Литературный обзор (стр. 3 из 4)
Из-за наличия активных сопротивлений колебания будут затухающими.
На генераторе при обрыве тока I0 тоже возникают колебания, осью которых является синусоидальное напряжение источника. Эти колебания затухают в течение некоторой I0 происходит при напряжении источника U0 и сопровождается перенапряжением. Перенапряжения на выключателе уменьшаются с увеличением емкости системы.
Максимальное напряжение на трансформаторе определяется по
формуле:
Если обрыв тока происходит при U0=0 и I0=Iмакс , то:
Это выражение может быть получено из равенства электрической и магнитной энергий:
Отсюда видно, что чем больше величины тока Iмакс и волнового сопротивления трансформатора
[23].Перенапряжение при автоматическом повторном включении (АПВ).
Использование АПВ основано на том, что большинство замыканий носит дуговой характер. Поэтому при отключении участка линии с КЗ с двух сторон дуга может погаснуть и линия может быть снова включена через время tАПВ (рис. 5). Цикл АПВ можно подразделить на следующие этапы:
· Отключение линии выключателем Q2, ближайшем к месту КЗ, приводящее к кратковременному режиму одностороннего питания линии;
· Отключение не поврежденных фаз линии выключателем Q1, т.е. обрыв емкостного тока при переходе его через нулевое значение, что соответствует максимуму напряжения на этих фазах;
· Повторное включение разомкнутой линии выключателем Q1;
· Замыкание выключателя Q2 и восстановление нормальной схемы электросабжения.
Рис. 5. Схема
После отключения выключателя Q2 напряжения на не поврежденных фазах в начале и в конце линии отличаются друг от друга и от ЭДС источника вследствие емкостного эффекта и КЗ на поврежденной фазе (поперечная несимметрия линии).
После отключения линии выключателем Q1 заряд на поврежденной фазе стекает в землю через дугу, а на неподвижных фазах происходит процесс выравнивания напряжения. Заряд на неповрежденных фазах линии без реакторов поперечной компенсации медленно стекает в землю через активные проводимости, которые определяются степенью загрязнения поверхности изоляторов и метеорологическими условиями. В среднем для сухой погоды при tАПВ=0,4 с напряжение оставшихся зарядов составляет 60-70% первоначального. Максимальное перенапряжение возникает при повторном включении разомкнутой линии выключателем Q1 [2].
1.4. Аварийность в сетях высокого напряжения вследствие внутренних перенапряжений.
Внутренние перенапряжения являются причиной значительного числа аварий в сетях. Наиболее частым видом опасных внутренних перенапряжений считаются перенапряжения, связанные с дуговыми замыканиями на землю. Их доля среди всех видов аварий значительна, от 34 до 80%. Такие перенапряжения часто существуют в виде переходных процессов при перемежающейся дуге и опасны для изоляции электроустановок своей продолжительностью и широтой охвата сети, электрически связанной с местом повреждения.
Значительную долю нарушений составляют повреждения вследствие коммутационных и феррорезонансных перенапряжений. Наиболее часто отмечаются выходы из строя силовых трансформаторов и измерительных трансформаторов напряжения при длительных дуговых и металлических замыканиях на землю, при которых инициируется феррорезонансные явления. Внутренние перенапряжения, воздействуют на изоляцию электрооборудования, способствуют возникновению и накоплению дефектов изоляции. Ослабленная таким образом изоляция может быть повреждена умеренными грозовыми перенапряжениями или другими воздействиями, в том числе рабочим напряжением.
В сетях средних классов напряжения наибольшую аварийность имеют электрические машины. Вместе с тем эти машины играют важную роль при генерации, передаче и распределении электроэнергии. Так, например, повреждение изоляции электродвигателей, питаемых от сетей собственных нужд и выполняющих различные технологические функции, может привести к полному сбросу нагрузки всей станции или её части. Выход из строя мощных синхронных компенсаторов в значительной степени ухудшает технико-экономические показатели работы энергосистемы и требует серьезных ремонтно-восстановительных работ.
По данным эксплуатации наибольшая повреждаемость имеет место среди машин в сетях собственных нужд (СН) электростанций. Это объясняется тем, что изоляция некоторых видов электрических машин, например ответственных электродвигателей СН ТЭЦ и ГРЭС, работает в тяжелых условиях загрязненной и увлажненной среды, повышенной температуры, подвергается частым перегрузкам и электродинамическим воздействиям при пусках и коротких замыканиях, а в ряде случаев - повышенным вибрациям и перегревам, вследствие чего быстро изнашивается и имеет значительно меньшие запасы электрической прочности.
