2. Перенапряжения при отключении ЛЭП без нагрузки.

Лекция №16
Внутренние
перенапряжения.
Классификация:
- коммутационные перенапряжения;
- перенапряжения при замыканиях на
землю;
- резонансные перенапряжения.
 Коммутационные возникают:
- при отключении емкостной нагрузки,
т.е. ненагруженных длинных линий и
конденсаторных батарей;

- перенапряжения при АПВ на
длинных линиях;
- при отключении малых индуктивных
токов, т.е. перенагруженных
трансформаторов, асинхронных
двигателей.
 Резонансные
- возникающие на рабочих частотах
дальних линий электропередач;
- при самовозбуждении вращающихся
машин;
- при перенапряжении на высоких
частотах;

Фазорезонансные- на любых частотах,
вызванные нелинейностью параметров
магнитных цепей.
1. Перенапряжения при
коммутациях в ЛЭП



Перенапряжения при включении ЛЭП.
Рассмотрим схемы замещения ЛЭП
(рис.1-4).
Как видно из схемы замещения, ЛЭП
представляет собой колебательный
контур.
Рис. 1.
Рис. 2.
Рис. 3.

Т.е. при включении ЛЭП в
первоначальный момент, идёт заряд
ёмкости, а потом колебательный
процесс разряда накладывается на
основной режим, что даёт
перенапряжения до 2,5 крат.
2. Перенапряжения при
отключении ЛЭП без нагрузки.

При отключении ЛЭП масляным
выключателем перенапряжения
возможны при движении его контактов;
повторные перенапряжения вызывают
пробой между контактами.
Рис. 4.



При разрыве цепи на ёмкости ЛЭП, за
счёт остаточного заряда, сохраняется
напряжение, неменяющееся (почти).
При повторном пробое между
электродами, в момент противофазы,
получается перенапряжение до 3U НОМ
Для полного разряда ЛЭП необходимо
2-5 мин, а при сухой погоде до 15
мин. При наличии тр.напр.- 0,4 с.
ис. 5. Перенапряжения, возникающие при отключении ЛЭП.


При АПВ процесс возникновения
перенапряжения- аналогичен
предыдущему.
Для ограничения коммутационных
перенапряжений применяют
сопротивления, шунтирующие разрыв в
масляном выключателе.
Рис. 6. Сопротивления, шунтирующие разрыв в МВ.
3. Замыкания на землю в
сети с изолированной
нейтралью.
Рис. 7. Трёхфазное замыкание.
IА 
UА
3 xC

UЛ
3
c0 l  U Ф    с0  l
Рис.8. Векторная диаграмма
при 3-х фазном замыкании.
СФ  С0  l
Для ВЛ:
c0  5,4  10 3 мкФ км
Для КЛ: c0  200 10
Рис. 9. 1-фазное замыкание.
3
мкФ км
Рис.10. Векторная диаграмма при 1-фазном к.з.
IC  IВ  U    c0  l
I А.К .З
IА  IВ  IC
(1)

 I В  3  3  U    c0  l  I К .З .  3U Ф    с0  l
I А.К .З .
3UC 0 l  3

3
IА
UC 0 l
I К(1.)З . 
U  lB
 
350
U  lК
I А.К .З.  3I А

10
Где l B  и l К  - соответственно, длины
воздушной и кабельной ЛЭП.
Для ВЛ:
Для КЛ:
I
*
К .З .
 0,003 А км  кВ
*
К .З .
А
 0,25  0,06
км  кВ
I
4. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ДУГОВЫХ
ЗАМЫКАНИЯХ НА ЗЕМЛЮ.


Они могут достигать (3-3,2) U ФНОМ
Следует иметь в виду, что параметры
ЛЭП распределены в пространстве.
Рис. 11.
Дуговое
замыкание
на землю.

В нормальном режиме токи всех трёх
фаз равны и ток через землю равен
нулю. Относительно земли потенциал
каждой фазы равен U Ф . При
замыкании на землю одной фазы,
например, «а», её потенциал в этой
точке равен нулю, следовательно,
напряжения других фаз относительно
земли возрастают в 3 раз.
Следовательно, к фазным емкостям СФ
2-х фаз приложено большее
напряжение и ток возрастает.

Возможны два варианта: 1) обрыв
провода и 2) пробой изоляции. В
нормальном режиме распределение
токов (емкостных) по фазам
равномерно (рис.12).
Рис. 12. Нормальный режим.
Рис. 13. Распределение емкостных токов при обрыве провода.
Рис. 14. При пробое изолятора.

В случае действия так называемой
перемежающейся дуги (возникающей и
гаснущей в фазных емкостях)
накапливается заряд. При повторной
дуге к напряжению на заряженном
конденсаторе добавляется переменное
напряжение, в результате
перенапряжение достигает 3U ФНОМ . При
перемежающейся дуге возможен
переход однофазного к.з. в двухфазное.

Задача защиты от этих видов
повреждений состоит в уменьшении
величины тока к.з., т.е. емкостного
тока. Пути два: уменьшение длины ЛЭП
и второе, более реальное- применение
дугогасящих катушек, включаемых в
нейтраль трансформатора или
синхронного компенсатора.
I З  U Ф  3СФ
Рис. 15.

Если подобрать Lк такой, чтобы Iк=Ic,
то ∑(İк+İк)=0, т.к. они в противофазе.
UФ
IК 
  LК
UФ
 U Ф  3С0 l
  LК
xL  1 3 x  CФ
I К  IC
1  3 LК СФ
2
Рис. 16.
Т.е. требуется
резонанс.
настройка
контура
к.з.
в
Значения Т.К.З., при которых обязательна установка катушек.
U НОМ
35
10
6
10
20
30
, кВ
IЗ , А

Опасности длительных 1-фазных к.з. на
землю.
Рис. 17. Растекание тока при длительном 1-фазном к.з.
на землю.

Около опоры градиент напряжений
велик, что опасно для животных и
людей (шаговое напряжение).
Рис. 18.


Следует отметить, что это
распределение нельзя считать
равномерным при влажной поверхности
растекание токов идёт гораздо дальше,
что существенно расширяет опасную
зону.
Примечание. При применении
дугогасительных катушек (см. рис. 15)
величина и характер тока к.з. меняется.

При росте частоты характер Т.К.З.
меняется с емкостного на индуктивный
(рис. 19). Точка М (рис. 19)
соответствует резонансной частоте
колебательного контура к.з.
Рис. 19.
Рис. 20.