- •5.1.Общие положения
- •5.2.Вынужденные напряжения переходного процесса в симметричном режиме
- •5.3. Вынужденные напряжения в несимметричном режиме при однополюсном коротком замыкании
- •5.4. Вынужденное напряжение при несимметричном режиме и успешном оапв
- •Расчет вынужденного напряжения производится по формуле
- •5.5 Вынужденные перенапряжения при неполнофазных режимах
- •6. Координация изоляции по уровню внУтренних
- •6.1 Координация изоляции по уровню внутренних перенапряжений
- •6.2 Особенности выбора опн для ограничения внутренних перенапряжений в электрических сетях напряжением до 35 кВ
- •6.2.1 Особенности выбора опн для защиты от коммутационных
- •6.3 Особенности выбора опн для ограничения внутренних перенапряжений в электрических сетях напряжением 110 - 750 кВ
- •6.3.1 Квазиустановившиеся перенапряжения, их амплитуда и длительность.
- •6.3.2 Выбор номинального напряжения опн
- •6.3.3 Определение защитного уровня опн
- •6.3.4 Особенности выбора опн по условиям работы в распредустройствах электростанций
- •Переходный феррорезонанс
- •Тема 2. Коммутационные перенапряжения
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Перенапряжения при включении разомкнутой линии
- •2.3. Пути снижения перенапряжений при включении ненагруженных линий
- •2.4. Перенапряжения при автоматическом повторном включении линии
- •2.5. Перенапряжения при отключении ненагруженных линий
- •2.6. Перенапряжения при отключении больших токов
- •1 И 2 начальное и конечное распределение напряжения соответственно
- •1 И 2 начальное и конечное распределение напряжения вдоль вл соответственно
- •2.7. Особенности ограничения перенапряжений, возникающих при коммутации линий, вентильными разрядниками и выключателями с шунтирующими сопротивлениями.
- •2.8.Перенапряжения при коммутациях трансформаторов и реакторов
- •2.23. Схема замещения а) и кривые переходного процесса при отключении ненагруженного трансформатора
- •2.9 Высокочастотные коммутационные перенапряжения и защита от них электрооборудования 110 кВ и выше
- •2.10.Перенапряжения при коммутациях электродвигателей высоного напряжения
2.5. Перенапряжения при отключении ненагруженных линий
Перенапряжения при отключении ненагруженных линий возникают вследствие перезарядки линий при повторных зажиганиях дуги между контактами выключателя.
Рассмотрим механизм развития этих перенапрЯжений на простейшей эквивалентной схеме замещения, рис.2.10.
Рис.2.11. Схема замещения при отключении линии
Питающая сеть замещена источником э.д.с. e(t), включенным последовательно с индуктивным внутренним сопротивлениемLsи активным –Rs, а линия замещена емкостьюС.
Рис.2.12. Изменение напряжения на линии при повторных зажиганиях дуги в выключателе при его отключении
Гашение дуги в выключателе В при его отключении происходит в момент времени t1, когда емкостный токIвпроходит через ноль, рис.2.12. Заряд линии медленно стекает на землю через сопротивление утечки изоляции. Постоянная времени разряда имеет порядок десятков секунд, поэтому напряжениеU1на линии в течение половины периода колебаний 50 Гц остается практически неизменным и равным амплитудному значению фазного напряженияUmф. Напряжение на шинах изменяется с частотой источника, поэтому через 0,5 периода, моментt2, разность потенциалов на контактах выключателя будет максимальной и равнойUв=U1-Um=2Em. Если в этот момент произойдет повторное зажигание дуги, то емкость линии начнет перезаряжаться в колебательном режиме от начального значенияU1@Emдо установившегося напряженияUш=е(t). Частота свободных колебаний оказывается примерно на порядок выше 50 Гц и можно пренебречь изменением напряжения источника в интервалеDt=t3-t2. При этом максимальное напряжение на линии можно рассчитать по следующей формуле
,
где Куд=1,8-ориентировочное значение ударного коэффициента в эквивалентном контуре с учетом потерь в сопротивленииRs.
В момент t3 токi=di/dt=0 и дуга гаснет. Емкость линии остается под напряжениемU1макс. Через полпериодаUm=Emи напряжение между контактами выключателя повысится доUв=Em –U1макс=3,6Em(моментt4). Одновременно расходятся контакты выключателя и увеличивается электрическая прочность межконтактного промежутка. Если в моментt4Uв=Uпр, то произойдет зажигание дуги снова иU2макс=-2,6Em+(Em+2,6Em)1,8=3,9Emи т.д.
Для большинства реальных схем напряжение, остающееся на линии после гашения дуги, оказывается меньшим, чем для упрощенной эквивалентной схемы.
Зажигание дуги в реальных выключателях происходит в случайные моменты времени и процесс нарастания перенапряжений от одного повторного зажигания к другому не приводит к столь быстрому росту их значений. Значение максимального напряжения в переходном процессе зависит от момента повторного зажигания дуги, возможность которого определяется соотношениями между кривыми возрастания электрической прочности межконтактного промежутка выключателя и восстанавливающегося напряжения.
Число повторных зажиганий дуги в некоторых типах масляных выключателей может достигать 12-15 при каждой коммутации фазы. После окончательного гашения дуги остающееся напряжение на линии может достигать (1,6¸1,8)Um, что создает предпосылки для высоких перенапряжений при последующем АПВ.
Кратность перенапряжений зависит также от вида применяемого выключателя.Современные воздушные выключатели практически всегда отключают линию без опасных повторных зажиганий дуги, поэтому в сетях, оборудованных этими выключателями с перенапряжениями рассматриваемого типа можно не считаться. Масляные выключатели имеют меньшую скорость расхождения контактов и в них возникают опасные повторные зажигания дуги.
Исходя из многих экспериментальных данных, вероятность рассматриваемых перенапряжений с кратностью более 3,5 составляет 2 %. Практика эксплуатации показывает, что в основном нужно ориентироваться на кратность равную трем. Такие воздействия на изоляцию непосредственной опасности не представляют, но частое их воздействие нежелательно. Однако при снижении уровня изоляции до 2,5Uфи ниже (220-330 кВ) эти воздействия становятся опасными. В сетях 500 кВ и выше в выключателях повторных зажиганий дуги не возникает и этот тип перенапряжений может не учитываться.
Меры ограничения перенапряжений.Радикальной мерой борьбы с перенапряжениями этого типа является применение выключателей без опасных повторных зажиганий дуги. Если таких выключателей нет, то целесообразно оснастить линию средствами снятия остаточного заряда: вынести на линию измерительный электромагнитный трансформатор напряжения. Эффективным оказывается подключение к линии шунтирующего реактора. Приближая форму кривой остающегося на линии напряжения к кривой воздействующей э.д.с., он замедляет рост напряжения между контактами выключателя и тем самым уменьшает вероятность повторных зажиганий дуги.
Ограничение перенапряжений путем применения ОПН или вентильных разрядников возможно, но вследствие многократности зажиганий дуги в ходе каждой коммутации происходит ускоренное расходование ресурса пропускной способности нелинейных резисторов.