Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

Переходный коэффициент перенапряжений /<"„ характеризует интенсивность переходного процесса и зависит от вида коммутации и условий ее осуществления, а также от параметров электропередачи. Для данных параметров и вида коммутации условия ее осуществления являются случайными и зависят от мгновенных значений э. д. с. в моменты включения фаз выключателя, разброса этих моментов, началь­ ных значений напряжений и токов в элементах электропередачи, ха­ рактеристик защитных устройств, метеорологических условий, опре­ деляющих интенсивность коронирования проводов, и от других фак­ торов. Например, многочисленные эксперименты в действующих •системах позволили получить законы распределения моментов вклю­ чения фаз различных типов выключателей. Будем отсчитывать время і от. момента прохождения через нуль э. д. с. фазы а. Тогда выраже­ ния для э. д. с. фаз могут быть записаны в виде:

еа= Е т sin co^, eb= Ет sin (соt—2я/3), ес = Ет sin (соҢ-2я/3).

определяют задержки начала отсчета углов Ѳ4 и Ѳс относительно пер­ вых прохождений э. д. с. еь и ес через нуль.

Для воздушных и масляных выключателей закон распределения фаз Ѳа, Ѳь и Ѳе является либо нормальным, либо усеченным нормаль­ ным с параметрами, приведенными в табл. 13.2, где через р обозначен нормирующий множитель, который в выражении для плотности нор­

В этой же таблице приведены вероятности P(k—i) реализации ди­ скретных случайных величин k числа полупериодов в формуле (13.25).

Из табл. 13.2 следует, что при повышении рабочего давления в- выключателе и увеличении скорости его контактов (ВВ по сравнению с ВВН) расширяется область углов 0, при которых возможно включе­ ние. Предельным в этом Отношении законом распределения будет за­ кон равномерной плотности в интервале углов СИ-180° при P(k= 1)= 1. Такой закон распределения может быть, в частности, принят для бако­ вых воздушных выключателей типа ВВБ.

Таким образом, параметры закона распределения коэффициента перенапряжений на разомкнутом конце линии зависят от типа вы­ ключателя и, вообще говоря, от параметров электропередачи. Однако для ориентировочных расчетов перенапряжений можно в первом приб­ лижении принять их не зависящими ни от типа выключателя, ни от схемы электропередачи и ее параметров, поскольку влияние этих факторов мало по сравнению с влиянием значительного разброса при включении отдельных фаз всех типов выключателей (см. табл. 13.2). Следует оговорить, что неучет структуры электропередачи и ее пара­ метров оказывается возможным лишь в схемах, где первая частота собственных колебаний превышает 1,бс о , так как при ß<l,6w максиму­ мы перенапряжений отвечают третьему (/е=3) и последующим макси­ мумам колебаний, на которые существенное влияние оказывают по­ тери (см. рис. 13.3). Независимость закона распределения К„ от схемы также не выполняется и для коэффициента перенапряжений на питающем конце линии, что объясняется более существенным влия­ нием в этом случае параметров электропередачи на величины Так, при /<'BbIH==const изменение реактивности системы заметно ска­ зывается на величине перенапряжений в начале линии и сравнительно мало на перенапряжениях в ее конце (см. рис. 10.8).

Закон распределения К п на разомкнутом конце линии близок к нормальному с математическим ожиданием К п и среднеквадратнческим

Максимальное значение коэффициента перенапряжений К„ может

Р{КП^ К Птах) = 0,977.

292

§ 13.2. МЕРЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ

а. Общая характеристика

Все защитные меры можно разделить на две основные группы. К первой группе относятся устройства, которые вступают в действие, когда напряжение в точке их установки превышает заданную величину (например, пробивное напряжение искровых промежутков), и огра­ ничивают перенапряжения на изоляции допустимыми пределами. К их числу можно отнести вентильные разрядники, реакторы с искро­ вым присоединением, защитные искровые промежутки, различные управляемые вентильные схемы и др.

