Анализ перенапряжений воздушных линий электропередач напряжением выше 110 кВ, страница 5

Рис. 1.11. Переходный процесс при АПВ линии с реакторами:

а — ЭДС источника и напряжение в начале линии; б —напряжение на контактах выключателя; в — зависимость К_уд от момента включения выключателя

В отличие от планового включения, которое осуществля­ется в заранее подготовленных условиях, АПВ может про­исходить при повышенных значениях ЭДС и частично от­ключенных реакторах, что приводит к возрастанию А_уст. Таким образом, перенапряжения при АВП обусловлены по­вышением напряжения из-за емкостного эффекта и боль­шими значениями ударных коэффициентов.

1.3.  Перенапряжения при отключении конденсаторов и ненагруженных линий

Значительные коммутационные перенапряжения могут возникать не только при включениях, но и при отключениях ненагружённых линий и конденсаторных батарей.

Рассмотрим отключение сосредоточенной ем­кости, например батареи конденсаторов С, от источника (рис. 1.12, а). При отключении после начала расхождения контактов выключателя между ними некоторое время про­должает гореть дуга. Допустим, что емкостный ток доста­точно велик, так что дуга гаснет только в момент естествен­ного перехода тока через нуль.

Рис. 1.12. Напряжение на емкости при повторных зажиганиях дуги в

выключателе:

а—расчетная схема; б — кривая напряжения переходного процесса при зажигании дуги в моменты прохождения ЭДС через максимум

До отключения напряжение на емкости

где      == 1/V LC— собственная частота схемы, a L— ин­дуктивность источника. Обычно     много больше частоты источника         , т. е. Uс  Е.

После обрыва дуги напряжение на емкости не меняется, сохраняя практически свое максимальное значение U_c,max =-Е_т (рис, 1.12, б).

Разность представляет собой восстанавливающееся напряжение на выключателе, которое через полпериода достигает 2Е_т.

е (t) — и_с (t) = Е_т (1 – cos      )             

После обрыва тока электрическая прочность межкон­тактного промежутка постепенно возрастает в связи с рас­хождением контактов. Воздушные выключатели с их быст­рым перемещением контактов и интенсивным дутьем име­ют вначале значительно более быстрый рост электричес­кой прочности, чем масляные выключатели. Предельная же прочность у выключателей обоих типов практически одинакова.

Рис. 1.13. Нарастание электрической прочности выключателя при отключе­нии:

1 - воздушный выключатель; 2- масляный выключатель

На рис. 1.13 показаны зависимости пробивно­го напряжения между контактами от времени, прошедше­го после обрыва тока, для воздушных и масляных выклю­чателей 110 кВ. Следует отметить, что кривые, приведен­ные на рис. 1.13, являются приближенными; эксперимен­ты по определению восстанавливающейся прочности вы­ключателей обнаруживают очень большой разброс значе­ний, который определяется не только известным статисти­ческим характером пробоя, но и разбросами в скорости расхождения контактов, интенсивностью дутья, а также фа­зой тока в момент начала расхождения контактов.

Если в процессе расхождения контактов восстанавли­вающееся напряжение между контактами окажется выше, чем прочность межконтактного промежутка, то возникает пробой промежутка, т. е. повторное включение цепи. Сле­дующий обрыв тока может произойти при первом прохож дении тока через нулевое значение. Затем появление боль­шого восстанавливающегося напряжения может опять вы­звать пробой промежутка и т. д., т. е. коммутация отключения может представлять собой серию чередующихся отключений и включений, происходящих до тех пор, пока при полном расхождении контактов дуга окончательно не оборвется.

Рассмотрим идеализированный случай, когда повторное зажигание дуги происходит при максимуме напряжения промышленной частоты. Колебательный контур LC, емкость которого заряжена до напряжения — Е_т, подключается к ЭДС e(t)=E_msin(    t+90°). В цепи возникают колебания с частотой      = 1/ ТС, которая при небольшой длине линии может оказаться значительно выше частотн       =314 рад/с. Переходный процесс при повторном зажигании полностью аналогичен процессу при АПВ, и поэтому напряжение на емкости можно рассчитать по формуле (1.20), аналогичной (1.12), но учитывающей начальное напряжение U₀на ем­кости: