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

расчетов виде с учетом того, что начальное напряжение на ли­ нии равно Uф:

где и в — вынужденная составляющая напряжения, рассчитан­ ная без учета короткого замыкания по формуле (10-10); Кк.з— коэффициент заземления нейтрали, учитывающий увеличение вынужденной составляющей напряжения на разомкнутой фазе при несимметричном коротком замыкании.

Коэффициентом заземления нейтрали называется выражен­ ное в процентах отношение наибольшего значения напряжения промышленной частоты на неповрежденной фазе по отношению к земле в данной точке при однофазном или двухфазном замы­ кании на землю, происходящем в любом месте электрической се­ ти, к фазному напряжению промышленной частоты, которое бу­ дет в рассматриваемой точке после ликвидации короткого за­ мыкания.

В сетях с эффективно или глухо заземленной нейтралью ве­ личина коэффициента Кк.з может изменяться в диапазоне от 1 до 1,4 в зависимости от соотношений реактивных сопротивлений нулевой и прямой последовательностей рассматриваемой схемы.

Коэффициент заземления нейтрали рассчитывается по сле­ дующим формулам:

для однофазного короткого замыкания

Коэффициент т характеризует отношение реактивных сопро­ тивлений нулевой и прямой последовательностей

(10-36)

где Хвхо — входное сопротивление нулевой последовательности схемы относительно точки короткого замыкания; ЛГВХІ — то же для прямой последовательности.

Входные сопротивления прямой и обратной последовательно­ сти приняты равными Квхі = К вх2.

На рис. 10-5 показаны зависимости коэффициентов заземле­ ния нейтрали и /С^^от изменения параметра т. Из этих за­

висимостей следует, что при /п=1 перенапряжения на неповреж­ денных фазах при любом виде короткого замыкания будут

269

где £ м — максимальное значе­ ние напряжения относительно земли на контакте выключателя со стороны приемной системы.

Отключение короткого замыкания происходит в момент про­ хождения индуктивного тока через нулевое значение. Если ско­

прочности между контактами, то короткое замыкание будет от­ ключено.

В том случае, когда к отключаемому участку линии присо­ единены шунтирующие реакторы, условия восстановления на­ пряжения между контактами выключателя оказываются весьма благоприятными, так как собственная частота колебаний отклю­ чаемого участка, как правило, близка к рабочей частоте.

Отключение участка линии происходит в облегченных усло­ виях медленного нарастания восстанавливающегося напряжения на воздушном выключателе вследствие возникновения на линии низкочастотных слабозатухающих колебаний в контуре, обра­ зованном емкостью линии и индуктивностью шунтирующего ре­ актора. Восстанавливающееся напряжение достигает макси­ мального значения только к моменту, когда диэлектрическая прочность между контактами выключателя уже достаточно вы­ сока. Электромагнитные трансформаторы напряжения также значительно снижают восстанавливающееся напряжение на вы­ ключателе и тем самым облегчают условия его работы. Этот во­ прос подробнее рассматривается ниже.

Наиболее высокие значения перенапряжений при отключении несимметричных коротких замыканий могут возникнуть в ава­ рийных режимах, сопровождающихся разрывом передачи, обо­ рудованной продольной компенсацией, например в случае от­ ключения короткого замыкания за батареей продольной ком­ пенсации. В момент отключения, когда ток, проходящий через

270

выключатель, равняется нулю, напряжение на установке про­ дольной компенсации будет максимальным и может достигнуть значения, определяемого пробивным напряжением защитного разрядника, включенного параллельно батарее конденсаторов. После отключения короткого замыкания это напряжение, сохра­ няясь на батарее конденсаторов, участвует в переходном про­ цессе в качестве постоянной составляющей и тем самым значи­ тельно повышает уровень перенапряжений.

Автоматическое повторное включение (АПВ). В числе меро­ приятий, предназначенных для повышения эксплуатационной надежности линий сверхвысокого напряжения, всегда преду­ сматривается трехфазное АПВ (ТАПВ) или пофазное АПВ (ОАПВ). В настоящее время также начинает применяться трех­ фазное быстродействующее АПВ (БАПВ). Переходные процес­ сы при АПВ и включении линии протекают аналогично. В обоих случаях возникновение коммутационных перенапряжений связа­ но с колебательным процессом перезарядки емкости линии, в ре­ зультате которого на конце линии возникает повышение напря­ жения, вызванное емкостным эффектом. В то же время уровни перенапряжений при ТАПВ всегда значительно выше, чем при плановом включении. Это объясняется тем, что после окончания переходного процесса, возникающего при отключении ли­ нии, в начале бестоковой паузы на неповрежденных фазах сохраняется напряжение, поддерживаемое остаточными за­ рядами.

