Файл: Мельников, Н. А. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330-500 кВ.pdf

нансных или близких к резонансу схем и в случае необходимости должны быть предусмотрены мероприятия, исключающие воз­ можность возникновения феррорезонанса.

Низшие гармоники. На длинной линии электропередачи сверхвысокого напряжения также возможно при наличии про­ дольной компенсации и шунтирующих реакторов появление ре­ зонанса на низших гармониках, так называемых субгармониче­ ских колебаний, которые возникают во время переходного процесса при коммутациях в тех случаях, когда собственная ча­ стота контура, содержащего нелинейную индуктивность, в не­ сколько раз меньше частоты сети. Субгармонические колебания могут появиться на линии, включенной с одной стороны, в кон­ туре, состоящем из емкости продольной компенсации и индук­ тивности шунтирующих реакторов. Вероятность появления та­ ких колебаний и их амплитуда непосредственно зависят от ве­ личины емкости продольной компенсации и степени нелинейности характеристики шунтирующих реакторов. Наиболее вероятно установление субгармонических колебаний с частотой м/З, ко­ торые могут быть опасны для изоляции, вследствие вызываемых ими значительных токов в обмотках реакторов и трансформа­ торов. Возможность возникновения субгармонических колеба­ ний может быть полностью исключена путем шунтирования установки продольной компенсации до начала действия выклю­ чателя, отключающего короткое замыкание на линии. Для рас­ стройки резонанса можно также предусмотреть отключение шун­ тирующего реактора.

10-3 КОММУТАЦИОННЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

Общая характеристика. Нарушение установившегося режи­ ма электросети, как правило, происходит в результате комму­ тационных операций, которые производятся в связи с происхо­ дящими во время нормальной эксплуатации оперативными из­ менениями схемы сети или в процессе ликвидации аварии. Наиболее распространенными коммутациями как в нормальных, так и в аварийных режимах являются включение и отключение участков линии электропередачи и шутирующих реакторов, а также силовых трансформаторов. Происходящий в этих случаях процесс рассматривается как переход от начального напряже­ ния Uо предшествующего режима к новому повышенному значе­ нию установившегося (вынужденного) синусоидального напря­ жения с амплитудой Us. Величина кратковременных макси­ мальных перенапряжений определяется по формуле

260

где /Суд— ударный коэффициент перенапряжений, характеризу­ ющий отношение наибольшей во время переходного процесса амплитуды перенапряжений к амплитуде вынужденной состав­ ляющей в установившемся режиме.

Воднолинейной колебательной цепи без потерь ударный ко­ эффициент равен двум. В реальных условиях величина ударного коэффициента зависит от многих факторов, но для линий элек­ тропередачи ударный коэффициент всегда больше единицы.

Втех случаях, когда начальное напряжение U o= 0, рас­ сматриваемый процесс состоит в переходе от нулевого значения напряжения к синусоидальному напряжению с амплитудой £/в, при этом

Различного рода коммутационные перенапряжения могут иметь разнообразные формы и отличаться по продолжительно­ сти воздействия. В начале переходного процесса наблюдаются одна или несколько максимальных амплитуд колебаний, значи­ тельно превосходящих установившееся напряжение, а последую­ щие колебания вследствие затухания уже имеют меньшую амплитуду и напряжение постепенно приближается к устано­ вившемуся значению. Длительность перенапряжения с макси­ мальной амплитудой продолжается всего в течение 0,5—1,5 пе­ риода промышленной частоты.

В связи со статистическим характером переходного процесса при коммутациях для правильной оценки возможных воздейст­ вий на изоляцию необходимо построение кривых вероятности возникновения коммутационных перенапряжений с той или иной амплитудой.

Ударные коэффициенты. Многочисленные измерения комму­ тационных перенапряжений на действующих линиях электропе­ редачи и обобщение полученных результатов методами матема­ тической статистики показали, что ударный коэффициент пере­ напряжений, возникающих на разомкнутом конце линии с односторонним питанием, является величиной, которая в пре­ делах некоторых ограничений удовлетворяет требованиям стати­ стической инвариантности относительно параметров линий и примыкающих к ним энергосистем. Следовательно, если в раз­ личных энергосистемах был выполнен ряд измерений коммута­ ционных перенапряжений, то статистические характеристики ударных коэффициентов можно определить, основываясь на суммарных результатах. Кроме того, статистические характери­ стики; полученные для ударного коэффициента в одной или не­ скольких действующих электропередачах, можно использовать при проектировании новых линий.

