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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 185

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Т а б л и ц а

10-9

 

 

 

 

 

 

 

 

Электрические характеристики разрядников

Тип разрядника

 

 

РВМК-ЗЗОП

РВМК-500П РВМК.-750

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номинальное напряжение, кВ

 

 

330

500

750

Наибольшее рабочее напряжение, кВ

363

525

787

Напряжение гашения, кВ:

 

 

 

 

 

в режиме работы при грозовых пере­

290

420

600

напряжениях

после

протекания

тока

 

 

 

10 кА,

10/20

мкс,

не менее

 

 

 

 

 

в режиме

работы

при коммутацион­

378

575

750

ных перенапряжениях после протека­

 

 

 

ния нормируемого тока коммутаци­

 

 

 

онного

перенапряжения

в

течение

 

 

 

0,01—0,02 с при приложении синусо­

 

 

 

идального

восстанавливающегося на­

 

 

 

пряжения,

не менее

 

 

 

 

 

 

 

Нормируемый ток коммутационного

1 000

1500

 

перенапряжения длительностью

 

 

 

 

0,01

с,

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Остающееся напряжение* при норми­

700

1 070

1 350**

руемом токе коммутационного пере­

 

 

 

напряжения, кВ, не более

 

 

 

 

 

Остающееся напряжение* при им­

840

1 260

1 650***

пульсном токе 10 кА с длиной фрон­

 

 

 

та волны 8 мкс, кВ, не более

 

 

 

 

Пробивное

напряжение

при

частоте

 

 

 

50 Гц в сухом состоянии и под дож­

 

 

 

дем, кВ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

не менее

 

 

 

 

 

 

 

435

660

830

не более

 

 

 

 

 

 

 

500

760

950

Импульсное

пробивное

напряжение*

700

1 200

1 500

при

предразрядном

времени

2—

 

 

 

20 мкс, кВ, не более

 

 

 

 

 

 

 

Напряжение переключения* в режиме

 

 

 

работы при грозовых перенапряжени­

 

 

 

ях,

кВ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

не более

 

 

 

 

 

 

 

820

1 260

1 600

не

менее

 

 

 

 

 

 

 

720

1 120

1 400

* Амплитудные значения.

**При токе, определяемом расчетной кратностью внутренних перенапряжений.

***При токе 7 кА остающееся напряжение не более 1 500 кВ м акс-

20—342

297


Искровые промежутки и диски рабочих сопротивлении разрядников 330, 500 и 750 кВ должны выдерживать без повреждений, а искровые промежутки, кроме того, с последующим гашением сопровождающего тока любую из сле­

дующих

нагрузок:

 

 

 

 

а)

20

воздействий импульсным током 10 кА, 10/20 мкс (для разрядников

б)

330—750 кВ);

1,0,

1,5 и 3,0

кА (для разрядников 330,

500

20

воздействий током

 

и 750 кВ) частоты 50

Гц

в течение

полупериода или волной

тока

3/8 мкс;

в) 20 воздействий током 0,6 и 0,8 кА (для разрядников 330 и 500 кВ) длительностью 0,4 с от источника синусоидального напряжения 50 Гц.

Магнитно-вентильные разрядники серии РВТ. Существенное улучшение за­ щитных свойств разрядников достигнуто путем применения токоограничиваю­ щих искровых промежутков с растягиванием дуги сопровождающего тока и вводом ее в узкую щель между стенками дугогасительной камеры. В таких искровых промежутках дуга сопровождающего тока, находящаяся в узкой щели, под действием поперечного магнитного поля, которое создается катуш­ ками электромагнитного дутья, интенсивно деионизируется. При этом на искровой промежуток с узкой щелью при протекании через него сопровожда­ ющего тока приходится относительно большое напряжение: при ширине щели 1 мм около 60 В на 1 см длины дуги. Протекание через разрядник импульсно­ го тока вызывает падение напряжения на таких промежутках, пренебрежимо малое по сравнению с падением напряжения на рабочем сопротивлении. Это обстоятельство позволяет существенно уменьшить величину нелинейного по­ следовательного сопротивления вентильного разрядника, применить последо­ вательное сопротивление с меньшей нелинейностью, но с более высокой про­ пускной способностью, уменьшить сопровождающий ток разрядника. Таким образом, было достигнуто дальнейшее улучшение защитных характеристик разрядников, которые получили наименование магнитно-вентильных разряд­ ников серии РВТ.

В соответствии с ГОСТ 16357-70 для электропередач 330—500 кВ преду­ сматриваются следующие модификации магнитно-вентильных разрядников серии РВТ с токоограничивающнми промежутками, рассчитанные на номи­ нальный разрядный ток 10 кА:

1. Разрядники, предназначенные для ограничения грозовых перенапряже­ ний и некоторых видов коммутационных перенапряжений с токами небольшой величины, которые будут выполняться с защитным коэффициентом =^1,7 (первая группа) и с 7(эащ^2,1 (вторая группа).

2. Комбинированные разрядники, предназначенные для ограничения гро­ зовых и всех расчетных видов коммутационных перенапряжений.

Электрические характеристики магнитно-вентильных разрядников серии РВТ приведены в табл. 10-10 и 10-11.

Магнитно-вентильные разрядники для глубокого ограничения перена­ пряжений. Увеличение пропускной способности рабочих сопротивлений и от­ меченное выше значительное снижение вероятности возникновения комму­ тационных перенапряжений с высокой амплитудой позволяют более эффек­ тивно использовать магнитно-вентильные разрядники при условии, если отка­ заться от требования обязательного гашения разрядником дуги сопровож­

дающего

тока во время наиболее тяжелых аварийных коммутаций, кото­

рые в

современных сетях 330—500 кВ могут возникать исключительно

редко.

 

В соответствии с этим исходным условием восстановление электрической прочности искровых промежутков разрядника должно быть обеспечено при всех плановых и большинстве аварийных коммутаций, в результате которых возникает режим одностороннего питания линии. В случае особо неблаго­ приятного сочетания условий, при которых не произойдет гашения дуги, через разрядник будут протекать в течение нескольких десятых долей секунды токи коммутационных перенапряжений до момента отключения линии релейной защитой.

Разрядники, сконструированные на описанном выше принципе, получили

298


Т а б л и ц а

10-10

 

 

 

 

 

 

Напряжение,

кВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пробивное при час­

импульсное про­

остающееся при токе

 

 

 

 

тоте 50 Гц

в сухом

бивное при пред-

с длиной фронта волны

номиналь­

наиболь­

состоянии и под

разрпдном вре­

8 мкс с амплитудой, А

дождем

 

мени от 2 до

ное

шее до­

 

 

23 мкс и при

 

 

 

 

пустимое

 

 

полной волне

3 000

5 000

10 000

 

 

 

 

не менее

не более

1,5/40 мкс, не

 

 

 

 

более

не более

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разрядники группь

I

 

 

 

 

 

330

290

 

435

500

630

555

615

700

500

420

 

630

725

940

805

890

1 010

Разрядники

группы

II

 

 

 

 

 

330

290

 

485

560

740

660

725

800

500

420

 

660

760

1 070

985

1 070

180

П р и м е ч а н и я :

1.

Минимальное импульсное пробивное напряжение

разрядника (при

предразрядном времени 2—20 мкс и при полной волне 1,5/40 мкс)

не менее 0,6 соответству­

ющих указанных значений.

тех же номинальных напряжений могут изготовляться

2. По требованию

заказчика для

разрядники с наибольшим допустимым напряжением на 5—10% ниже указанного во вто­ рой графе. При этом пропорционально также должны быть снижены пробивное напряже­ ние при частоте 50 Гц, импульсное пробивное напряжение и остающиеся напряжения раз­ рядников при импульсных токах.

название разрядников-ограничителей. Основным требованием к разрядникамограничителям является термическая стойкость нелинейных последовательных сопротивлений, которая должна обеспечить надежную работу тервитовых ди­ сков во время протекания тока коммутационного перенапряжения. Кроме то­ го, восстанавливающаяся прочность искровых промежутков в коммутационных режимах должна приближаться к 100% при минимальном разбросе пробивных напряжений. Разрядники-ограничители должны длительно выдерживать рабо­ чее напряжение, составляющее 60—70% пробивного напряжения, и рассчиты­ ваться на повышенное количество срабатываний, примерно на порядок боль­ шее, чем обычные вентильные разрядники.

Разработаны конструкции комбинированных разрядников, предназначен­ ных одновременно для глубокого ограничения коммутационных и грозовых перенапряжений.

В грозовой части разрядника установлены искровые промежутки с вра­ щающейся дугой и рабочие сопротивления из тервита повышенной пропуск­ ной способности. Коммутационная часть разрядника шунтирована токоограиичивающими искровыми промежутками с растягиванием дуги сопровождаю­ щего тока, применяемыми для разрядников серии РВТ. Гашение дуги сопро­ вождающего тока в разрядниках как в коммутационном, так и в грозовом режимах обеспечивается промежутками с вращающейся дугой, что позволяет снизить защитное отношение разрядников в грозовом режиме при токе 10 кА до 1,5—1,6.

Применение разрядников-ограничителей позволит снизить на 20—30% уровень коммутационных перенапряжений, воздействующих на изоляцию ли­ ний электропередачи. Разрядники-ограничители прошли лабораторные и сете­ вые испытания и в течение нескольких лет находятся в опытной эксплуатации в сетях 220—330 кВ. Основные параметры комбинированных разрядников для

20*

299


Т а б л и ц а 10-11

Напряжение, кВ

 

 

пробивное при частоте 50 Гц

номиналъ-

наибольшее до-

гашения при в сухом состоянии и под

пустимое при

работе от

 

ное раз-

работе от гро-

коммутаціи

 

рядника

зовых псренап-

онных пере-

 

 

ряжений

напряжений

 

 

 

не менее

не более

импульсное про­ бивное разряд­ ника при предразрядном времени от 2 до 20 мкс и при полной волне 1,5/40 мкс, не более

330

290

380

435

500

700

500

420

575

660

760

1 070

П р и м е ч а н и е .

Минимальное импульсное

пробивное напряжение

разрядника (при

значений.

 

 

 

 

 

глубокого

ограничения коммутационных

и грозовых

перенапряжений приве­

дены в табл. 10-12.

Применение магнитно-вентильных разрядников для защиты от коммута­ ционных перенапряжений. В тех случаях, когда результаты расчетов показы­ вают, что кратности коммутационных перенапряжений, возникающих в ава­ рийных режимах, превышают выбранные уровни изоляции, часто применяется установка магнитно-вентильных разрядников, ограничивающих воздействия на изоляцию до значений, соответствующих испытательным напряжениям ап­ паратов и трансформаторов. Для того чтобы исключить возможность появле­ ния на электрооборудовании опасных перенапряжений, верхний предел про­ бивного напряжения и остающееся напряжение на разрядниках во всех, даже наиболее тяжелых, случаях не должны превышать расчетных кратностей ком­ мутационных перенапряжений.

Схема защиты от перенапряжений удовлетворяет поставленным требова­ ниям при условии, что наибольшие перенапряжения в любой точке электро­ передачи не превышают выбранных уровней изоляции, а переходный процесс при ограничении коммутационных перенапряжений не приводит к разрушению разрядника даже после нескольких его повторных срабатываний. Допустимое количество срабатываний зависит от теплоемкости рабочих сопротивлений и для современных конструкций разрядников должно быть в соответствии с тех­ ническими условиями не более двух-трех в течение всего времени переходного процесса.

Выше уже отмечалось, что электрическая прочность искровых промежут­ ков разрядника характеризуется нормированной величиной напряжения гаше­ ния, т. е. наибольшим напряжением промышленной частоты, при воздействии которого разрядник должен гасить дугу сопровождающего тока. После пога­ сания дуги напряжение в месте присоединения разрядника восстанавливается. При этом необходимо учитывать, что каждое гашение дуги искровыми проме­ жутками разрядника сопровождается переходным процессом, вследствие кото­ рого восстанавливающееся напряжение на разряднике может быть на 10—15% больше, чем вынужденная составляющая напряжения в месте установки раз­ рядника.

Если скорость восстановления напряжения, зависящая от параметров электропередачи и величины рабочего сопротивления разрядника, будет выше скорости восстановления электрической прочности искровых промежутков, то повторные срабатывания будут продолжаться до момента разрушения раз­ рядника.

Как следует из изложенного выше, надежное гашение дуги протекающего через разрядник тока обеспечивается при условии, что восстанавливающееся

переключения в режиме ра­ боты при грозовых пере­ напряжениях

не менее

не более

1

720

820

130

1 260

остающееся разрядника

 

 

 

при токе в один полупериод ча­

при максимальном токе с

стоты 50 Гц

 

 

длиной

фронта 8 мкс со сле­

 

напряжение, кВ

дующей амплитудой, не более

 

 

 

ток, А

не менее

не более

5 000 А

1 10 000 А

 

не более

 

 

 

1 000

650

700

720

840

1 500

1 020

1 070

1 070

1 260

предразрядном времени 2—20 мкс и при полной волне 1,5/40 мкс) не менее 0,6 указанных

напряжение в месте присоединения разрядника будет меньше нормированной величины напряжения гашения.

Защита аппаратов, присоединенных к открытому концу линии. В тех слу­ чаях, когда шунтирующие реакторы присоединены ко вторичным или третич­ ным обмоткам трансформаторов, а уровни коммутационных перенапряжений превышают допустимые для изоляции значения, рекомендуется установка не­ посредственно на линиях магнитно-вентильных разрядников серии РВМК-П, предназначенных для защиты аппаратов, остающихся во время коммутаций присоединенными к открытому концу линии, и в некоторых случаях для за­ щиты линейной изоляции.

Защита от коммутационных и грозовых перенапряжений шунтирующих реакторов, присоединяемых непосредственно к линиям или шинам распредели­ тельных устройств, также осуществляется разрядниками серии РВМК-П- Если шунтирующие реакторы на линии постоянно включены, то установлен­ ные в непосредственной близости от них разрядники используются и для за­ щиты открытого конца линии.

В ряде случаев пробивное напряжение разрядников, которое не должно быть выше расчетной кратности внутренних перенапряжений, стремятся выб­ рать как можно большим для того, чтобы повысить напряжение гашения. При выполнении этого условия разрядник защищает только электрооборудова­ ние, находящееся в непосредственной близости от места его установки, а выб­ ранные по рабочему напряжению уровни линейной изоляции должны быть также достаточными и для того, чтобы выдержать воздействие коммутацион­ ных перенапряжений с расчетной кратностью.

Увеличение защитной зоны разрядников может быть достигнуто путем снижения пробивного напряжения искровых промежутков до значений, при­ ближающихся к нижней границе, определяемой уровнем защищаемой изо­ ляции.

Следует отметить, что при наиболее часто встречающихся длинах участ­ ков и возникновении повышенных амплитуд коммутационных перенапряжений, которые должны быть ограничены, защитная зона разрядника не охватывает всю линию и часть ее остается незащищенной. Во всех точках электрической сети, где вынужденная составляющая напряжения не превышает 1,7 U ф, раз­ решается установка разрядников серии РВМК с напряжением гашения 1,9 U ф

без предварительного выполнения расчетов по определению величины восста­ навливающегося напряжения. Если это условие не выполняется, то следует произвести поверочные расчеты по описанной выше методике, после чего в случае необходимости предусматриваются дополнительные мероприятия для снижения вынужденной составляющей. Например, может быть изменена схе-

300

301


Т а б л и ц а

10-12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номпнальнное напряжение,

Электрические характеристики

 

 

 

 

 

кВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

330

500

Наибольшее допустимое напряжение в грозовом

(1,34-1,4)

Уф

режиме

напряжение

разрядника

при

частоте

(1,6-5-1,8)

Уф

Пробивное

50 Гц, коммутационных импульсах (среднее зна­

 

 

чение)

и коэффициенте вариации (в сетевых усло­

 

 

виях)

3—4%

восстанавливающаяся

прочность

 

 

Относительная

 

 

при

срабатывании

в

коммутационном

режиме

 

 

(среднее значение):

 

 

 

 

 

 

 

после

протекания

кратковременного

течение

0,9—0,92

 

0,01 с) нормированного тока коммутационного пе­

 

 

ренапряжения при коэффициенте вариации при­

 

 

мерно 4—5%

(при времени 2—5 мс после погаса­

 

 

ния дуги)

 

 

длительного

течение 0,2—

0,75—0,8

 

после

протекания

 

0,25

с)

нормированного тока коммутационного пе­

 

 

ренапряжения

 

 

 

 

 

 

 

800— 1000

1 200— 1 500

Нормированная амплитуда тока кратковременно­

го коммутационного перенапряжения, А

 

400—500

700—800

Нормированная амплитуда тока длительного ком­

мутационного перенапряжения,

А

 

 

 

(1,7+ 1,9)

УФ

Импульсное пробивное напряжение при предраз-

рядном времени 2—20 мкс, не более

 

 

 

 

 

Остающееся напряжение:

 

 

 

 

(1,74-1,9)

Уф

при нормированном токе коммутационного перена­

пряжения,

не

более

 

не более

 

(1,74-1,9)

Уф

при импульсном токе 5 кА,

 

при импульсном токе 10 кА, не более

 

(24-2,2) и

ф

Пропускная

способность воздействий:

 

 

 

 

нормированным током кратковременного коммута-

100

 

щюнного перенапряжения, не менее

 

 

3—5

 

нормированным током длительного коммутацію!!-

 

ного перенапряжения, не менее

 

 

 

 

 

 

ма расстановки шунтирующих реакторов или в отдельных случаях увеличено их количество.

Защита трансформаторов и автотрансформаторов. Описанные выше меро­ приятия для ограничения коммутационных перенапряжений на открытом кон­ це линии одновременно обеспечивают снижение уровней перенапряжений, воз­ действующих на изоляцию, до значений, которые в большинстве случаев будут ниже испытательных напряжений электрооборудования, присоединенного непосредственно к шинам распределительных устройств. В то же время пол­ ностью не исключается вероятность появления на шинах коммутационных пе­ ренапряжений с повышенной амплитудой, которые могут возникнуть на отклю­ ченном со стороны сверхвысокого напряжения трансформаторе во время ком­ мутационных операций на среднем напряжении или в процессе отключения ненагруженных трансформаторов.

В связи с изложенными соображениями в сетях сверхвысокого напряже­ ния для защиты трансформаторов или автотрансформаторов, как правило,

302