Природа временных перенапряжений в электрических сетях Перенапряжениями называются

Природа временных перенапряжений в электрических сетях Перенапряжениями называются всякие повышения напряжения сверх наибольшего рабочего напряжения. Различаются длительные (временные) перенапряжения промышленной и повышенной частоты и кратковременные, коммутационные перенапряжения. Временные перенапряжения возникают, как правило, из-за наличия избыточной реактивной мощности в электрических сетях.

Рассмотрим простейшую схему электропередачи (рис. 1. 1), содержащую источник напряжения промышленной частоты с его синхронным сопротивлением ХS, линию электропередачи произвольной длины l и приемную энергосистему, имитируемую нагрузкой S, отнесенной к натуральной мощности линии.

Из этой формулы видно, что модуль э. д. с. Е уменьшается при уменьшении отношения Р/РН. Необходимо отметить, что по достижении э. д. с. генераторов Е величины напряжения на их зажимах наступает весьма неблагоприятный режим работы, когда магнитный поток пронизывает лобовые части обмоток статора, вызывая их разогрев и преждевременное разрушение. Поэтому на атомных электростанциях, где к генераторам предъявляются повышенные требования по надежности, не допускается снижение э. д. с. меньше напряжения на их зажимах, а на прочих станциях допускают снижение надежности работы генераторов, принимая в качестве нижнего предела Е=0. 85 Uф. н.

Результаты вычислений по этим формулам приведены на рис. 1. 2. Как видно, критическое отношение Р/РН для линий достаточно распространенной длины вполне соответствует реальным режимам нагрузки линий электропередачи. Поэтому вопрос об обеспечении ре-жимов работы линий меньше критического актуален.

После достижения критического значения Е=к. Uф. н регулиро-вание тока возбуждение прекращается и э. д. с. Е сохраняется неизменной, т. е. напряжение на зажимах генераторов больше не поддерживается равным Uф. н. Уравнение (1. 11) позволяет проследить за последую-щим изменением напряжения в начале линии U 1 (при Е=к. Uф. н)

Эквивалентные параметры линий с шунтирующими реакторами определяются соотношениями

Как видно, расчетный ток прямоугольного импульса для ОПН, предназначенных для ограничения перенапряжений на линиях 35 к. В, очень мал по двум причинам: - из-за большого остающегося напряжения, отстроенного от наибольшего рабочего линейного напряжения; - из-за ограниченной длины линий. Отдельного рассмотрения требует распространенный случай ограничения перенапряжений, создаваемых вакуумными выключателями, коммутирующими кабельные фидеры, питающие электродвига-тели.

Для того, чтобы оценить возможные величины перенапряже-ний, возникающих в различных конкретных случаях применения ваку-умных выключателей, рассмотрим процесс отключения вакуумным выключателем фидера, питающего двигатель через кабель (рис. 1. 13). Эквивалентная схема такого присоединения приведена на рис. 1. 14, где кабель заменен его эквивалентной Т – схемой, а двигатель - его индук-тивным и активным сопротивлением.

Из приведенных данных следует, что срез тока вакуумными выключателями может привести к весьма высоким перенапряжениям, недопустимым для изоляции двигателей и кабелей. При отключении вакуумными выключателями пусковых токов перенапряжения могут быть еще больше, поскольку при этом индуктивность двигателя в 5÷ 7 раз меньше и, соответственно, собственные частоты могут быть в 2, 2÷ 2, 6 раз больше. Поэтому, как правило, необходимо обеспечить защиту изоляции от таких перенапряжений. Иными словами, эти перенапряжения должны быть ограничены.

Наиболее совершенным способом ограничения таких перенапряжений, обеспечивающим надежную защиту изоляции двигателей и кабелей, является установка нелинейных ограничителей перенапряжений с уровнем ограничения коммутационных перенапряжений ОПН должны подключаться между фазой и землей со стороны коммутируемого присоединения непосредственно у защищаемого объекта или в начале кабеля в ячейке КРУ. Такое расположение ОПН ре-комендуется при длине кабеля не больше 50 м. При большей длине кабеля более целесообразно устанавливать ОПН непосредственно на зажимах защищаемого объекта.

ОПН должны подключаться между фазой и землей со стороны коммутируемого присоединения непосредственно у защищаемого объ-екта или в начале кабеля в ячейке КРУ. Такое расположение ОПН рекомендуется при длине кабеля не больше 50 м. При большей длине кабеля более целесообразно устанавливать ОПН непосредственно на зажимах защищаемого объекта. Для оценки необходимой пропускной способности ОПН выполним расчет тока ОПН для наиболее тяжелого случая коммутации вакуумным выключателем кабельного присоединения длиной 50 м, питающего двигатель мощностью 5000 к. Вт.