Анализ перенапряжений воздушных линий электропередач напряжением выше 110 кВ, страница 6

Если принять       =       и учесть, что                                       , то без учета затухания

Ток через выключатель

Так как      >>      , то амплитуда свободной составляющей тока 2Е   С значительно превосходит амплитуду вынужден­ного тока. Через полпериода собственных колебаний, т. е. при t=T /2=  /   , напряжение достигает максимума (см. рис. 1.12). Так как за это время напряжение промышлен­ной частоты не успевает существенным образом изменить­ся, то без учета затухания

U_тах   ~Е_т + 2Е_т = ЗЕ_т.

Приблизительно в этот же момент суммарный ток, ко­торый в основном определяется свободной составляющей, проходит через нулевое значение и дуга в выключателе мо­жет погаснуть. При погасании дуги напряжение на емкости сохраняется и его значение равно ЗЕ_т.

Еще через полпериода промышленной частоты напряже­ние источника станет равным —Е_т, напряжение между кон­тактами выключателя возрастает до 4Е_т и может произойти еще одно повторное зажигание дуги, во время которого в контуре будут происходить колебания с амплитудой 4Е_т. При этом максимальное напряжение на емкости достигнет примерно 5Е_т.

Если бы повторные зажигания дуги в выключателе про­должались неограниченно долго, то происходило бы не­прерывное возрастание перенапряжения.

Физический процесс при отключении ненагру-жеиных линий имеет тот же характер, что и при от­ключении сосредоточенных емкостей, однако обладает сво­ими особенностями. В линиях СВН большой длины прояв­ляется емкостный эффект и потому остающее­ся на линии после отключения напряжение может быть больше, чем амплитуда ЭДС источника. Например, после первого обрыва дуги на линии остается заряд

Этот заряд равномерно распределяется вдоль линии в результате переходного колебательного процесса, после за­тухания которого на линии устанавливается потенциал

С другой стороны, напряжение на шинах после отклю­чения линии весьма быстро принимает значение, равное ЭДС источника. Восстановление напряжения на контактах выключателя происходит в соответствии с рис. 1.14, т. е. максимум восстанавливающегося напряжения (разность между кривыми 2 и 3) может быть не 2U_ф а значительно больше (кривая 4).

При повторном зажигании дуги в выключателе возни­кает ряд свободных составляющих, так как в этом случае переходный процесс аналогичен процессу АПВ линии с не­нулевым остающимся напряжением. Происходит увеличе­ние амплитуды первой свободной составляющей по срав­нению со случаем простого колебательного контура, а мно­гократные отражения волн от индуктивности источника и от разомкнутого конца линии могут привести к дополни­тельному увеличению максимального значения перенапря­жений. Кривая напряжения может быть рассчитана по формуле (1.16). На рис. 1.15 приведено напряжение в конце разомкнутой линии при ее отключении от источника с внутренней индуктивностью с одним повторным зажигани­ем дуги вблизи максимума ЭДС. Даже при одном повтор­ном зажигании напряжение в переходном процессе дости­гает значения 3,8 U_Ф .

Рис. 1.16. Напряжение переходного процесса при отключении линии большой длины с реакторами поперечной компенсации:

1 — ЭДС источника; 2 — напряжение на шинах;  3 — напряжение на линии; 4 — восстанавливающееся напряжение на выключателе

Если на линии имеются реакторы, то после обрыва ду­ги в выключателе начинается колебательный процесс раз­ряда емкости линии через реактор. Частота этих затухаю­щих колебаний обычно меньше частоты источника. Харак­тер колебаний показан на рис.1.16. Колебательный разряд емкости линии способствует уменьшению восстанавливаю­щегося напряжения на контактах выключателей (разность между кривыми 2 и 5) и скорости его нарастания.

В силу больших значений перенапряжений, возникаю­щих при отключении ненагруженных линий, сопровождаю­щихся повторными зажиганиями дуги вблизи максимума восстанавливающегося напряжения на контактах выклю­чателей, целесообразно создавать выключатели, не дающие повторных зажиганий в процессе отключения ненагружен­ных линий. Последнее может быть достигнуто созданием таких дугогасительных устройств выключателя, которые обеспечивают нарастание восстанавливающейся электриче­ской прочности более быстрое, чем ожидаемые восстанав­ливающиеся напряжения на контактах выключателя.