перенапряжения при отключении ненагруженной линии 110 кв можно ограничить до безопасной величины
Перенапряжения. Перенапряжения при отключении ненагруженных линий
ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ НЕНАГРУЖЕННЫХ ЛИНИЙ
Цель работы: исследование зависимости величины перенапряжений при отключении ненагруженной линии электропередач от ее параметров.
Теоретические сведения
Одним из наиболее часто возникающих в эксплуатации видов коммутационных перенапряжений являются перенапряжения при отключении ненагруженной линии. Такие перенапряжения возникают вследствие повторных зажиганий дуги между расходящимися контактами выключателя.
Ограничение перенапряжений при отключении ненагруженных линий может быть достигнуто, прежде всего, в результате применения выключателей, не дающих повторных зажиганий дуги.
Выполнение работы
Запустим файл Perenapregen.exe
Рис.1. Рабочее окно программы
При увеличении емкости линии происходит увеличение амплитуды колебаний и уменьшение частоты.
При уменьшении емкости линии происходит уменьшение амплитуды колебаний и увеличение частоты.
При увеличении индуктивности линии происходит увеличение амплитуды колебаний и уменьшение частоты, а также уменьшение коэффициента затухания.
При уменьшении индуктивности линии происходит увеличение амплитуды колебаний и уменьшение частоты, а также увеличение коэффициента затухания.
При увеличении активного сопротивления линии происходит уменьшение амплитуды колебаний и увеличение коэффициента затухания.
При уменьшении активного сопротивления линии происходит увеличение амплитуды колебаний и уменьшение коэффициента затухания.
Почему возможны повторные зажигания дуги в выключателе?
Под действием двойного напряжения возможен пробой масла между контактами, так как от горящей дуги остались продукты горения и электрическая прочность масла не успела восстановиться за 0,01 с. Когда происходит пробой масла и повторное зажигание дуги.
С какой частотой происходит перезарядка емкости при зажигании дуги?
Частота колебаний определятся величиной C и индуктивностью генератора L: 
. Колебания будут носить затухающий характер из-за наличия активного сопротивления проводов, осью колебаний будет напряжение генератора.
Чему равна амплитуда перенапряжения?
В момент t1 емкостный ток проходит через нуль и дуга гаснет. Напряжение на емкости в момент t1 будет UC. К моменту времени t2 напряжение на генераторе изменится до –U, на емкости остается +U, следовательно, на контактах выключателя будет 2U. Под действием двойного напряжения возможен пробой масла между контактами, так как от горящей дуги остались продукты горения и электрическая прочность масла не успела восстановиться за 0,01 с. Когда происходит пробой масла и повторное зажигание дуги, начинается колебательный процесс перезарядки емкости c напряжения U до напряжения –U. Частота колебаний определятся величиной C и индуктивностью генератора L: . Колебания будут носить затухающий характер из-за наличия активного сопротивления проводов, осью колебаний будет напряжение генератора. Амплитуда напряжения в момент t2 достигает трехкратного значения, при этом емкостный ток равен нулю. С этого момента возможны два варианта развития событий: 1) дуга не гаснет, и емкостный ток высокочастотных колебаний затухает; 2) дуга гаснет, и напряжение на емкости остается равным 3U. Через половину периода напряжение генератора вновь станет равным +U, а напряжение между контактами выключателя будет 4U. Перезарядка конденсатора с напряжения –3U до напряжения U будет сопровождаться колебательным процессом с амплитудой колебаний 4U и повышением напряжения на линии до 5U.
Какие существуют способы ограничения перенапряжений при отключении ненагруженных линий?
Баллы : 1. 9) Перенапряжения при отключении ненагруженного трансформатора можно ограничить до безопасной величины
9) Перенапряжения при отключении ненагруженного трансформатора можно ограничить до безопасной величины ……
шунтирующим реактором
дугогасящим реактором
ограничителем перенапряжений Правильно
Баллы : 1
Какие виды перенапряжений ограничивают нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН)?
ОПН ограничивают только грозовые перенапряжения
ОПН не могут ограничивать коммутационные перенапряжения
ОПН ограничивают грозовые и коммутационные перенапряжения Правильно
ОПН ограничивают грозовые и феррорезонансные перенапряжения
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.003 сек.)
Перенапряжения при отключении ненагруженных линий
Перенапряжения при отключении ненагруженных линий возникают вследствие перезарядки линий при повторных зажиганиях дуги между контактами выключателя.
Рассмотрим механизм развития этих перенапрЯжений на простейшей эквивалентной схеме замещения, рис.2.10.
Рис.2.11. Схема замещения при отключении линии
Питающая сеть замещена источником э.д.с. e(t), включенным последовательно с индуктивным внутренним сопротивлением Ls и активным – Rs, а линия замещена емкостью С.
Рис.2.12. Изменение напряжения на линии при повторных зажиганиях дуги в выключателе при его отключении
,
Для большинства реальных схем напряжение, остающееся на линии после гашения дуги, оказывается меньшим, чем для упрощенной эквивалентной схемы.
Зажигание дуги в реальных выключателях происходит в случайные моменты времени и процесс нарастания перенапряжений от одного повторного зажигания к другому не приводит к столь быстрому росту их значений. Значение максимального напряжения в переходном процессе зависит от момента повторного зажигания дуги, возможность которого определяется соотношениями между кривыми возрастания электрической прочности межконтактного промежутка выключателя и восстанавливающегося напряжения.
Число повторных зажиганий дуги в некоторых типах масляных выключателей может достигать 12-15 при каждой коммутации фазы. После окончательного гашения дуги остающееся напряжение на линии может достигать (1,6¸1,8)Um, что создает предпосылки для высоких перенапряжений при последующем АПВ.
Кратность перенапряжений зависит также от вида применяемого выключателя.Современные воздушные выключатели практически всегда отключают линию без опасных повторных зажиганий дуги, поэтому в сетях, оборудованных этими выключателями с перенапряжениями рассматриваемого типа можно не считаться. Масляные выключатели имеют меньшую скорость расхождения контактов и в них возникают опасные повторные зажигания дуги.
Исходя из многих экспериментальных данных, вероятность рассматриваемых перенапряжений с кратностью более 3,5 составляет 2 %. Практика эксплуатации показывает, что в основном нужно ориентироваться на кратность равную трем. Такие воздействия на изоляцию непосредственной опасности не представляют, но частое их воздействие нежелательно. Однако при снижении уровня изоляции до 2,5Uф и ниже (220-330 кВ) эти воздействия становятся опасными. В сетях 500 кВ и выше в выключателях повторных зажиганий дуги не возникает и этот тип перенапряжений может не учитываться.
Меры ограничения перенапряжений. Радикальной мерой борьбы с перенапряжениями этого типа является применение выключателей без опасных повторных зажиганий дуги. Если таких выключателей нет, то целесообразно оснастить линию средствами снятия остаточного заряда: вынести на линию измерительный электромагнитный трансформатор напряжения. Эффективным оказывается подключение к линии шунтирующего реактора. Приближая форму кривой остающегося на линии напряжения к кривой воздействующей э.д.с., он замедляет рост напряжения между контактами выключателя и тем самым уменьшает вероятность повторных зажиганий дуги.
Ограничение перенапряжений путем применения ОПН или вентильных разрядников возможно, но вследствие многократности зажиганий дуги в ходе каждой коммутации происходит ускоренное расходование ресурса пропускной способности нелинейных резисторов.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
2.5. Перенапряжения при отключении ненагруженных линий
Перенапряжения при отключении ненагруженных линий возникают вследствие перезарядки линий при повторных зажиганиях дуги между контактами выключателя.
Рассмотрим механизм развития этих перенапрЯжений на простейшей эквивалентной схеме замещения, рис.2.10.
Рис.2.11. Схема замещения при отключении линии
Питающая сеть замещена источником э.д.с. e(t), включенным последовательно с индуктивным внутренним сопротивлениемLsи активным –Rs, а линия замещена емкостьюС.
Рис.2.12. Изменение напряжения на линии при повторных зажиганиях дуги в выключателе при его отключении
Гашение дуги в выключателе В при его отключении происходит в момент времени t1, когда емкостный токIвпроходит через ноль, рис.2.12. Заряд линии медленно стекает на землю через сопротивление утечки изоляции. Постоянная времени разряда имеет порядок десятков секунд, поэтому напряжениеU1на линии в течение половины периода колебаний 50 Гц остается практически неизменным и равным амплитудному значению фазного напряженияUmф. Напряжение на шинах изменяется с частотой источника, поэтому через 0,5 периода, моментt2, разность потенциалов на контактах выключателя будет максимальной и равнойUв=U1-Um=2Em. Если в этот момент произойдет повторное зажигание дуги, то емкость линии начнет перезаряжаться в колебательном режиме от начального значенияU1@Emдо установившегося напряженияUш=е(t). Частота свободных колебаний оказывается примерно на порядок выше 50 Гц и можно пренебречь изменением напряжения источника в интервалеDt=t3-t2. При этом максимальное напряжение на линии можно рассчитать по следующей формуле
,
где Куд=1,8-ориентировочное значение ударного коэффициента в эквивалентном контуре с учетом потерь в сопротивленииRs.
В момент t3 токi=di/dt=0 и дуга гаснет. Емкость линии остается под напряжениемU1макс. Через полпериодаUm=Emи напряжение между контактами выключателя повысится доUв=Em –U1макс=3,6Em(моментt4). Одновременно расходятся контакты выключателя и увеличивается электрическая прочность межконтактного промежутка. Если в моментt4Uв=Uпр, то произойдет зажигание дуги снова иU2макс=-2,6Em+(Em+2,6Em)1,8=3,9Emи т.д.
Для большинства реальных схем напряжение, остающееся на линии после гашения дуги, оказывается меньшим, чем для упрощенной эквивалентной схемы.
Зажигание дуги в реальных выключателях происходит в случайные моменты времени и процесс нарастания перенапряжений от одного повторного зажигания к другому не приводит к столь быстрому росту их значений. Значение максимального напряжения в переходном процессе зависит от момента повторного зажигания дуги, возможность которого определяется соотношениями между кривыми возрастания электрической прочности межконтактного промежутка выключателя и восстанавливающегося напряжения.
Число повторных зажиганий дуги в некоторых типах масляных выключателей может достигать 12-15 при каждой коммутации фазы. После окончательного гашения дуги остающееся напряжение на линии может достигать (1,6¸1,8)Um, что создает предпосылки для высоких перенапряжений при последующем АПВ.
Кратность перенапряжений зависит также от вида применяемого выключателя.Современные воздушные выключатели практически всегда отключают линию без опасных повторных зажиганий дуги, поэтому в сетях, оборудованных этими выключателями с перенапряжениями рассматриваемого типа можно не считаться. Масляные выключатели имеют меньшую скорость расхождения контактов и в них возникают опасные повторные зажигания дуги.
Исходя из многих экспериментальных данных, вероятность рассматриваемых перенапряжений с кратностью более 3,5 составляет 2 %. Практика эксплуатации показывает, что в основном нужно ориентироваться на кратность равную трем. Такие воздействия на изоляцию непосредственной опасности не представляют, но частое их воздействие нежелательно. Однако при снижении уровня изоляции до 2,5Uфи ниже (220-330 кВ) эти воздействия становятся опасными. В сетях 500 кВ и выше в выключателях повторных зажиганий дуги не возникает и этот тип перенапряжений может не учитываться.
Меры ограничения перенапряжений.Радикальной мерой борьбы с перенапряжениями этого типа является применение выключателей без опасных повторных зажиганий дуги. Если таких выключателей нет, то целесообразно оснастить линию средствами снятия остаточного заряда: вынести на линию измерительный электромагнитный трансформатор напряжения. Эффективным оказывается подключение к линии шунтирующего реактора. Приближая форму кривой остающегося на линии напряжения к кривой воздействующей э.д.с., он замедляет рост напряжения между контактами выключателя и тем самым уменьшает вероятность повторных зажиганий дуги.
Ограничение перенапряжений путем применения ОПН или вентильных разрядников возможно, но вследствие многократности зажиганий дуги в ходе каждой коммутации происходит ускоренное расходование ресурса пропускной способности нелинейных резисторов.
Зміст статті
3. Коммутационные перенапряжения
Отключение линии с повторным зажиганием дуги
Отключение ненагруженных трансформаторов
Рис. 4 Изменение напряжений на индуктивноти с железом и емкости в зависимости от тока
Для гашения дуг однополюсного замыкания на землю приме¬няют дугогасящие катушки и дугогасящие трансформаторы. Дугогасящую катушку включают между нейтральной точкой трансфор¬матора и землей (рис. ).
При замыкании провода на землю на нейтрали устанавливается фазное напряжение. Поэтому ток, протекающий через катушку,
Рис.5 Включение дугогасящей катушки в нейтраль трансформатора и распределение токов при замыкании одной фазы на землю
Мощность катушки определяется из выражения: 
.
Заземление нейтрали через индуктивную катушку применяется при токах замыкания на землю более 10 А в сетях 35 кВи более 30 А — в сетях 5—10 кВ. При меньших токах дуга гаснет самопроизвольно.
Степень расстройки будет: 
Если отношение токов больше пуля, то и моет место недокомпенсация, а если меньше нуля, то будет перекомпенсация. И наконец, когда 
, то достигается полная компенсация.
В несимметричных системах при наличии катушки в нейтрали трансформатора при рабочем режиме в ней создаются напряжения. При расстройке катушки напряжение на нейтрали снижается. Чтобы уменьшить несиммстрию в системе, выполняют транспозицию проводов. Дугогасящая катушка имеет стальной магнитопровод с воздушными зазорами с тем, чтобы устанавливать необходимую вольт-амперную характеристику катушки для регулирования тока. Если нейтраль силового трансформатора недоступна, то в качестве дугогасящего аппарата применяют трансформатор.
Гашение дуги с помощью трансформатора осуществляется так же, как и дугогасящей катушкой: в месте замыкания на землю ток доводится до нуля, т. е. ток в катушке становится равным емкостному току. Магнитопровод дугогасящего трансформатора состоит из четырех стержней, на трех из них расположены обмотки высокого и низкого напряжений. Первичные обмотки соединяют звездой, а вторичные — в разомкнутый треугольник, на зажимы которого включают регулирующую индуктивную катушку. При замыкании на землю по фазам первичной обмотки будут протекать токи одинакового направления (токи нулевой последовательности), которые создадут магнитные потоки, направленные в одну сторону. Эти магнитные потоки будут замыкаться через четвертый стержень магнитопровода. Во вторичной обмотке возникает индуктированная э.д.с., под действием которой появляется ток в регулируемой индуктивной катушке. Этот ток будет компенсировать емкостный ток замыкания на землю в первичной обмотке. При рабочем режиме во вторичной обмотке дугогасящего трансформатора ток не протекает, так как сумма э.д.с. в ней равна нулю.
4. Защита электрических установок от перенапряжений
Искровые и трубчатые разрядники
Разрядники служат для ограничения перенапряжений, воздействующих на станционную, подстанционную и линейную изоляцию. Для защиты от атмосферных перенапряжении применяют защитный искровой промежуток, трубчатый разрядник и вентильный разрядник. Для защиты от внутренних перенапряжений применяют вентильные разрядники, разрядники с воздушным дутьем, разрядники с магнитным гашением дуги.
Устройство защитных аппаратов основано на принципе перехода электрической энергии в магнитную, в связи с чем уменьшается напряжение.
Защитные искровые промежутки
Защитные промежутки устанавливаются в тех случаях, когда в системе имеется АПВ и для данной точки системы нет трубчатых разрядников, удовлетворяющих диапазону гашения дуги сопровождающего тока. Кроме того, защитные промежутки применяются в системах, где стоимость установки вентильных разрядников не оправдывается величиной ущерба, нанесенного от отключений, вызываемых грозовым разрядом.
Нужно отметить, что искровые промежутки при их срабатывании могут вызвать аварию в системе. При очень большой крутизне фронта волны они не могут обеспечить достаточно надежной защиты. Надежность защиты в этом случае может быть обеспечена заземленными тросами.
Конструкция защитного промежутка должна обеспечить стабильность разрядного расстояния, предотвратить возможность преобразования дуги при срабатывании защитного промежутка на другие элементы установки, а также термическое повреждение изолятора, параллельно которому установлен защитный промежуток, и обгорание электродов за нормальное время работы промежутка. Для напряжений 110—220 кВнаиболее рациональной конструкцией защитного промежутка является защитная арматура на горизонтальной (натяжной) гирлянде с соответствующим снижением разрядного расстояния. Защитным промежуткам, в сетях 3—35 кВс изолированной нейтралью или с компенсацией емкостного тока замыкания на землю, целесообразно придавать форму рогов, что способствует самопогасанию дуги при однофазных перекрытиях.
Электрические характеристики защитных промежутков приведены в табл. 2.
С целью предотвращения коротких замыканий при закорачивании защитных промежутков, например птицами, на напряжение 3—35 кВв их заземляющие спуски вводятся (на расстоянии 1,5— 3 м от основных промежутков) дополнительные искровые промежутки с определенными разрядными расстояниями (табл. 3).
Так как емкость заземляющего спуска между обоими промежутками велика, то наличие вспомогательного промежутка практически не влияет на вольт-секундные характеристики защитных промежутков. Чтобы легче обнаружить обгорание электродов при работе промежутков, их покрывают светлой краской.
Трубчатые разрядники
Трубчатые разрядники применяются для защиты линейной изоляции от повреждений при воздействии на нее атмосферных перенапряжений. Разрядники включаются между линейным проводом и землей через внешний искровой промежуток. Внешний промежуток необходим для предохранения изоляции разрядника от повреждений током утечки. Чтобы не повредить линейный провод от дуги, на него делают намотку. Разрядник должен срабатывать только при опасных для изоляции перенапряжениях, что достигается точным соблюдением установленной длины внешнего и внутреннего искровых промежутков. При срабатывании разрядника появляется дуга, которая поддерживается рабочим напряжением промышленной частоты внутри изоляционного цилиндра. Под воздействием дуги внутри цилиндра создается высокая температура. Она приводит к разложению материала и появлению большого количества нейтральных газов, которые в свою очередь приводят к деионизации внутреннего искрового промежутка. За счет большого давления образуется газовое продольное дутье и все газы из цилиндра удаляются с сильным звуком, напоминающим выстрел. Разрядник выбирается по номинальному напряжению, разрядным характеристикам, по диапазону отключаемых токов. Верхний предел отключаемого разрядника сопровождающего тока должен быть не менее максимального эффективного значения тока короткого замыкания в одной точке сети (с учетом апериодической составляющей), а нижний предел — не больше минимального возможного в данной точке сети значения тока короткого замыкания (без учета апериодической составляющей).