ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
АНАЛИЗ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА ШИНАХ ОРУ И ПОМЕХ ВО ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЯХ ПРИ КОММУТАЦИЯХ РАЗЪЕДИНИТЕЛЯМИ
1. В упрощенных расчетных схемах типовой ячейки открытого распределительного устройства (ОРУ) подстанции 500 кВ, содержащей питающую систему шин, разъединитель и трансформатор тока провести расчет переходных процессов при включении разъединителя на емкость трансформатора тока по программе PSpice.
2. Определить амплитуды и характерные частоты перенапряжений на шинах, напряжение помехи, выделяющееся на сопротивлении заземления и ток, стекающий в контур через емкость трансформатора тока.
3. Расчетным путем доказать существование резонансных частот переходного процесса, рассчитанного в разделе 2.
4. Составить отчет, который должен содержать исходные данные, результаты расчетов и выводы по работе.
Процессы, сопутствующие коммутации разъединителя, можно пояснить на примере схемы, показанной на рис. 1.
Рис. 1. Схема для анализа процесса коммутации:
LИ, RИ, СИ, - параметры источника напряжения; СН – ёмкость нагрузки (емкость изоляции трансформатора тока); lОШ, ZВ – длина и волновое сопротивление ошиновки; RД – активное сопротивление дуги; RУТ – сопротивление утечки по внешней изоляции опорных изоляторов разъединителя, шинных опор и др.;
iР, UР – ток и напряжение на разъединителе
В соответствии с этой схемой при искровой коммутации возбуждаются колебания двух существенно различающихся частот. При включении разъединителя, когда электрическая прочность между сближающимися контактами становится меньше максимального значения переменного напряжения, происходит первый пробой, во время которого в схеме развивается высокочастотный процесс перезарядки эквивалентных емкостей источника и нагрузки (СИ, СН). Подключаемый участок приобретает потенциал питающей шины. Затем из-за реакции источника (трансформатора) на этот высокочастотный процесс развиваются колебания средних частот (от нескольких единиц до десятков килогерц), определяемых эквивалентной индуктивностью источника Lи и суммарной ёмкостью СИ+СН. В той или иной стадии переходного процесса при переходе тока через ноль искра гаснет. Так как изолированный участок ошиновки сохраняет свой потенциал, второй пробой происходит, когда мгновенное значение переменного напряжения источника вновь возрастет на величину электрической прочности межконтактного промежутка. Таким образом, формируется сложный электромагнитный процесс многократной искровой коммутации, сопровождающийся возникновением перенапряжений в двух диапазонах частот. Высокие частоты обусловлены волновыми процессами в системе питающих и приемных шин, нижние – характеризуют реакцию схемы после окончания волновых процессов. В длинных системах шин могут возникать и резонансные явления с локальными увеличениями перенапряжений на отдельных участках шин.
Быстрые изменения потенциала подключаемого участка ошиновки вызывают токи смещения через ёмкости изоляции оборудования относительно земли i = Cпар dU/dt, максимальные значения которых могут достигать 1000 и более ампер. Магнитные поля, генерируемые ими, индуктируют в соседних контурах напряжения помех.
Похожие процессы протекают и при размыкании разъединителей, но при этом последний пробой межконтактного промежутка генерирует самую мощную помеху, и такую коммутацию следует считать более опасной. В качестве примера на рис. 2 приведена осциллограмма напряжения помехи на входе приемника канала ВЧ –связи по проводам ВЛ.
 |
Рис. 2. Осциллограмма помехи на входе приемника аппаратуры АНКА –511
Помеха возникала при отключении от системы шин ПС 500 кВ одного из коротких (30 м) участков шин между разъединителем и разомкнутым выключателем. Такие помехи зачастую приводят к ложным срабатываниям защит и даже к повреждению аппаратуры.
Расчетные схемы и параметры их элементов
|
А) Расчетная схема |
Б) Параметры элементов |
|
|
R1 = 1МОм; R2 = 0,5 Ом; С1 = 3 нФ; С2 = 1,2 нФ; L1= 0,5 мГн; Х1: zв = 400 Ом; l = 100 км; Х2: zв = 250 Ом; l = 10 м; U1 = 428,5 кВ |
|
В) Пример расчета |
|
|
|
|
Рис. 3. Переходные процессы в расчетной схеме № 1
|
А) Расчетная схема |
Б) Параметры элементов |
|
|
R1 = 1МОм; R2 = 0,5 Ом; С1 = 3 нФ; С2 = 1,2 нФ; L1= 500 мкГн; L2 = 10 мкГн; Х1: z = 400 Ом; l = 100 км; U1 = 428,5 кВ |
Рис. 4. Расчетная схема № 2 и ее параметры
|
|
R1 = 1М; R2 = 0,5 Ом; С1 = 3 нФ; С2 = 1,2 нФ; L1= 500 мкГн; L2 = 10 мкГн; U1 = 428,5 кВ |
Рис. 5. Расчетная схема № 3 и ее параметры
Параметры расчетных схем по вариантам:
|
Варианты |
L1, мГн |
C1, нФ |
l1, км |
l2, м |
C2, нФ |
R2, Ом |
|
1 |
0.4 |
3 |
400 |
10 |
1 |
0.5 |
|
2 |
0.4 |
5 |
300 |
20 |
2 |
0.4 |
|
3 |
0.4 |
10 |
200 |
30 |
3 |
0.3 |
|
4 |
0.6 |
15 |
100 |
40 |
4 |
0.2 |
|
5 |
0.6 |
3 |
100 |
15 |
5 |
0.1 |
|
6 |
0.6 |
5 |
200 |
25 |
5 |
0.5 |
|
7 |
0.8 |
10 |
300 |
35 |
4 |
0.4 |
|
8 |
0.8 |
15 |
400 |
40 |
3 |
0.3 |
|
9 |
0.8 |
3 |
150 |
25 |
2 |
0.2 |
|
10 |
1 |
5 |
250 |
20 |
1 |
0.1 |
|
11 |
1 |
10 |
350 |
10 |
1 |
0.5 |
|
12 |
1 |
15 |
450 |
15 |
2 |
0.4 |
1. Чем объясняется наличие двух частот в переходных процессах, рассчитанных в опытах? Какие элементы схемы ответственны за формирование указанных частот переходного процесса?
2. От каких параметров расчетной схемы зависит амплитуда помех? Почему в волновом режиме работы ошиновки амплитуда помех (схема №1) больше?
3. Каким образом помехи в контуре заземления могут передаваться во вторичные цепи аппаратуры релейной защиты и автоматики?
ЛИТЕРАТУРА
1.Методические указания по защите вторичных цепей электрических станций и подстанций от импульсных помех. –РД 34.20.116 – 93. – М.: РАО ЕЭС России. –1993.
2.Методические указания по ограничению высокочастотных коммутационных перенапряжений и защите от них электротехнического оборудования в распределительных устройствах 110 кВ и выше. – М.: СПО ОРГРЭС. – 1998.
3.Сайт фирмы «ЭЗОП»: http://www.ezop.ru/index.htm.
4.Овсянников А.Г. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике. Учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. – 107 С.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
