Анализ перенапряжений воздушных линий электропередач напряжением выше 110 кВ, страница 10

Для ограничения коммута­ционных перенапряжений в переходном режиме могут использоваться    выключатели двухступенчатого действия с шунтирующими сопротивле­ниями, демпфирующими свободную составляющую пере­ходного процесса. Две принципиальные схемы таких вы­ключателей приведены на рис. 2.3. При включении снача­ла замыкаются вспомогательные контакты 2, т. е. цепь включается через резистор. Затем с небольшой выдержкой времени замыкаются главные контакты 1. При отключе­нии сначала первыми размыкаются контакты 1, а потом контакты 2, В схеме рис. 2.3, а полный рабочий ток не про­ходит через контакты 2, и они могут выполняться облег­ченными, недостатком ее является то обстоятельство, что на главные контакты / в отключенном положении ложит­ся полная разность напряжений между источником и ли­нией.

Благоприятное действие шунтирующих резисторов со­стоит в демпфировании свободных колебаний напряжения во время включения ненагруженной линии и в уменьшении остаточного заряда на линии при отключении ненагружен­ной линии или АПВ. Требования к значениям сопротивле­ний шунтирующих резисторов оказываются различными в зависимости от вида коммутации.

Включение ненагруженной линии. При подключении ли­нии к источнику с нулевым внутренним сопротивлением че­рез активное сопротивление резистора, равное волновому Rш = Zс =   L'/C', колебательный процесс практически отсутствует, поскольку нет отражений от начала линии. Можно сказать, что равенство R_Ш = Z_Сявляется условием для апериодического процесса в линии. Если источник име­ет внутреннее индуктивное сопротивление, то для аперио­дического переходного процесса в линии необходимо иметь Rш, большее Z_С, так как к распределенной индуктивности линии добавляется сосредоточенная индуктивность источни­ка L_И. Однако на практике нет необходимости добиваться полной апериодичности, достаточно получить существенное затухание свободной составляющей. Это условие выполня­ется, если сопротивление R_Шблизко к волновому, т. е, 200— 400 Ом.

Далее, следует иметь в виду, что после закорачивания резистора вновь возникает переходный процесс. Его интен­сивность будет тем слабее, чем меньше разница между ус­тановившимися напряжениями при включенном сопротив­лении и без него (т. е. при его закорачивании). Это условие удовлетворяется, если R_Ш< |Z_BX|, где |Zвх| — модуль вход­ного сопротивления включаемой линии. Это иллюстрирует­ся кривыми переходного процесса на рис. 2.4.

При R_Ш =Z_c(рис. 2.4, а) свободная составляющая пе­реходного процесса от включения вспомогательных кон­тактов (кривая 2) затухает практически в течение полу­периода Т промышленной частоты, и на линии устанавли­вается напряжение (кривая 3), которое мало отличается от установившегося напряжения после замыкания главных контактов (кривая 4), Поэтому переходный процесс на вто­рой стадии включения выражен слабо и перенапряжения в результате замыкания главных контактов не возникают |( кривая /).

На рис. 2.4, б показан переходный процесс при увели­чении R_Шпримерно до 5Z_C. При замыкании вспомогатель­ных контактов, т. е. включении линии через R_Ш(первая стадия переходного процесса), наблюдается апериодический переходный процесс, не сопровождающийся повыше­нием напряжения.

Рис. 2.4. Переходный процесс при включении линии   выключа­телем с шунтирующим резистором: А — момент шунтирования резистора

Напряжение на линии (кривая 3) умень­шается по амплитуде и сдвигается по фазе примерно на 45° по отношению к напряжению (кривая 4), которое должно установиться на линии после закорачивания резистора. Поэтому после замыкания главных контактов возникает переходный процесс (кривая 5) с амплитудой свободной составляющей, определяемой мгновенным значением раз­ности напряжений 3 и 4 в момент, предшествующий замы­канию (вторая стадия переходного процесса). Эта стадия сопровождается повышенными значениями перенапряже­ний. Отсюда следует, что для ограничения перенапряжений при включении разомкнутой линии необходимы сопротив­ления, значения которых не превышают волнового сопро­тивления линии. Такие же сопротивления являются эффек­тивными для ограничения перенапряжений при отключении несимметричного КЗ и асинхронного хода, так как переход­ные процессы при включении и отключении имеют большое сходство.