Анализ перенапряжений воздушных линий электропередач напряжением выше 110 кВ, страница 7

2.  ОГРАНИЧЕНИЕ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

2.1. Основные принципы построения защиты от коммутационных перенапряжений

Из предыдущего изложения следует, что коммутацион­ные перенапряжения могут достигать (3-5-3,5) Uф. Опас­ность коммутационных перенапряжений состоит в том, что их значения в большинстве случаев превосходят уровни изоляции электроустановок 330 и 500 кВ (2,7 и 2,5 Uф), а тем более установок 750 кВ (2,1 Uф) и 1150 кВ (1,8 Uф).  Принудительное ограничение коммутационных перенапря­жений является отличительной чертой электропередач СВН, хотя некоторые из используемых там защитных ме­роприятий применяются и в электроустановках с напряже­нием 220 кВ и ниже.

Защита от коммутационных перенапряжений основана на следующих принципах:

на ограничении числа режимов, в которых могут возникать опасные перенапряжения, с помощью схемных меро­приятий;

на ограничении амплитуд установившихся перенапря­жений, что приводит также и к снижению перенапряжений переходного процесса;

на ограничении амплитуд коммутационных пере­напряжений с помощью вентильных разрядников или встроенных в выключатели шунтирующих сопротив­лений.

Меньшие значения перенапряжений можно получить подбором благоприятных начальных значений переходно­го процесса, при которых амплитуды свободных колебаний имеют минимальные значения (например, ускорение стекания заряда с линии в паузу АПВ или управление моментом включения выключателя, программированное управление работой выключателей).

К схемным мероприятиям, способствующим снижению амплитуд коммутационных перенапряжений, следует отне­сти установку при включении линии пониженных коэффи­циентов трансформации силовых трансформаторов, под­ключение линии сначала к более мощным шинам, пред­варительное до коммутации линии подключение реакторов поперечной компенсации на высшем и среднем (или тре­тичном) напряжениях.

Благоприятный эффект заблаговременного подключения реакторов поперечной компенсации к линии, так же как и установка пониженных коэффициентов трансформации и минимальных ЭДС, может быть использован только при плановом включении линии или в режиме электропередачи, когда все реакторы включены по балансу реактивной мощ­ности. При передаче максимальной мощности включение всех реакторов в промежуточных точках линии электро­передачи без емкостной продольной компенсации недопу­стимо, так как это приводит _к возрастанию потерь и сни­жению предела устойчивости. Кроме того, мощность реак­торов, необходимая по режиму передачи активной мощности, может оказаться недостаточной для ограничения установившихся перенапряжений при несимметричных КЗ. Поэтому в нашей стране применяет­ся схема «безынерционного подключения реакторов»: при возникновении несимметричных КЗ для ограничения уста­новившихся перенапряжений, и в некоторой степени ком­мутационных, происходит подключение реакторов через искровой промежуток.

Ограничение амплитуд коммутационных перенапряже­ний производится либо за счет рассеивания энергии сво­бодных колебаний в нелинейных сопротивлениях вентиль­ных разрядников, включенных между фазным проводом и землей, либо с помощью сопротивлений, встроенных в вы­ключатель и подключаемых кратковременно последователь­но с линией на время, достаточное для необходимого демп­фирования свободных колебаний. Последнее реализовано в выключателях двухступенчатого действия с шунтирующими сопротивлениями.

Опыт эксплуатации выявил, что в электроустановках с номинальным напряжением до 220 кВ включительно огра­ничению подлежат перенапряжения, возникающие при от­ключении ненагружениых трансформаторов, в ряде случа­ев при отключении ненагруженных линий и при АПВ. Так как уровень изоляции этих электроустановок в основном определяется грозовыми перенапряжениями, то остальные виды коммутационных перенапряжений не представляют опасности для изоляции.

Коммутационные перенапряжения при отключении не­нагруженных трансформаторов имеют высокую амплитуду, но в силу высокочастотного процесса небольшую длитель­ность. Защита от этих перенапряжений осуществляется грозозащитными разрядниками, пропускная способность которых достаточна для того, чтобы рассеять энергию сво­бодных колебаний напряжения. Ограничение таких пере­напряжений можно осуществить также путем использова­ния выключателей с шунтирующими сопротивлениями.