Перенапряжения, возникающие на неповрежденных фазах при ТАПВ с проверкой синхронизма1, зависят от величины оста­ точного напряжения и от фазы э. д. с. в момент включения по отношению к остаточному напряжению. Наибольшие перенапря­ жения при успешном ТАПВ возникают в том случае, когда э.д. с. источника достигает максимального значения и в этот момент суммируется с остаточным напряжением.

Уровни перенапряжения при неуспешном ТАПВ повышают­ ся, потому что, как уже отмечалось выше, при несимметричном коротком замыкании напряжение на неповрежденных фазах уве­ личивается. Измерения, произведенные в сухую погоду на лини­ ях сверхвысокого напряжения, показали, что во время бестоко­ вой паузы заряды с линии не стекают и остаточное напряжение сохраняется практически полностью.

Максимальные перенапряжения при успешном ТАПВ могут быть рассчитаны по формуле

1 При несинхронном трехфазном АПВ (НАПВ) возможны большие величины перенапряжений, чем при ТАПВ с проверкой синхронизма, но меньшие, чем при асинхронном режиме (см. ниже).

271

Максимальные перенапряжения при неуспешном ТАПВ рас­ считываются аналогично с учетом наличия на линии несиммет­ ричного короткого замыкания:

Как следует из изложенного выше, для ограничения перена­ пряжений, возникающих при ТАПВ, целесообразно применение специальных устройств, которые обеспечивали бы полный раз­ ряд линии во время бестоковой паузы. Результаты многочислен­ ных измерений показали, что для решения этой задачи могут быть использованы присоединяемые непосредственно к линии электромагнитные трансформаторы напряжения.

Протекание тока через первичную обмотку приводит к быст­ рому насыщению стали в сердечнике трансформатора напряже­ ния, вследствие чего его индуктивность резко снижается и на­ ступает режим, при котором вторичная обмотка будет представ­ лять собой активное сопротивление, через которое во время бестоковой паузы будет происходить разряд емкости линии.

Активное сопротивление трансформатора напряжения, изме­ няющееся в зависимости от его параметров в пределах 3— 15 кОм, уменьшает постоянную времени разряда и позволяет, как показали результаты измерений, практически полностью снять напряжение с участка линии 500 кВ длиной 250—300 км в течение 0,05 с. На линии длиной до 500 км необходима уста­ новка двух комплектов трансформаторов напряжения, которые должны размещаться по концам участка. В этом случае коммутационные перенапряжения при ТАПВ будут ограниче­ ны по величине до уровня, регистрируемого при включении линии.

Наличие электромагнитных трансформаторов напряжения практически исключает вероятность появления повторных зажи­ ганий в выключателе и обеспечивает надежное отключение ненагруженных линий при длительном повышении напряжения на открытом конце. Применение электромагнитных трансформато­ ров напряжения не эффективно в тех случаях, когда на отклю­ ченном участке имеются шунтирующие реакторы, при которых в контуре, образованном реакторами и емкостью линии, возни­ кают медленно затухающие колебания напряжения низкой ча­ стоты. В результате описанного процесса на неповрежденных фазах к моменту окончания бестоковой паузы, равной 0,3—0,4 с, сохраняется высокое напряжение, равное примерно 75% значе­ ния вынужденной составляющей на конце линии с односторон­ ним питанием.

272

сутствуют. Возможность широ­ кого применения ОАПВ в сетях 330—500 кВ обеспечивается сни­

женными в настоящее время длинами участков между подстан­ циями и, следовательно, сокращением времени бестоковой пау­ зы, необходимой для самопогасания дуги на отключенной фазе.

Отключение линии в асинхронном режиме работы генерато­ ров. При асинхронном ходе на линии электропередачи и в ос­ тальных точках энергосистемы возникают колебания мощности, тока и напряжения, имеющие периодический характер. Период колебаний определяется разностью частот между несинхронно вращающимися генераторами передающей электростанции и приемной системы.

В соответствии с действующими эксплуатационными инструк­ циями, если при наличии возбуждения кратковременный асин­ хронный ход не завершится ресинхронизацией, то энергосистема должна быть разделена в заранее выбранных точках. Очевидно, что отключение линии электропередачи может произойти при любом значении угла б между э. д. с. эквивалентных генерато­ ров обеих частей энергосистемы. Наибольшая опасность для изоляции оборудования возникает в том случае, когда отклю­ чение происходит при значении угла б, приближающемся к 180°.

Характерной особенностью режима асинхронного хода явля­ ется протекание большого индуктивного тока, понижающего на­ пряжение в середине и в конце линии и достигающего наиболь­ шего значения при 6=180°. Распределение напряжения в режи­ ме асинхронного хода при 6=180° показано на рис. 10-6.

После отключения линии с одной стороны, например выклю­ чателем В 2, начинается переходный процесс, вызванный измене­ нием напряжения на емкости линии, которое стремится к ново­

273