Лекция 14

ВНУТРЕННИЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ.

Общие положения

Внутренние перенапряжения вызываются колебаниями электромагнитной энергии в пе­реходных и стационарных режимах, сопровождающих плановые и аварийные коммутации. Например, в схеме электропередачи рис. 30 при отключении выключателя Q2 возникнут колебания напряжения в контуре, образованном емкостью линии и индуктив­ностью источника и линии. Упрощенная кривая переходного процесса после коммутации приведена на рис. 31. Стадия I переходного процесса обычно имеет длительность не­сколько периодов промышленной частоты. Появляющиеся на первой стадии перенапря­жения носят название коммутационных. После затухания свободных колебаний наступает ста­дия II, в течение которой могут наблюдаться перенапряжения U_УСТ установившегося режима. Длительность стадий I и II обусловлена временем действия регуляторов напряжения; бла­годаря регулированию U_УСТ постепенно уменьшается в соответствии с уменьшением ЭДС (стадия III), пока не установится напряжение в пределах допустимого. С точки зрения воздействия на изоляцию необходимо обращать внимание на перенапряжения двух первых стадий процесса.

Рис. 30 Упрощенная схема замещения электропередачи:

L_И — индуктивность источника; L_Н — индуктивность нагрузки; L_Л — индуктивность линии; С_Л — емкость линий

Рис. 31. Различные стадии переходного процесса после коммутации

Различают следующие виды внутренних перенапряжений:

1. Коммутационные перенапряжения связанные с отключением и включением ненагруженных линий; с отключением асинхронных двигателей; с отключением ненагруженных трансформаторов.

2. Резонансные перенапряжения в электрических системах развиваются в форме линейного, параметрического или нелинейного резонанса.

Линейный резонанс возникает в цепях с неизменными индуктивностями, емкостями и сопротивлениями.

Признаком резонансного режима в таких цепях является совпадение или близость частоты собственных (свободных) колебаний в цепи к частоте источника напряжений Е. В резонансном режиме наблюдается резкое возрастание токов и напряжений на всех элементах (r, L,C) цепи. Поэтому резонансный режим, как правило, приводит к опасным перенапряжениям в системе.

Параметрический резонанс вызывает в колебательной системе посредством периодического изменения какого-либо её параметра внешними силами. В электрической цепи таким параметром могут служить индуктивность, либо взаимная индуктивность, либо емкость.

Нелинейный резонанс наблюдается в цепях с нелинейной индуктивностью в виде Феррорезонанса.

3. Перенапряжения в сетях с изолированной или резонансно-заземленной нейтралью

Перенапряжения при дуговых замыканиях в сети с изолированной нейтралью возни­кают в случае, если дуга однофазного замыкания на землю имеет перемежающийся характер: периодически соединяет и разъеди­няет поврежденную фазу с землей.

Условия для гашения дуги создаются при каждом переходе через нулевое значение тока замыкания на землю, являющегося суммой тока замыкания промышленной частоты и переходного высокочастотного тока свободных колебаний. После гашения дуги бестоковая пауза длится до тех пор, пока нарастающая электрическая прочность не станет меньше восстанавливающегося на промежутке напряжения.

Амплитуда перенапряжений при перемежающихся дугах зависит от интервала между моментами гашения и повторного зажигания дуги, от сочетания скоростей вос­становления электрической прочности и восстановления напряжения на поврежденной фазе, затухания и частоты колебательных процессов, напряжения смещения нейтрали, отношения значения емкости фазы на землю к значению междуфазной емкости и т. д. На рис.32 приведена кривая вероятности Q (k) того, что кратность перенапряжений окажется равной или превзойдет k. Это распределение усечено. Нижней точкой усечения является k= , т. е. кратность перенапряжений, соответствующая линейному напряжению. Как по­казывают экспериментальные исследования, при перемежающихся дугах верхней точкой усечения следует считать k = 3,2. В остальных случаях (металлические замыкания, замыкания в кабельных сетях с большим током) верхней точкой усечения следует считать k = 2,3. При резонансных и близких к ним настройках компенсации значения перенапряжений не пре­вышают 2,7 Uф, чему соответствует вероятность 0,975. При этом эффективность резо­нансно-настроенной компенсации составляет 0,9, т. е. только одно из десяти замыканий на землю развивается в многоместное КЗ.

Среднему значению перенапряжений 2,19 Uф соответствует вероятность электричес­кой прочности 0,992, т. е. КЗ в сети возникает

Рис.32 Вероятность возникновения кратности перенапряжений, большей или равной k при дуговых замыканиях

один раз из 130 случаев возникновения однофазных замыканий на землю с перенапряжениями 2,19Uф. Однако при перенапряжениях 3 Uф каждое третье воздействие приводит к КЗ.

Отношение среднего значения электрической прочности к среднему значению перенапряжений называют средним коэффициентом запаса надежности. Например, для сетей 35 кВ это отношение равно 1,4.

Поиск по сайту: