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

му установившемуся значению, определяемому э. д. с. генерато­ ров передающей станции.

Максимальные значения перенапряжений Um возникающих при асинхронном ходе, приближенно могут быть рассчитаны по формуле

передачи; UB— вынужденная составляющая напряжения после разрыва.

В расчете перенапряжений необходимо учитывать различные знаки С/0 и С/в, а также то обстоятельство, что перед возникнове­ нием асинхронного режима возбуждение генераторов может быть форсировано. Поэтому эквивалентная переходная э. д. с. генераторов передающей станции может оказаться повышенной на 20—30%. Если асинхронный режим является следствием од­ нофазного короткого замыкания, которое сохраняется после от­ ключения выключателя В 2> то перенапряжения дополнительно увеличатся на 10—15%.

С учетом перечисленных обстоятельств перенапряжения при асинхронном ходе по отношению к земле могут достигать

(3^3,5) С/ф.

В связи с тем, что при разрыве электропередачи при асинхрон­ ном ходе возможно возникновение коммутационных перенапря­ жений с очень высокой амплитудой, ниже анализируется вероят­ ность возникновения этого режима в сетях 500 кВ СССР.

Втечение последних лет после перехода на связанные схемы

вЕдиной энергосистеме европейской части СССР случаи дли­ тельного нарушения синхронизма на линиях 500 кВ не наблюда­ лись. Возникавший в результате нарушения устойчивости асин­ хронный режим после разгрузки электропередачи обычно закан­ чивался успешной ресинхронизацией генераторов ГЭС. Кратко­ временный асинхронный ход электропередачи, хотя и приводил

кзначительным колебаниям напряжения в точке примыкания

электропередачи к энергосистеме, но все же оказывался допу­ стимым для условий ЕЭС европейской части СССР. В то же вре­ мя в энергосистеме Центральной Сибири, которая начала разви­ ваться значительно позже, было зарегистрировано несколько случаев работы делительных защит при асинхронном ходе.

Незначительная вероятность нарушения синхронной работы на современном этапе развития сетей 500 кВ в СССР объясняет­ ся следующими причинами.

Для создания объединенной энергосистемы европейской ча­ сти СССР потребовалось сооружение большого количества меж­ системных связей с достаточно большой пропускной способно­ стью. В связи с этим, как уже отмечалось выше, перестали су­ ществовать отдельные длинные магистральные линии 500 кВ и все большее распространение получают работающие в ревер­

274

сивных режимах электросети 500 кВ. Интенсивное строительст­ во электросетей ПО—220 кВ привело к образованию параллель­ ных связей, шунтирующих линии 500 кВ.

Описанные процессы привели к повышению устойчивости и значительному уменьшению вероятности появления асинхрон­ ного хода. Однако в период прохождения максимума нагрузки (примерно 10% всего времени года) линии могут быть загруже­ ны до значений, приближающихся к допустимому пределу по устойчивости. Очевидно, что в таких режимах возможность на­ рушения синхронизма остается вероятной. Для предотвращения возможности нарушения синхронизма в энергосистемах при не­ обходимости могут предусматриваться устройства противоаварийной режимной автоматики, обеспечивающие быструю раз­ грузку линии в тех случаях, когда передаваемая по ней мощ­ ность приближается к предельным допустимым значениям по устойчивости. В дефицитной части системы может осуществ­ ляться быстрая загрузка генераторов, имеющих вращающийся резерв, перевод в генераторный режим гидрогенераторов, рабо­ тавших в режиме синхронных компенсаторов, и др.

В случае возникновения асинхронного режима, если само­ произвольная ресинхронизация невозможна, производится авто­ матическое деление энергосистемы с помощью защиты от асин­ хронного хода, действующей при необходимости после двух-трех проворотов векторов напряжения по концам линии.

Все изложенное объясняет причины, по которым при много­ летней автоматической регистрации внутренних перенапряже­ ний в сетях 500 кВ не было зафиксировано случаев появления перенапряжений, вызванных разрывом электропередачи в ре­ жиме асинхронного хода.

