Переходные процессы в электрических сетях высокого напряжения

3. Дуга гаснет при переходе через нуль тока промышленной частоты и зажигается вновь при максимальном значении напряжения промышленной частоты на поврежденной фазе (теория Петерсена и Слепяна). При этих условиях гашение дуги происходит через полпериода после зажигания, когда свободные колебания затухают и мгновенные значения напряжения на неповрежденных фазах равны ±1,5Uф, а смещение нейтрали

На рис. 2.26 приведены зависимости максимальных кратностей перенапряжений от произведения (1--k)(1--d), рассчитанные в соответствии с различными теориями. В области практических значений k и d разница между результатами расчетов не очень велика. Анализ кривых показывает, что кратность перенапряжений лишь в редких случаях превосходит уровень изоляции установок 6--35 кВ. Однако эти перенапряжения опасны не только своей амплитудой, но и длительностью. Кроме того, они охватывают всю сеть в целом, что повышает вероятность перекрытия изоляции, которое может произойти не только у места замыкания, но и в удаленных точках. Как устойчивая, так и перемежающаяся дуга может гореть долго и переброситься на другие фазы, приводя к двухфазному КЗ. Поэтому во всех случаях необходима быстрая ликвидация дуги замыкания на землю, которая может быть достигнута путем ограничения тока через дуговой промежуток и уменьшения скорости восстановления напряжения настройкой дугогасящего реактора в нейтрали в резонанс с емкостью сети.

Рис. 2.25 Напряжение переходного процесса при дуговом КЗ (UП,Г=0,4Uф): а - напряжение фазы А; б - напряжение фазы В; в - напряжение фазы С; Й - момент зажигания дуги в фазе А; ЙЙ - гашение дуги; ЙЙЙ - повторное зажигание дуги

Рис. 2.26 Зависимость перенапряжений на неповрежденной от произведений (1-k) (1-d): 1 - по гипотезе Петерсена; 2 - по теории Н. Н. Белякова; 3 - по гипотезе Петерса и Сляпина

Вывод: В данной главе приведены и подробно рассмотрены основные виды коммутационных перенапряжений, а так же зависимости основных параметров переходного процесса, в данной главе так же рассмотрено как ведёт себя дуга в различных видах перенапряжений.

9. Расчет кривых переходного процесса

Рассчитать и построить кривые (не менее двух периодов промышленной частоты) переходного процесса при включении линии для угла включения ц=90° для следующих первых собственных частот колебаний щ1= 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; считая д=0,1 отн. ед. Определить значения kуд.

Общая характеристика переходного процесса при включении и АПВ. Включение разомкнутой линии является распространенной коммутацией, которая может привести к появлению опасных перенапряжений в конце линии. Простейшая схема включения линий показана на рис.1. В этой схеме Е -- ЭДС источника, хИ -- его внутреннее сопротивление; l, Zc -- длина и волновое сопротивление линии; РВ -- вентильный разрядник.

Расчет переходного процесса в такой схеме может быть проведен методом стоячих волн, позволяющим выразить напряжение в конце линии в виде суммы вынужденной составляющей с частотой источника щ и бесконечного числа составляющих собственных колебаний. В ряде практических случаев можно ограничится учетом нескольких составляющих. В первом приближении можно принять во внимание лишь первую собственную частоту колебаний, что позволяет схему с распределенными параметрами свести к одночастотному колебательному контору L, C, r (рис.3.2).

Рис. 3.1 Включение разомкнутой лини под напряжение

Рис. 3.2 Упрощенная схема замещения разомкнутой линии с разрядником

Анализ показывает, что замена цепи с распределенными параметрами колебательным контуром дает погрешность тем меньшую, чем больше отношение

Параметры колебательного контура выбираются на основании следующих соображений:

Частота колебательного контура должна совпадать с первой частотой щ1 схемы с распределенными параметрами, т. е. щ1=1/LC, где щ1 является первым корнем трансцендентного уравнения

токи через разрядник в обеих схемах должны быть равны. Это требует равенства входных сопротивлений относительно точки подключения разрядника при промышленной частоте.

