Анализ перенапряжений воздушных линий электропередач напряжением выше 110 кВ, страница 4

1.2. Перенапряжения при автоматическом повторном включении (АПВ)

Использование АПВ основано на том, что большинство замыканий носит дуговой характер. Поэтому при отключе­нии участка линии с КЗ с двух сторон дуга может погас­нуть и линия может быть снова включена через время           (рис. 1.9). Цикл АПВ можно подразделить на сле­дующие этапы:

отключение линии выключателем Q2, ближайшим к ме­сту КЗ, приводящее к кратковременному режиму односто­роннего питания линии;

отключение неповрежденных фаз линии выключателем Q1, т. е. обрыв емкостного тока при переходе его через нуле­вое значение, что соответствует максимуму напряжения на этих фазах;

повторное включение разомкнутой линии выключателем Q1

замыкание выключателя Q2 и восстановление нормаль­ной схемы электроснабжения.

После отключения выключателя Q2 напряжения на не­поврежденных фазах в начале и в конце линии отличаются друг от друга и от ЭДС источника вследствие емкостного эффекта и КЗ на поврежденной фазе (поперечная несиммет­рия линии).

Рис. 1.9. Переходный процесс при включении разомкнутой   линии   в цикле АПВ:

а - схема; б - кривые   напряжений;   1ЭДС   источника;   2 — напряжение   на линии

После отключения линии выключателем Q1 заряд на по­врежденной фазе стекает в землю через дугу, а на непо­врежденных фазах происходит процесс выравнивания на­пряжения. Заряд на неповрежденных фазах линии без реак­торов поперечной компенсации медленно стекает в землю через активные проводимости, которые определяются сте­пенью загрязнения поверхности изоляторов и метеорологи­ческими условиями. В среднем для сухой погоды при             t                с напряжение оставшихся зарядов составляет 60—70 % первоначального.

Максимальные перенапряжения возникают при повтор­ном включении разомкнутой линии выключателем Q1. На­пряжение переходного процесса может быть найдено мето­дом наложения, т. е. суммированием двух напряжений: на­пряжения при включении незаряженной линии, которое можно рассчитать по (27.15), и напряжения при саморазря­де линии с начальным напряжением UQчерез индуктивность источника. Последнее определяется через составляющие (1.6), если подставить Ет=                     0. При этом множитель                    . Само выражение напряжения переходного процесса записывается так:

В (1.16) в интервале углов включения     от 0 до 180° знаки U0 и ЭДС источника противоположны, а в интервале 180—360° U0 и ЭДС имеют один и тот же знак. Зависимость K приведена на рис. 1.10 для случая       /      =2,           ,              U       . Для сравнения пунктиром проведена кривая при включении незаряженной линии (U0=0). Видно, что максимальный ударный коэффициент при АПВ значительно возрастает за счет напряжения остающегося заряда. Если на линии включены реакторы поперечной компен­сации, то после отключения выключателя Q1 емкость линии начинает разряжаться через индуктивность реакторов с ча­стотой        меньшей, чем частота источника

Вследствие высокой добротности реакторов (   Lp /Rp >200) колебательный процесс затухает очень медленно и за время    апв не успевает закончиться.

Рис. 1.10. Зависимость  К   =         при включении линии в цикле АПВ;

На рис. 1.11, а показаны кривые напряжений e(t) и u(t), причем принято, что U0 Em. Поскольку частоты   и       близки друг к другу, напряжение на контактах выклю­чателя имеет форму биений (рис. 1.11, б):

Полупериод биений Т /2 равен                        ,где Т — период промышленной частоты. Например, при                    = 0,8                                       .

Переходный процесс при ненулевых начальных условиях можно рассчитать, рассматривая включение линии на ЭДС, равную разности потенциалов между контактами выключа­теля   U, Зависимость Куд от момента замыкания цепи при­ведена на рис. 1.11, в.  На значительной части периода бие­ний получаются высокие ударные коэффициенты. Это вы­звано тем, что токи через реакторы сдвинуты на 90° по отношению к напряжению U(t). Поэтому чем меньше мгновенное значение U(t), тем больше мгновенное значение тока через реактор. Электромагнитная энергия, запасенная в реакторах, приводит к возрастанию амплитуд свободных колебаний, и небольшие значения Куд наблюдаются лишь вблизи нуля биений.