Классификация внутренних перенапряжений
Внутренние перенапряжения и защита от них
Классификация внутренних перенапряжений
Внутренние перенапряжения вызваны переходными электромагнитными процессами в электрических системах. Эти процессы связаны с коммутацией при нормальном и аварийном режимах: включение и отключение ненагруженных линий, отключение ненагруженных трансформаторов и реакторов, отключение конденсаторных батарей, отключение линий при к.з., работа АПВ и резкие изменения нагрузки.
Перенапряжения в электрических системах вызывают резонансные явления из-за периодических изменений параметров цепи (например, индуктивности, емкости). Резонансные перенапряжения имеют большую длительность и являются опасными для изоляции электроустановок.
В сетях с изолированной нейтралью при однофазных дуговых замыканиях на землю появляются перенапряжения опасные для изоляции всей сети.
Внутренние перенапряжения имеют колебательный характер.
Все элементы электрической системы можно разбить на три группы:
1. Источники ЭДС, генераторы;
2. Элементы, способные накапливать энергию (L,C);
3. Элементы, способные потреблять энергию (активные нагрузки, сосредоточенные и распределенные сопротивления).
Колебательные свойства электрических систем, вызывающие перенапряжения, проявляются при нарушении энергетического баланса между генерируемой и потребляемой энергией. Причиной нарушения баланса может быть отключение элементов, способных поглощать энергию.
На рис.1 приведена упрощенная однофазная схема электропередачи, показывающая один из случаев возникновения перенапряжений (а) и ее схема замещения (б).
Рис. 1. Однофазная схема электрической сети (и схема ее замещения)
при перенапряжениях:
Lи – индуктивность источника; Lc – индуктивность приемной системы;
Lл и Сл –индуктивность и емкость линий; Zн =Rн+ j wLн –комплексное сопротивление нагрузки.
При замкнутом выключателе В2 емкостное сопротивление линии зашунтировано сопротивлением нагрузки Zн , при разомкнутом выключателе В2 (режим одностороннего питания) схема замещения превращается в колебательный контур с элементами L-C. Такой режим может осуществиться при включении ненагруженной линии выключателем В1 (пуск передачи). При аварийных и послеаварийных коммутациях режим одностороннего питания возникает при неодновременном срабатывании выключателей на разных концах линии.
Процесс коммутации в электрической системе (включение разомкнутой линии толчком) можно разбить на несколько этапов (рис.2).
Рис.2. Стадии коммутационного процесса при включении линии толчком:
I – переходной процесс; II – установившийся режим до начала работы
регулятора возбуждения генератора; III – работа регулятора возбуждения;
IV – новый установившийся режим
В области I и II ЭДС не изменяется. Область I характеризуется переходным процессом (длительность t = 1–2 полупериода промышленной частоты). После затухания свободных колебаний наступает II-я стадия (область II), которая называется «установившимся» режимом. Этот режим определяется параметрами схемы и неизменной ЭДС источника. Напряжение «установившегося» режима в конце линии определяется:
;
где L=Lи+Lл/2 – индуктивность элементов схемы,
Сл – емкость линии,
E – ЭДС источника.
Для надежной работы электропередачи необходимо, чтобы перенапряжения первых 2-х стадий не превысили электрической прочности изоляции.
Будем различать перенапряжения переходного режима (коммутации) и перенапряжения установившегося режима (длительные).
При любой коммутации максимальные напряжения переходного процесса представляются в следующем виде :
Uмакс=куд*Uуст=куд*куст*Uф=кп*Uф;
где куд – отношение максимального значения составляющей напряжения переходного процесса к вынужденной составляющей (ударный коэффициент);
куст– отношение вынужденной составляющей к рабочему напряжению.
кп – кратность внутренних перенапряжений (табл. 1).
Таблица 1. Допустимые кратности коммутационных перенапряжений
Параметры | Режимы нейтрали | ||||||
Изолированные | Заземленные | ||||||
Uном,кв, кВ | 3-10 | 15-20 | 110-220 | ||||
Uмакс.раб./Uном | 1,15 | 1,15 | 1,15 | 1,15 | 1,1 | 1,05 | 1,05 |
кп | 4,5 | 3,5 | 2,7 | 2,5 | 2,1 |
На величину куд оказывает влияние следующие факторы:
- частоты и декременты затухания свободных колебаний, которые определяются параметрами схемы ;
- характеристики выключателей, которые осуществляют коммутации.
Допустимые кратности внутренних перенапряжений по отношению к Uмакс.раб. не должны превышать определенных величин , приведенных в табл.1.
Кратности коммутационных перенапряжений в установках до 220кВ не превышает значений, приведенных в табл.1. В установках 330 кВ выше возможны коммутационные перенапряжения 3Uф. Для ограничения внутренних перенапряжений используются комбинированные разрядники типа РВМК и ограничители перенапряжения ОПН.
Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 807;