Входное сопротивление ZBX в схеме с распределенными параметрами подсчитывается как входное сопротивление линии, замкнутой через индуктивность источника. Без учета активных сопротивлений получим:.

где р -- коэффициент изменения фазы для линии (при промышленной частоте щ=314 рад/с для воздушных линий в = О,О6 град/км).

Для схемы с сосредоточенными постоянными входное сопротивление без учета r равно:

Значения сопротивления r и коэффициента затухания д=r/2L в схеме замещения выбираются, исходя из равенства затуханий в обеих схемах.

В работе рассматриваются перенапряжения в электропередачах 500 кВ, поэтому все расчеты далее проводим в относительных" единицах, беря за базисные

Uбаз =0,8*500 кВ, Z6a3=Zc=270 Ом, щбаз= 314 рад/с.

огда в схеме замещения ЭДС источника Е=1, волновое сопротивление Zc = l, угловая частота источника щ=1. В относительных единицах время измеряется в радианах, а период промышленной частоты составляет Tотн=2р. Используя соотношения и зная щ1 и д схемы с распределенными параметрами, можно выразить параметры схемы замещения следующим образом:

Коэффициент затухания в реальных схемах д =5- 30 1/с, или в относительных единицах д =0,016-0,095.

В данной работе исследуется перенапряжение в линии с номинальным напряжением 500 кВ, длиной 500 км, присоединенной к источнику индуктивностью Lи=0, 0.29, и 0.67 отн. ед. Этим значениям Lи соответствуют частоты щ1=3, 2 и 1.5.

При подключении простого колебательного контура к источнику ЭДС е=Е sin(щt+ц) возникает переходный процесс. Максимальное значение напряжения на емкости С зависит от фазы включения и от соотношения частоты источника щ и собственной частоты контура щ0. Воздушные ли нии электропередачи, как правило, имеют малые потери, так что можно считать д<<щ1 и щ1= щ0. Вдали от резонанса выражение для напряжения на емкости, являющегося аналогом напряжения в конце разомкнутой линии, имеет вид:

коммутационный перенапряжение фазный

где Uуст - установившееся напряжение; Uсв - напряжение свободных колебаний;

При щ1=щ (резонанс), используя предельный переход, получаем:

т. е. колебания происходят с постепенно возрастающей амплитудой, в пределе достигающей установившегося напряжения, которое во много раз превосходит амплитуду ЭДС источника.

Максимальные перенапряжения в переходном процессе обычно характеризуют ударным коэффициентом куд. Для колебательного контура

Рис. 3.3 Зависимость kуд=f(щ1/щ) при разных углах включения ц

На рис. 3.3. показан характер изменения kуд в зависимости от щ1/щ для различных углов включения ц, откуда следует, что при щ=щ1 kуд=1, т.е. при резонансе момент не влияет на ударный коэффициент. При щ1/щ<1 наибольшее kуд наблюдается при углах включения ц, близких к 0 ( при 180), причем kуд может быть больше 2. При щ1/щ>1 наибольшее kуд наблюдается как правило, при углах включения ц, близких к 90, причём kуд не превышает 2.

Построим кривые переходного процесса для следующих собственных частот колебаний щ1=1,0 ; 2,0; 3,0;

Рис. 3.4 Переходный процесс при включении линии (щ1=1): 1-вынужденная составляющая; 2-свободная составляющая

Рис. 5 Переходный процесс при включении линии (щ1=2)

Рис. 6 Переходный процесс при включении линии (щ1/щ=3): 1-вынужденная составляющая; 2-свободная составляющая

Вывод: В данной главе рассмотрены на примере и построены кривые переходного процесса, а так же можно добавить, что для защиты оборудования и линейной изоляции от воздействия опасных внутренних перенапряжений применяют коммутационные разрядники или нелинейные ограничители перенапряжений, которые должны ограничивать перенапряжения переходного режима.

Размещено на Allbest.ru