Статистические распределения ударных коэффициентов су­ щественным образом зависят от вида коммутации, характери-

261

Т а б л и ц а 10-1

стики оборудования, а также от метеорологических условий вдоль трассы линии.

Корона на проводах линии электропередачи и рост потребле­ ния реактивной мощности в контурах намагничивания силовых трансформаторов уменьшают ударный коэффициент, а наличие высших гармоник и разброс действия фаз выключателей его уве­ личивают.

Втабл. 10-1 приведены по данным измерений, произведенных

вНИИПТ, средние значения ударных коэффициентов и дис­ персия для различных коммутаций, характерных для электропе­ редачи сверхвысокого напряжения.

Приближенный метод расчета коммутационных перенапряже­

ний, возникающих при включениях и отключениях линий элек­ тропередачи. Ниже излагается упрощенная методика, позволяю­ щая приближенно определять максимальные амплитуды комму­ тационных перенапряжений, возникающих при включениях я отключениях линий электропередачи и представляющих собой затухающие колебания с собственными частотами системы, на­ ложенными на напряжение промышленной частоты. В прибли­ женных расчетах учитываются только первые собственные ча­ стоты колебаний, которые на линиях сверхвысокого напряжения, как правило, находятся в пределах 50—150 Гц.

Величина перенапряжений, возникающих при перечислен­ ных выше коммутациях на линиях с односторонним питанием, рассчитывается по (10-26).

Амплитудное значение вынужденной составляющей переход­ ного процесса £/в после коммутации на линии с односторонним питанием рассчитывается по (10-10).

262

Ударный коэффициент /Суд принимается по табл. 10-1 или определяется по формуле

где tu — момент времени, при котором ударный коэффициент до­ стигает максимального значения, с; и — основная частота соб­ ственных колебаний контура после коммутации; А — параметр, компенсирующий погрешность от неучета амплитуд остальных гармоник колебательного процесса, которые в сумме составляют 10—15% амплитуды первой составляющей.

При расчете коммутационных перенапряжений в конце линии с односторонним питанием

(10-28)

В процессе расчетов необходимо учитывать следующие об­ стоятельства.

На отключенном участке линии с присоединенными к нему шунтирующими реакторами наблюдаются медленно затухающие колебания низкой частоты. В расчетах перенапряжений, возни­ кающих при трехфазном АПВ с бестоковой паузой, равной 0,3— 0,4 с, это явление учитывается тем, что напряжение Uo перед на­ чалом коммутации принимается равным t/o= 0,75t/B. В остальных расчетных случаях, к числу которых относятся первая коммута­ ция включения линии, трехфазное АПВ при наличии электро­ магнитных трансформаторов напряжения и несимметричное ко­ роткое замыкание на шинах электрической станции или под­ станции, величина U0 будет равна нулю.

Входящая в формулу (10-27) основная частота собственных колебаний, зависящая от параметров линии электропередачи, определяется из условия, что входное сопротивление схемы от­ носительно открытого конца линии при искомой частоте обра­ щается в бесконечность. Основной частотой собственных коле­ баний принято называть наименьшее отличное от нуля значение, при котором это условие выполняется. Если, например, рассмат­ ривать участок электропередачи, имеющий входное сопротивле­ ние прямой последовательности относительно места короткого замыкания, равное Х'х1, и нулевой последовательности Х 'х0 и со­

противление нагрузки, равное Ан, то входное сопротивление от­ носительно открытого конца прямой и нулевой последователь­ ностей будет равно:

(10-29)

263

Входное сопротивление Х вх\ будет равно бесконечности в том случае, когда

Х . < , + * й - 0- (ІО-ЗО)

Уравнение (10-30) можно решить графически, вычислив за­

висимости сопротивлений ХВхі и Х и от частоты. Точке пересече­ ния этих графиков, показанных на рис. 10-2, соответствует ос­ новная частота собственных колебаний прямой последовательно­ сти, которая представляет собой наименьшее отличное от нуля значение, при котором выполняется условие обращения в беско­ нечность входного сопротивления рассматриваемой схемы. Для схемы замещения нулевой последовательности расчеты выпол­ няются аналогично.

Уравнение для определения основной частоты собственных колебаний при однофазном коротком замыкании имеет вид:

После вычисления зависимости сопротивлений Х вх0 и Хвхі от частоты строятся показанные на рис. 10-3 графики изменения этих величин. Точке пересечения этих графиков соответствует основная частота собственных колебаний при однофазном корот­ ком замыкании.

Величина Куц в зависимости от параметров Л и и может быть определена по графикам, приведенным на рис. 10-4.

264