ніж місткість на землю обмотки низької напруги, тобто ^{C11 C22 . Еквівалентна схема заміщення, представлена на рис. 4.22, би, дозволяє оцінити напругу на вторинній обмотці залежно від напруги хвилі, що прийшла на первинну обмотку :}

Рис. 4.22. Ємносний спосіб передачі електромагнітної хвилі між обмотками трансформатора при приході хвилі перенапруження по одній з фаз : а) - загальна схема заміщення; б) - еквівалентна електрична схема для розрахунку

При ємносній передачі електромагнітної хвилі між обмотками трансформатора коефіцієнт трансформації не грає ролі і залежить від . Значні потенціали можуть бути на обмотці 2 (НН), тільки коли С₂₂ мало.

_{2. Електромагнітна передача напруги в трансформаторах. Падіння хвилі на обмотку НН представлене на} рис. 4.23.

Рис. 4.23. Електромагнітна передача при падінні хвилі перенапруження на обмотку низької напруги

В цьому випадку можливі два варіанти.

а) Якщо фази ВН приєднані до ВЛ, то зростання потенціалу буде незначне як на початку, так і в середині обмотки.

_{б) Якщо фази АВС від'єднані від ВЛ, то}

де

𝑘_тр - коефіцієнт трансформації.

_{Це небезпечний режим і для внутрішньої і для зовнішньої изоляциитрансформатора. Отже, потрібна установка захисних апаратів від перенапружень на виводах трансформатора.}

_{Наприклад: Хвиля перенапруження падає з боку низької напруги,} = 10 кВ = 10/0,4 = 25_{. За таких умов} = 250 кВ_{, тобто для трансформатора класу 10 кВ це напруга в три вражай вище за імпульсну випробувальну напругу (75-80 кВ).}

4.7. Перенапруги при відключенні ненавантажених леп і батарей конденсаторів

4.7.1. Відключення ненавантажених пл

При холостому ході лінії струм випереджає напругу практично на 90° (лінія, як місткість). При відключенні лінії, коли контакти вимикача починають розходитися, між ними спалахує дуга. При проходженні струму через 0 (момент t0 на рис. 4.24), дуга у вимикачі згасне. Лінія залишається зарядженою. На лінії залишається напруга +Uф, а напруга джерела продовжує змінюватися по синусоїді. Через півперіоду напруга джерела досягає значення - Uф. Отже, між контактами вимикача напруга досягає значення 2Uф. Міцність проміжку між контактами вимикача за півперіоду зростає не більш, ніж до 2Uф (повітряні вимикачі) і Uф (масляні вимикачі).

Дуже вірогідним є повторне запалення дуги у вимикачі у момент t1, коли напруга джерела рівна - Uф. При цьому лінія перезаряджатиметься від +Uф до - Uф. А по лінії поширюватиметься хвиля напруги − 2𝑈_ф і приходити струм

Рис. 4.24. Відключення неодруженої лінії від джерела за наявності повторного запалення

Перезарядка ВЛ відбувається в результаті поширення по лінії хвилі з крутим фронтом - 2Uф (компенсація +Uф і зарядка до - Uф). На кінці розімкненої лінії хвиля - 2Uф відіб'ється з тим же знаком, тобто досягне - 4Uф, але результуюча напруга буде - 4Uф+Uф= - 3Uф. Хвиля струму відіб'ється із зворотним знаком (рис. 4.25).

^{При цьому на лінії встановлюватиметься напруга - 3Uф(рис. 4.24), а сумарний струм на ділянках лінії, де пройшла отраженнаяволна, стає рівним нулю. Тому, коли відбита хвиля дійде до джерела (контакти вимикача), струм у вимикачі проходить через 0 і дуга гасне (момент t2). Це час пробігу хвилі струму і напруги значно менше півперіоду. Але напруга джерела змінюється синусоїдально до +Uф, а між контактами вимикача напруга досягає 4Uф. І знову можливе запалення дуги і так далі}

Рис. 4.25. Хвильові процеси при відключенні неодружених ліній

Якби повторні запалення дуги тривали необмежено довго, то перенапруження на лінії могли б досягти скільки завгодно великої величини. Але сучасні вимикачі не дозволяють цього. У переважній більшості випадків при відключенні неодружених ліній відбувається не більш за одне повторне запалення дуги. Тому напруга на лінії у разі джерела нескінченної потужності не повинна перевищувати 3Uф. Оскільки лінії мають значну довжину, необхідно враховувати зниження напруги джерела за час подвійного пробігу хвилі по лінії, а також втрати в лінії. Ці чинники зменшують можливі амплітуди перенапружень на лінії. Перенапруження при відключенні неодружених ліній для ряду енергетичних систем стають найбільш важливим видом перенапружень.

Можливі види обмеження подібних перенапружень :

Радикальний спосіб - збільшення швидкості відновлення електричної міцності, тобто швидкості розбіжності контактів вимикача. Проте із збільшенням швидкодії вимикачів сильно зростають перенапруження при відключенні неодружених (ненавантажені) трансформаторів.

Використання вимикачів з тими, що шунтують опори. Недолік - складність конструкції і значна вартість.

Використання вентильних розрядників. Надійно ограничиют перенапруження при довжині ліній не більше 200 км. У довших лініях потрібні спеціальні розрядники з підвищеною пропускною спроможністю по струму.

_{Приєднання електромагнітних трансформаторів напруги.}