Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

На рис. 12.21, а сплошными линиями показано построение вольтамперной характеристики (в.а. х.) без учета потерь. Сначала гра­ фически по точкам строим в. а. х. параллельного соединения (ÜL^ II 1/cöCj, суммируя алгебраически токи (/L , / Сі) при фиксиро­

На величины возникающих перенапряжений существенно влияет активная утечка G. Как видно из векторной диаграммы, приведенной на рис. 12.21, г, при утечке G^a>C1 максимальное перенапряжение на емкости не превосходит £7^. ограниченное насыщением.

Кроме перенапряжений опрокидывание фазы тока приводит к большой асимметрии и даже преобладанию напряжения обратной последовательности на вторичной обмотке понизительного трансфор­ матора. Это может привести к остановке сильно загруженных и даже к изменению направления вращения слабо загруженных асинхронных двигателей. Аналогичные перенапряжения могут возникнуть также и при включении с разбросом фаз трансформатора, имеющего изолиро­ ванную нейтраль, даже если он работает в сети с глухим заземлением нейтрали. При этом, однако, корона может существенно ограничить возникающие перенапряжения.

Основные меры борьбы с феррорезонансом на основной гармонике— это тщательная регулировка и уменьшение разброса фаз выключате­ лей, а также недопущение работы и коммутации незагруженных тран­ сформаторов, имеющих изолированную нейтраль.

278

в.Феррорезонанс па высших гармонических

Всетях высокого напряжения феррорезонансные перенапряжения на высших гармонических могут возникнуть в случае достаточно сильного насыщения магнитопровода трансформатора, например в ненагруженных полублочных или блочных электропередачах (рис. 12.22, а, б), а также в ненагруженных

электропередачах с промежуточными °)

трансформаторами (рис. 1-2.22, в), когда Ѳ— QDfo----- GD—«=» вследствие емкостного эффекта напряже­

ние на трансформаторах, подключенных к линии, заметно повышается. При этом корона существенно снижает амплитуды высших гармонических. Так как потери на корону возрастают с частотой, то в подавляющем большинстве случаев мо­ жет иметь некоторое практическое значе­ ние автопараметрическое возбуждение лишь второй гармонической, которая при этом заметно ограничивается потерями на корону и постепенно затухает от пе­ риода к периоду, так же как и возни­ кающая в переходном процессе постоян­ ная составляющая магнитного потока трансформатора. Корона вследствие появ­ ления дополнительной емкости несколь­ ко смещает резонансные длины линий в сторону их уменьшения, приближая к

реальным длинам 2504-500 км участков электропередач 500-4-750 кв. В резонансном неблагоприятном случае даже с учетом короны в течение большого числа полупериодов на несколько сниженную ос­ новную гармоническую накладывается вторая гармоника с амплитудой Uот ж U^m- Определение максимальных перенапряжений при ферро­ резонансах с учетом короны связано с необходимостью численного ис­ следования на ЭЦВМ переходных и установившихся процессов в схе­ мах с распределенными параметрами с линейными и нелинейными ха­ рактеристиками. Такие исследования, например, могут быть прове­

дены по методикам, изложенным в § 11.1 и 11.3.

Основная мера борьбы с феррорезонансными перенапряжениями на высших гармонических заключается в разработке схем электропере­ дач, в которых отсутствуют условия их возникновения. В блочных и полублочных электропередачах, а также в электропередачах с транс­ форматорами на отпайках следует избегать холостых режимов работы и предусматривать соответствующую очередность коммутаций: одно­ временную подачу команды на отключение или включение выключа­ телей на обоих концах таких электропередач (с использованием вы­ сокочастотных каналов); точную синхронизацию при пониженном возбуждении генераторов, с тем чтобы напряжение на линии не пре­ вышало наибольшего длительно допустимого для данного класса изоля-

279

цин. Применение шунтирующих реакторов для борьбы с перенапря­ жениями на высших гармонических оказывается малоэффективным.

Во всех случаях желательно избегать неполнофазных режимов и обеспечивать минимальный разброс фаз выключателей.

