2.6. Перенапряжения при отключении больших токов

Отключение линий при коротких замыканиях, когда происходит изменение напряжения от нуля (при коротком замыкании) до максимального значения (при его отключении), сопровождается перенапряжениями достигающими 2U_ф и более.

Отключение симметричных к.з.

Рассмотрим упрощенную (однофазную) схему, представленную на рис.2.13,а. При возникновении к.з. вследствие селективной работы сначала срабатывает выключатель В₂ и некоторое время разомкнутая линия оказывается присоединенной к источнику питания. Преходной режим обусловлен несоответствием между начальным режимом (наличие к.з. в конце линии) и конечным режимом (разомкнутая линия). Распределение напряжения вдоль линии показано на рис.2.13,б кривые 1 и 2. Переходной процесс рассчитывается по формулам аналогичным, применяемым для расчета переходного процесса при включении разомкнутой ненагруженной линии под напряжение. Напряжение в конце линии ,

где и ; z_c – волновое сопротивление линии; .

Рис.2.13. Схема замещения а) и распределение напряжения вдоль линии б)

1 И 2 начальное и конечное распределение напряжения соответственно

Поскольку включение разомкнутой линии и одностороннее отключение к.з. приводят к одной и той же схеме замещения, составляющие установившегося режима и частоты собственных колебаний в обоих случаях одинаковы, но свободные составляющие различны. Математический анализ показывает, что все составляющие U_k при отключении к.з. имеют одинаковый знак, тогда как при включении ненагруженной линии знаки U_k чередуются. Из начальных условий (U(l) = 0 при t = 0) следует, что U(l,0)=U_уст U₁  U₂  U₃ … U_ , т.е. U₁< U_уст.

Таким образом, при одностороннем отключении к.з. амплитуда первой свободной составляющей в конце линии меньше, чем амплитуда вынужденной составляющей, в то время как при включении линии это соотношение обратное.Это означает, что при самых неблагоприятных условиях и без учета затухания ударный коэффициент при отключении к.з. не может быть больше двух.

Сравнение амплитуд свободных составляющих и ударных коэффициентов (без учета затухания) при включении ненагруженной линии длиной 500 км к источнику с индуктивностью 0,29 и при одностороннем отключении к.з. приведено в табл.2.1.

Таблица 2.1. Значения амплитуд свободных колебаний и ударных коэффициентов

	U1/Uуст	U2/Uуст	U3/Uуст	Куд
Включение ВЛ	1,13	0,17	0,06	2,3
Отключение к.з.	0,87	0,07	0,02	1,8

Различие в переходных процессах при включении ненагруженной линии и при отключении к.з. обусловлено тем, что в первом случае емкость линии не заряжена, т.е. вся линия имеет нулевые начальные условия, а во втором случае емкость линии заряжена до некоторого начального напряжения, рис.2.13,б. Это обстоятельство уменьшает относительные амплитуды свободных колебаний при отключении к.з. по сравнению с режимом включения линии.

Если линия снабжена устройством продольной компенсации (УПК), то прохождение тока к.з. через емкость УПК вызывает значительное падение напряжения на ней, U_c рис.2.14,б.

Рис.2.14. Схема замещения ВЛ с УПК а) и распределение напряжения вдоль ВЛ б)