ИЭ (13.03.02) / Лекции / Презентации / Лекция 2_1
.pdf
ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ И ЗАЩИТА ОТ НИХ
определение Перенапряжение – всякое превышение напряжения по отношению к наибольшему
рабочему напряжению Uнр Uнр Uнkр
Класс напряжения, кВ
kр
определение
K Um
3-20 35-220 330 500-1150
1.2 |
1.15 |
1.1 |
1.05 |
Кратность перенапряжения K - отношение амплитуды воздействующего напряжения к амплитуде наибольшего рабочего напряжения
Uнрm
КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
*) ПУМ - прямой удар молнии
Характеристики перенапряжений:
1) Кратность |
K |
Um |
|
||
|
Uнрm |
|
2)Длительность воздействия
3)Форма кривой напряжений (апериодическая , колебательная высокочастотная и т.д.)
4)Широта охвата электрической сети
Внутренние перенапряжения
Причины возникновения: колебания энергии, запасенной в элементах сети (трансформаторы, реакторы, батареи конденсаторов, собственная емкость линий электропередачи и т.п.), вызванные изменениями режима сети.
Переходный |
Квазистационар |
процесс |
Новый режим |
|
генератора |
ВНУТРЕННИЕ ПЕРНАПРЯЖЕНИЯ
Коммутационные Квазистационарные
КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ
Емкостный эффект линии электропередачи
Уравнения установившегося режима длинной линии
Z R0 j L0 |
Y G j C |
0 |
|
0 |
|
dU |
|
|
dI |
d2U |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
ZI |
|
|
YU |
|
U |
ZY |
|
|
|
dx2 |
|||||||
dx |
|
||||||||
|
|
|
dx |
|
|
|
|||
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx2 |
U |
ZY |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
U Aexp( x) Bexp( x) |
|
|
I Aexp( x) Bexp( x) |
1 |
|
Zw |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
Z /Y |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
Zw |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В реальных ЛЭП |
R0 j L0 |
G0 j C0 |
j |
|
|
|
j |
Zw |
|
|
|||||||||||||||||||
|
L0C0 |
L0 /C0 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
U Aexp( j 0x) Bexp( j 0x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
I |
Aexp( j |
|
x) Bexp(j |
|
x) |
1 |
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
L /C |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
Zw |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
w |
|
|
0 |
|
0 |
|
|
|
||||
|
|
|
U |
U |
0 cos x jI0Zw sin( x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
I |
I0 |
cos x j(U |
0 sin( x))/Zw, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Решаем систему U |
U1cos x jI1Zwsin( x) |
|
|
||
I I |
cos x j(U |
sin( x))/Z |
w |
, |
|
|
1 |
1 |
|
|
|
1 2
I2 I1cos l j(U1sin( l))/Zw,
Одностороннее питание – холостой ход I2 0 
I1 j(U1tg( l))/Zw,
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
U |
|
|
l |
|
|
|
8 |
|
|
1 |
|
2 |
1 cos( l) |
l |
c |
, c |
|
3 |
10 |
м/c, |
|
314c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Для большей части линий электропередачи l < 300 км
Четверть волновой резонанс: в случае источника бесконечной мощности
cos l 0 l c 1500км 1длиныволны
2 4
Напряжение в конце линии по отношению к напряжению генератора E
|
U |
|
|
cos 1 |
|
Lн |
|
||||||
В режиме холостого хода |
2 |
|
E, |
1 arctg |
|
|
|
|
|
||||
cos |
|
Z |
w |
|
|||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
Lн |
||||
¼ волновой резонанс напряжений на линии |
cos 1 0, |
крит |
arctg |
||||||||||
2 |
Zw |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
E
Ограничения резонансного повышения напряжения: -Потери в линии -Насыщение стали трансформаторов
Системные методы ограничения резонансного перенапряжения:
- Применение шунтирующих реакторов для компенсации емкости линии