г. Феррорезонанс на низших гармонических

Возникновение контуров с весьма низкими частотами собственных колебаний, соответствующими низшим гармоникам (25 гц, 16,7 гц и т,. д.), для современных сетей высокого напряжения оказывается возможным только в определенных специфических случаях. Напри­ мер, феррорезонансйые перенапряжения на низших гармонических могут возникнуть при отключении короткого замыкания, сопровож­ дающемся разрывом электропередачи (см. § 13,6, в), и последующем одностороннем питании электропередачи, содержащей батарею кон­ денсаторов продольной компенсации и шунтирующий реактор (рпс. 12.22, г).

Так как кривая намагничивания реакторов может быть аппрокси­ мирована кубической параболой, то в соответствии с правилом Хеегнера (12.64) в этом случае возникает опасность феррорезоиансных пере­ напряжений на частоте <и/3, которая может быть близка к частоте соб­ ственных колебаний контура, содержащего последовательно вклю­ ченные большую индуктивность шунтирующего реактора и большую емкость батареи продольной компенсации. Электромагнитные колеба­ ния с частотой со/З могут привести к возникновению повышенных перенапряжений на внутренней изоляции конденсаторов и к недо­ пустимо большим токам в обмотках реакторов. Для борьбы с этими явлениями может быть использована схема защиты конденсаторов от перенапряжений (см. § 13.6 б).

ГЛАВА XIII. КОММУТАЦИОПНЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

§ 13.1. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ ЛИНИЙ

а. Физическая картина явления

Коммутационные перенапряжения при включении линии обуслов­ лены колебательными переходами от начальных к установившимся распределениям напряжения на проводах линии при включении фаз выключателя. В условиях реальных сетей могут иметь значение пере­ напряжения при плановом включении и автоматическом повторном включении (АПВ) линий. Плановое, включение обычно производится с одного конца, а затем после синхронизации станций (если они до этого не работали параллельно по другим линиям) — с другого конца. Перенапряжения в основном возникают при включении каждой из трех фаз первого выключателя.

При плановом включении оперативный персонал имеет возмож­ ность подготовить схему, а именно: снизить возбуждение генераторов,

280

уменьшить коэффициент трансформации трансформаторов, подключить отключенные шунтирующие реакторы. При этом установившееся на­ пряжение t/ycT в конце разомкнутой линии после ее включения не должно . превышать допустимого напряжения при синхронизации Йуст«(І,1-НІ,2)£/ном. В переходном процессе вследствие наложения колебательной переходной составляющей на вышеуказанную устано­ вившуюся составляющую максимальные коммутационные перенапря­ жения Umax могут превышать Нуст примерно вдвое.

При АПВ включение производится при нормальном или даже повышенном возбуждении генераторов, коэффициенты трансформации трансформаторов и число включенных реакторов отве­ чают предшествующему нор­ мальному режиму сети, и ус­ тановившееся напряжение мо­ жет значительно превышать указанные выше значения.

Кроме того, в процессе пред­ шествующего отключения на линии может остаться заряд, обусловливающий ненулевые начальные условия последую­ щего включения. При небла­ гоприятном сочетании поляр­ ности начального напряжения и э. д. с. в момент включения это приводит к дополнитель­ ному увеличению напряже­ ний.

Перенапряжения при пла­ новом включении могут иметь значение при определении срока службы разрядников для защиты от коммутацион­ ных перенапряжений. Опре­ деляющими для выбора изо­ ляции и защитных устройств являются перенапряжения

при АПВ, которые определяются вынужденной составляющей напря­ жения, фазой э. д. с. в момент включения и распределением оста­ точного напряжения на линии к моменту включения.

При первой стадии АПВ — отключении — дуга в выключателе гаснет в момент прохождения тока через нуль, при этом напряжение на емкостях «здоровых» фаз линии оказывается близким к своему максимальному значению. Ввиду краткости бестоковой паузы АПВ (/дпв =0,35-4-1,5 сек) линейные разъединители остаются включен­ ными, а их заземляющие ножи — разомкнутыми. При этом линия разряжается через остальные устройства, подключенные к ней (рис. 13.1). При наличии на линии шунтирующих реакторов емкости про­

281