3.3.5. Отключение больших токов

При коротком замыкании на линии напряжение в ме­сте КЗ обычно близко к нулю (рис. 3.9, б). После отключения выклю­чателя Q2 напряжение в конце линии возрастает до установившегося. Поскольку восстановление на­пряжения происходит в результате переходного колеба­тельного процесса, то его свободные составляющие, наложен­ные на амплитуду установившегося напряжения, могут привести к появлению перенапряжения.

Рис. 3.9. Отключение тока КЗ

а – схема; б - распределение напряжения до отключения (U_нач) и после отключения КЗ (U_кон )

Одностороннее отключение КЗ подобно включению разомкнутой линии. Поэтому амплитуды установившегося напряжения и часто­ты собственных колебаний в обоих случаях одинаковы. Значения же амплитуд свободных составляющих различ­ны. Различие обусловлено тем, что в случае включения ли­нии ее емкость не заряжена, а в случае отключения КЗ емкость линии заряжена до некоторого начального значе­ния напряжения. Это обстоятельство уменьшает амплитуду свободных колебаний при отключении КЗ по сравнению с режимом включения линии.

3.3.6. Перенапряжения при автоматическом повторном включении (апв)

Использование АПВ (схема АПВ, рис. 3.10) основано на том, что большинство замыканий носит дуговой характер. Поэтому при отключении участка линии с КЗ с двух сторон дуга может погаснуть и линия может быть снова включена через время t_АПВ.

Рис. 3.10. Схема АПВ

Цикл АПВ можно подразделить на следующие этапы:

1) отключение линии выключателем Q2, ближайшим к ме­сту КЗ, приводящее к кратковременному режиму односто­роннего питания линии;

2) отключение неповрежденных фаз линии выключателем Q1;

3) повторное включение разомкнутой линии выключателем Q1;

4) замыкание выключателя Q2 и восстановление нормаль­ной схемы электроснабжения.

После отключения выключателя Q2 напряжения на не­поврежденных фазах в начале и в конце линии отличаются друг от друга и от ЭДС источника вследствие емкостного эффекта и КЗ на поврежденной фазе.

После отключения линии выключателем Q1 заряд на по­врежденной фазе стекает в землю через дугу, а на непо­врежденных фазах происходит процесс выравнивания на­пряжения. Заряд на неповрежденных фазах линии без реак­торов поперечной компенсации медленно стекает в землю через активные проводимости, которые определяются сте­пенью загрязнения поверхности изоляторов и метеорологи­ческими условиями.

Максимальные перенапряжения возникают при повтор­ном включении разомкнутой линии выключателем Q1.

Таким образом, при АПВ после однофазного или двухфазного замыкания переходный процесс отличается от включения ненагруженной линии возможным наличием зарядов на неповрежденных фазах линии.

3.3.7. Перенапряжения при перемежающихся замыканиях

на землю

Большинство замыканий на землю в электрических си­стемах сопровождается возникновением дуги. В сети с за­земленной нейтралью ток короткого замыкания на землю может быть весьма большим, представляющим опасность для электрооборудования, и потому релейная защита от­ключает выключатель. В сети с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, ток замыкания не представляет опасности для элементов электропередачи и потому может сразу не отключаться. Возникшая при этом дуга может существовать относительно долго.

При изолированной нейтрали через место замыкания на землю проходит емкостный ток (рис. 3.11). (Поскольку рассматривается короткая линия, то собственную индуктивность линий можно не учитывать, а емкости считать сосредоточенными.)

Рис. 3.11. Схема замещения сети с изолированной нейтралью

В небольших сетях 6—35 кВ ток однофазного замыкания на землю имеет значение нескольких ампер. Наличие замыкания на землю практически не сказывается на условиях передачи энергии потребителям. При малых токах замыкания наблюдается быстрое са­мопогасание дуги. Фактором, способствующим гашению открытой дуги в воздухе, является ее удлинение под дей­ствием динамических усилий и потоков воздуха.

Увеличение протяженности линий приводит к увеличе­нию емкостного тока до десятков и сотен ампер, что затруд­няет условия гашения дуги. Даже включение дугогасящего реактора не ме­шает процессу быть неустойчивым. Окончательному пога­санию дуги предшествует несколько «попыток гашения» при переходе тока через нулевое значение с последующим повторным зажиганием дуги. Такая пе­ремежающаяся дуга приводит к появлению колебаний, возникающих при каждом обрыве тока и его зажигании. Переходный процесс часто сопровождается появлением пе­ренапряжений, которые возникают аналогично перенапря­жениям при отключении ненагруженных линий.