Ослабление изоляции по указанным выше причинам развивается столь быстро, что приводит к пробоям в период между очередными профилактическими испытаниями при рабочем напряжении или умеренных перенапряжениях. Число случаев пробоя изоляции электродвигателей во время работы в 2,5 раза превышает таковое при профилактике, эффективность которой не может быть увеличена учащением испытаний или повышением испытательных напряжений, так как оба этих направления в сложившейся обстановке ведут не к повышению надежности, а к чрезмерному увеличению объема работ по перемотке и восстановительному ремонту электродвигателей.
Таким образом, защита сетей от внутренних перенапряжений является одной из основных задач повышения надежности электро- и теплоснабжения обширных территорий[4].
1.5. Меры защиты от перенапряжений
Меры и средства защиты от перенапряжений подразделяются на организационные и технические. Организационные меры защиты, в свою очередь, включают системные и оптимизационные, технические меры и средства защиты - превентивные и коммутационные.
Системные меры,строго говоря, не являются специальными мерами защиты от перенапряжений. Однако сооружение параллельных линий и расширение резервов оборудования, установка синхронных компенсаторов и шунтирующих реакторов и другие мероприятия дают возможность предотвратить или существенно уменьшить вероятность развития системной аварии, приводящей к наибольшему ущербу. Эти меры ограничивают также повышение рабочего напряжения сверх допустимого.
Оптимизационные мерытакже не являются специальными мерами защиты от перенапряжений в узком смысле слова. Как следует из названия, они предполагают разработку и выбор на стадии проектирования, а также реализацию в условиях эксплуатации оптимальной стратегии ведения режима работы сети, производства коммутаций и ликвидацию отрицательных последствий воздействия перенапряжений. К их числу следует отнести АПВ, селективную релейную защиту сети, автоматическое регулирование возбуждения генераторов и синхронных компенсаторов, своевременную и тщательную профилактику изоляции и ремонт оборудования.
Превентивные мерызащиты оказывают постоянное влияние на сеть. Их назначение - предотвратить возникновение перенапряжений или способствовать ограничению их величины. Благоприятное действие превентивных мер защиты проявляется на протяжении всего переходного процесса. К таким мерам можно отнести, в частности, применение выключателей, работа которых не вызывает появления больших перенапряжений (например, выключателей без опасных повторных зажиганий дуги между контактами и с шунтирующими сопротивлениями), грозозащитных тросов, заземление опор на линиях, емкостную защиту изоляции обмоток трансформаторов, заземление нейтрали трансформаторов через дугогасящие реакторы.
Коммутационныесредства защиты от перенапряжений, как правило, содержат в себе коммутирующие элементы, например искровые промежутки. Они срабатывают, когда перенапряжение в точке их установки превысит некоторую критическую величину. Это приводит к изменению схемы или параметров сети. Перенапряжение на изоляции ограничивается до допустимых пределов, авероятность возникновения перенапряжений высокой кратности существенно уменьшается. К коммутационным средствам защиты можно отнести также и нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН). В этих аппаратах отсутствуют искровые промежутки и высоконелинейные резисторы подключены к сети постоянно. Однако при повышении напряжения на ОПН сверх наибольшего рабочего резко уменьшается их сопротивление, что эквивалентно срабатыванию искровых промежутков.
Как отмечалось, меры защиты от перенапряжений могут быть направлены на уменьшение последствий перекрытия или пробоя изоляции. Однако главное значение имеют мероприятия предусматривающие снижение уровня перенапряжений и, тем самым, вероятность пробоя или перекрытия изоляции. В ряде случаев, эти меры снижают вынужденную составляющую перенапряжений на изоляции. К ним можно отнести применение шунтирующих реакторов, синхронных компенсаторов и батарей продольной компенсации, секционирование длинных линий, применение регуляторов сильного действия. Снижение вынужденной составляющей напряжения при коммутационных перенапряжениях обеспечивается также глухим заземлением нейтрали в сетях 110 кВ и выше, установкой пониженных коэффициентов трансформации трансформаторов перед оперативными коммутациями линий, ограничением минимальной мощности питающей системы, а также программированием оптимальной очередности действия релейной защиты при аварийных включениях и отключениях линий.