42. Коммутационные перенапряжения. Перенапряжения при апв
В процессе работы энергосистемы всегда
возникает необходимость производить
видоизменения схем (ремонты, включение
и отключение отдельных линий). Каждое
такое изменение сопровождается
коммутацией, при которой неизбежно
возникает переходный процесс, который
может приводить к появлению перенапряжений.
Перенапряжение – это всякое превышение
мгновенным значением напряжения на
изоляции амплитуды наибольшего рабочего
напряжения
:
Коммутации автоматического повторного включения линии происходят реже, чем плановые включения, но могут сопровождаться более высокими перенапряжениями, т.к. за время короткой бестоковой паузы остаточный заряд линии практически сохраняется. Средние значения коэффициентов перенапряжений при АПВ (автоматического повторного включения линии) не отличаются от случая плановых включений и при использовании воздушного выключателя не превосходят 1.8.
В среднем при коммутации АПВ кратность перенапряжения выше, чем при плановых включениях, вследствие неопределенности остаточного заряда линии. Физически процессы аналогичны коммутациям при повторных зажиганиях дуги.
Наиболее опасны случаи противоположных
знаков остаточных знаков остаточного
напряжения линии
и напряжения источника питания.
Приведённая внизу таблица статистически обработанных данных о перенапряжении при АПВ показывает, что при наблюдении в течение 20 лет, максимальные перенапряжения данного типа достигали кратности, превышающей 3. Повышенные кратности в случае масляных выключателей связаны, очевидно, с повторными зажиганиями дуги на стадии отключения АПВ.
Наиболее опасны перенапряжения при АПВ на устойчивое короткое замыкание, кратность растёт вследствие роста амплитуды установившегося напряжения здоровых фаз вследствие несимметрии.
Для борьбы с перенапряжениями данного вида применяют те же методы, что для перенапряжений при плановых коммутациях – обеспечение эффективного стекания заряда с линии, ограничение вынужденной составляющей, разрядники и ограничители перенапряжений.
Системные мероприятия по ограничению перенапряжений при АПВ
Подключение элементов стекания заряда
Применение однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) вместо АПВ
Трансформатор напряжения (ТН) в сетях 500 кВ полностью снимает проблему перенапряжений при АПВ, приравнивая их к плановым включениям.
Пример компьютерной симуляции
Перенапряжения
при АПВ. КЗ в середине 200 км линии
электропередачи:
Здесь приведена расчётная осциллограмма переходного процесса при АПВ линии длиной 200 км, полученной с помощью ПО Матлаб Симулинк. Моделировался случай короткого замыкания в середине линии x=100 км. Осциллограмма демонстрирует как наличие высокочастотной переходной составляющей, так и квазистационарного процесса на основной частоте. Полученная в данном примере кратность при вариации длительности бестоковой паузы в интервале 0.055–0.08 с, составила максимально 3.
43. Коммутационные перенапряжения. Перенапряжения при отключении короткого замыкания.
В процессе работы энергосистемы всегда возникает необходимость производить видоизменения схем (ремонты, включение и отключение отдельных линий). Каждое такое изменение сопровождается коммутацией, при которой неизбежно возникает переходный процесс, который может приводить к появлению перенапряжений. Перенапряжение – это всякое превышение мгновенным значением напряжения на изоляции амплитуды наибольшего рабочего напряжения .
Коммутационные перенапряжения на линиях могут возникать при отключении коротких замыканий и при разрыве электропередачи в случае потери синхронизма. Анализ этих процессов можно провести методом наложения, рассматривая напряжение на линии, как сумму стационарного режима короткого замыкания и переходного процесса включения в точке короткого замыкания эквивалентного генератора тока, направленного на встречу тока КЗ. В сетях 110 кВ (глухо заземлённая нейтраль) и выше наиболее опасен режим однофазного КЗ, когда разность между начальным и установившимся напряжением в данной точке линии максимальна.
Приближенную оценку перенапряжений, возникающих при этом можно дать с помощью использованной ранее формулы. Оценим перенапряжения при предельном значении ударного коэффициента равном 2. Амплитуда установившегося напряжения на разомкнутом конце линии не превосходит 1.3 от номинального напряжения. Начальное напряжение в случае КЗ, очевидно равно нулю. Поэтому имеем предельную оценку кратности перенапряжения 2.6
Отключение короткого замыкания линии с устройством продольной компенсацией (УПК)
Особым случаем является отключение короткого замыкания на линиях снабжённых батареями продольной компенсации, когда батарея конденсаторов включается, как показано на рисунке снизу.
В этой схеме распределение амплитуд установившейся составляющей до и после отключения КЗ зависит от соотношения сопротивлений индуктивности линии и ёмкости компенсирующей батареи конденсаторов. По сравнению со случаем линии без батареи продольной компенсации, указанная разность оказывается выше, т.к. точка «нуля» напряжения смещена к середине линии. Это порождает более интенсивный переходный процесс, в котором достигаются кратности перенапряжения, значительно превышающие 3. Для предотвращения столь высоких перенапряжений в схемах с УПК применяется автоматическое шунтирование батареи конденсаторов перед коммутацией отключения тока КЗ.