Ко второй группе относятся устройства, способствующие ограни­ чению напряжений с момента начала коммутации в течение всего про­ цесса путем воздействия на факторы, обусловливающие появление опасных перенапряжений. К таким мерам можно отнести шунтирующие сопротивления в выключателях, применение быстродействующих вы­ ключателей без повторных зажиганий дуги с управлением моментами коммутаций, устройства для разряда линии во время бестоковой паузы АПВ, дугогасящие катушки и др.

б. Применение коммутационных разрядников

При выборе места установки вентильных разрядников необходимо учитывать, что наибольшие перенапряжения возникают на разомкну­ том конце участка линии. Там же могут быть установлены шунтирую­ щие реакторы, конденсаторы связи, выключатели, разъединители, трансформаторы напряжения. Учитывая также эксплуатационные соображения и то, что в ряде случаев желательно применить комби­ нированные разрядники, обеспечивающие защиту изоляции обору­ дования как от коммутационных, так и от грозовых перенапряжений, вентильные разрядники целесообразно устанавливать вблизи линей­ ного разъединителя со стороны линии. Пробивное напряжение искро­ вых промежутков разрядника должно быть ниже уровня допустимых перенапряжений для установленного в конце линии оборудования и линейной изоляции с достаточной для практики степенью надежности.

(см. § 15.1, б), а также учитывать волновые процессы, приводящие к

точках линии, рассмотрим простейшую эквивалентную схему, приве­ денную на рис. 13.5, а. Пренебрегая потерями на линии, предполо­ жим, что максимальную полуволну напряжения в конце линии (точка 2) при отсутствии разрядника можно аппроксимировать зависимостью вида (рис, 13.5, б)

u2{t) = U2ms\npat,

293

при основной частоте ß собственных колебаний в диапазоне l,4co=s^

со скоростью света распространяется волна, снижающая напряжение на линии. Эта волна достигает точки 1 в момент времени tlm = /пр + /1а. К этому времени напряжение в точке /

ud t i ^ = Ulm = (JJm/2) [sinß3(/np + 2 /,8)- fs in ß 3*np]. (13.29)

Определим точку 1 на линии, в которой напряжение достигает наибольшего возможного значения £/макс. Для этого, прирав­

294

В общем случае максимальные перенапряжения могут быть пред­ ставлены в виде

На рис. 13.6 приведены результаты расчетов перенапряжений для типовых линий 500 и 750 кв. При построении кривых рис. 13.6 не учитывалась возможность срабатывания разрядника в начале линии.

Рис. 13.6. Напряжение в начале линии (U0m/U2m), максимальное напряжение (UMaKC U2r„), возникающее в точке t12m tn на линии, и коэффициент ѵ. в зави­ симости от пробивного напряжения разрядника (UnpIU2m) Для линии 500 кв

(а) и 750 ко (б) с параметрами, приведенными в табл. 13.і

Характерно, что максимальные напряжения в большинстве практи­ ческих случаев Имеют место на линии. Наибольшие перенапряжения в начале линии получаются при малых длинах линии I и нереально малых Unp/U2m (для рис. 13.6, а при /=450 км и Unp/U2m^.0,\5).

В табл. 13.4 приведены результаты расчетов максимальных пере­ напряжений при включении линии с разрядником на конце, получен­ ные по кривым рис. 13.6 для электропередач 500 и 750 кв. Из табл. 13.4 следует, что напряжение на изоляции некоторого участка линии может заметно превышать пробивное напряжение искровых промежутков разрядника. Это необходимо учитывать при выборе линейной изоля­ ции.

После пробоя искровых промежутков разрядника при пренебре­ жении взаимным влиянием между фазами напряжение в точке уста­ новки разрядника в соответствии с правилом эквивалентной волны определится в интервале времени между пробоем искровых проме­ жутков (/пр) и приходом отраженной от начала линии волны в виде

295