Лекция 5. Перенапряжения при несимметричных режимах. Способы ограничения перенапряжений – шунтирующие реакторы

P

E Z B1 l B2

P

а) L R U(0) B1 L R U(l)

I I I I I

E C C

2 2

б)

Рис. 4.6. Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы электропередачи

Длинную линию можно представить в виде следующей схемы замещения (рис. 4.7):

x = j w L Рис. 4.7. Схема замещения длинной линии

b = j w C

Обозначим характеристики этого состояния.

С увеличением длины линии емкость и индуктивность увеличиваются, при этом x_L и x_C уменьшаются.

Если x_L = x_C возникает условие резонанса.

Когда строим кривую, мы рассматриваем

идеальный случай, т.е. нет активных потерь

и короны, а этого быть никак не может

в реальной линии.

Если напряжение поднимется выше U_рабmax, то мощность на проводе по всей его длине может быть соизмерима с мощностью системы.

Местная корона – это несколько процентов потерь, всегда присутствует на ЛЭП. Корона – это дополнительная емкостная проводимость и активные потери. Коронирование можно представить, так что каждая ячейка дополняется активными сопротивлениями и емкостью (рис. 4.8)

Рис. 4.8. Схема замещения длинной линии с учетом короны

Коронирование проводов является причиной появления в линиях активной проводимости g _k и возрастания погонной емкости D C _k из-за возникающего вокруг провода ВЛ объемного заряда. В силу нелинейности зависимости D C _k = f (U) для расчета влияния коронного разряда на повышение напряжения промышленной частоты необходимо иметь параметры коронирующей линии для основной гармоники.

Погонную проводимость можно вычислить по формуле [(Oм·м)]:

g _k = 10. (4.13)

Приращение погонной емкости вычисляют по формуле

D C _k = 2,4. (4.14)

В силу этого кривая будет иметь вид (рис.4.9)

Рис. 4.9. Зависимость напряжения на

конце ненагруженной линии от длины линии

Чем больше мощность системы, тем больше ее индуктивное сопротивление. Если мощность, передавая по ЛЭП соизмерима с мощностью системы, то x_и ¹ 0.

Опасные перенапряжения в симметричных режимах длинных линий возникают за счет емкостного эффекта на ненагруженном конце линии. Линия может оказаться ненагруженной и питаемой с одной стороны при включении новой линии, включении линии после ремонта, при симметричном включении фаз выключателя после трех фазного АПВ. Длительность таких резонансных перенапряжений десятки и сотни секунд. Для изоляции подстанции это очень большое время воздействия перенапряжений, вызывающих ускоренное старение изоляции и ее повреждение – пробой..

Разрядники и ОПН в этом случае не помогут, т.к. они ограничивают только уровень грозовых и коммутационных перенапряжений.

Вопросы для самопроверки:

1. Объясните смысл понятия «идеальная линия».

2. Как влияет на перенапряжения в конце длинной ненагруженной линии мощность источника?

3. Как влияет на перенапряжения в конце длинной ненагруженной линии коронирование проводов?

Емкостный эффект в несимметричных режимах ЛЭП.

Характеристика режимов. Несимметричные режимы в линиях возникают при однофазных двухфазных коротких замыканиях, а также в процессе ликвидации коротких замыканий и обычно включают в себя следующие стадии:

1. переходный процесс, сопровождающий возникновение КЗ, и повышение вынужденной составляющей за счет КЗ;

2. переходный процесс при отключении выключателей по концам линии с возникновением режима одностороннего питания линии с КЗ;

3. стадию бестоковой паузы АПВ;

4. переходный процесс при последовательном включении линии выключателями по концам линии.

Квазистационарные перенапряжения на первой, второй и четвертой стадии процесса.

Расчет вынужденного напряжения на неповрежденных фазах при однофазном замыкании на землю, как правило, выражается методом симметричных составляющих. Обозначим Z _1.кз, Z _{2 кз} Z _{.0 кз} сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности относительно точки КЗ.

Напряжения на каждой из фаз можно представить в виде суммы следующих составляющих:

напряжения промышленной частоты в месте КЗ при его отсутствии

(5.1)

составляющей прямой последовательности

; (5.2)

составляющей обратной последовательности

; (5.3)

составляющей нулевой последовательности

. (5.4)

В поврежденной фазе составляющие напряжения D, совпадают по направлению и в сумме образуют вектор равный по модулю и противоположный по направлению вектору . При нахождении напряжения в фазах В и С следует учесть, что составляющая нулевой последовательности имеет то же направление, что и в поврежденной фазе, а составляющие прямой и обратной последовательности сдвигаются на углы ± 120°. Геометрическая сумма составляющих в неповрежденных фазах, которую обозначим Dравна

D= D. (5.5)

Вектор Dгеометрически складывается с векторами нормального режима. Из векторной диаграммы следует

. (5.6)

Для линий длиной < _рез , используя в качестве нагрузки элемент с индуктивным сопротивлением Z _H = jX _P - реактор, компенсируя емкостный ток линии, можно существенно ограничить перенапряжение не только на конце линии, но и в самой линии. Потери энергии при таком способе ограничения перенапряжений невелики и зависят от добротности реактора.

Упрощенный метод определения сопротивления реактора X _P при длине линии, отличной от резонансной, основан на допущении отсутствия потерь в линии (a = 0). Тогда для заданной длины линии, меньшей резонансной, значение X _P , при котором напряжения на шинах приемной и питающей систем равны (U ₀ = U), определяется уравнением

(5.7)

Напряжение в линии в этом случае определяется из (3.1)

(5.8)

и если напряжение в линии не превышает допустимых значений, то выбор реактора удачен. В противном случае необходимо разбить линию на участки и подключить реакторы в различных точках, пока не будет обеспечено требуемое ограничение перенапряжений. Следует отметить, что промежуточные точки в реальных линиях электропередачи существуют, это, как правило, пункты отбора. Выбор реакторов в первую очередь обусловлен требованием компенсации реактивной мощности, генерируемой линией. При этом, как правило, удовлетворительно ограничиваются перенапряжения, хотя в некоторых режимах подключение реакторов определяется необходимостью ограничения перенапряжений. Дополнительные реакторы, предназначенные для ограничения установившихся перенапряжений, могут быть подключены через искровой промежуток.

На длинных линиях делают такую защиту, чтобы она настроила резонансный контур, допустим, поставив реактор, напряжение в конце линии будет маленькое.

Рис. 5.1. Распределение напряжения по линии с реакторами

Функция реакторов снятие перенапряжений за счет емкостного эффекта. При этом уменьшается динамическая устойчивость линии, что тоже не очень хорошо.

Дата добавления: 2014-01-05