Отключение ненагруженных трансформаторов и шунтирую­ щих реакторов. Во время отключения ненагруженных транс­ форматоров или шунтирующих реакторов происходит интенсив­ ная деионизация промежутка между контактами выключателя, приводящая к резкому снижению проводимости дуги, которая приобретает неустойчивый характер. Вследствие этого выключа­ тель обрывает индуктивный ток до его перехода через нулевое значение и происходит погасание дуги, если восстанавливаю­ щееся напряжение оказывается недостаточным для ее повтор­ ного зажигания. По мере расхождения контактов выключателя возможно несколько повторных зажиганий дуги при все увели­ чивающемся напряжении. Быстрый обрыв тока и переход осво­ бодившейся энергии магнитного поля в электрическую энергию параллельно присоединенных емкостей обмоток трансформато­ ров или шунтирующих реакторов и прилегающего участка шин сопровождается возникновением коммутационных перенапря­ жений на отключаемом аппарате и на контактах выключателя. Эти перенапряжения имеют форму высокочастотных колеба­ тельных импульсов, полностью затухающих в течение несколь­

275

ких миллисекунд. Уровни возникающих коммутационных пере­ напряжений определяются в зависимости от параметров транс­ форматоров или реакторов. Кроме того, значительное влияние на величину перенапряжений оказывает характер протекания дуговых процессов в выключателе. В табл. 10-4 в качестве при­ мера приведены результаты измерений перенапряжений, воз­ никающих при отключении воздушным выключателем со сто­ роны среднего напряжения ненагруженных трансформаторов 400/115/11 кВ. Измерения выполнены на одной из подстанций электропередачи 400 кВ Волжская ГЭС имени В. И. Ленина — Москва.

Небольшие значения перенапряжений, полученные при изме­ рениях, объясняются большой емкостью обмоток трансформа­ торов 400 кВ и демпфирующим действием потерь холостого хо­ да, которые составляли около 300 кВт. Аналогичные измерения, произведенные на линии 380 кВ в Швеции, показали, что при от­ ключении ненагруженных трансформаторов воздушными или малообъемными масляными выключателями перенапряжения не превышают (1,5-f-1,7) £/ф. Измерения также показали, что мак­ симальные значения перенапряжений при отключении ненагру­ женных трансформаторов 500 кВ воздушными выключателями не превышают 2,5Нф.

Результаты измерений перенапряжений при отключении воз­ душным выключателем шунтирующего реактора 400 кВ, произ­ веденных на электропередаче Волжская ГЭС имени В. И. Лени­ н а — Москва, приведены в табл. 10-5.

Перенапряжения по отношению к земле, возникающие при отключении шунтирующих реакторов 400 кВ, находятся в преде­ лах (2н-2,5) Ѵф. Измеренные в СССР наибольшие значения пере­ напряжений при отключении шунтирующих реакторов 500 кВ воздушными выключателями составили 2,7Нф.

Снижение уровней перенапряжений при отключении иенагруженных индуктивностей может быть достигнуто путем при­ менения магнитопроводов, изготовленных из холоднокатаной стали. При этом уменьшаются токи намагничивания трансфор-

276

ключателя 400 кВ

маторов и шунтирующих реакторов, а следовательно, и запасен­ ная в них магнитная энергия.

Междуфазные коммутационные перенапряжения. Сниже­ ние в сетях 750—330 кВ испытательных напряжений аппаратов и трансформаторов до значений, соответствующих расчетной кратности коммутационных перенапряжений (2,14-2,7) ІІф, уве­ личивает вероятность повреждения изоляции вследствие междуфазных перекрытий. В этих условиях для электротехнических установок сверхвысокого напряжения актуальное значение при­ обретает вопрос о возможных в реальных условиях эксплуата­ ции величинах междуфазных коммутационных перенапряжений, так как возможности их принудительного ограничения разряд­ никами в настоящее время еще недостаточно проработаны. В со­ ответствии с выбранной расчетной кратностью междуфазных коммутационных перенапряжений производится выбор между­ фазной изоляции трехфазных трансформаторов, минимально допустимых расстояний между соседними фазами в распредели­ тельных устройствах и на транспозиционных опорах линий элек­ тропередачи.

Кратности междуфазных перенапряжений непосредственно зависят от величин перенапряжений на каждой фазе по отноше­ нию к земле. В трехфазной системе междуфазные перенапряже­ ния возникают в результате единого переходного процесса, вы­ званного симметричными коммутациями. Значительные кратно­ сти междуфазных коммутационных перенапряжений возможны при включении и отключении ненагруженных линий из-за разно­ временности действия выключателей каждой фазы, а также при АПВ в тех случаях, когда к моменту повторного включения на двух смежных фазах остаются разноименные заряды. В отличие от установившегося режима, при котором в симметричной трех­ фазной системе линейное напряжение промышленной частоты

всегда в Т/З раз больше фазного, во время переходных процес­ сов междуфазные перенапряжения не остаются постоянной ве-

277