Коммутационных процессов

Максимальное напряжение на подстанционном электрооборудовании при грозовых и коммутационных перенапряжениях зависит от крутизны фронта набегающей волны, характеристики разрядника, а также от расстояния между разрядником и защищаемым электрооборудованием. Согласно ПУЭ наибольшие расстояния от разрядников, устанавливаемых на сборных шинах или трансформаторных присоединениях, до защищаемого оборудования должны быть не больше величин, указанных в табл. 12-8.

Процесс старения трансформаторного масла при длительных приложениях напряжения обусловлен рядом причин: частичными разрядами в газовых включениях, разрушением молекул углеводородов с выделением газа (водорода), окислительными процессами и т. п. Одновременно с образованием газообразных продуктов разложения масла происходит поглощение газа за счет растворения его в масле и химических реакций. Когда интенсивность газовыделения превышает интенсивность газопоглощения, образуются газовые пузыри и резко возрастает интенсивность ЧР (критические ЧР). Поэтому длительная электрическая прочность изоляционных промежутков в трансформаторном масле существенно ниже импульсной (при грозовых и коммутационных перенапряжениях). Отношение разрядных напряжений при грозовых импульсах к длительно допустимому напряжению промышленной частоты может достигать 3—5 и даже более. Допустимая средняя напряженность в масляных промежутках в слабонеоднородных полях по условию надежной работы при рабочем напряжении составляет 10—20 кВ/см.

Разрядники серии РВМК-П (разрядник вентильный магнитный комбинированный, с повышенным напряжением гашения при коммутационных перенапряжениях). Разрядники этой серии предназначены для ограничения как грозовых, так.и внутренних перенапряжений. В разрядниках применены искровые промежутки с магнитным гашением дуги. Нелинейные резисторы собраны из терви-товых дисков диаметром 70 мм. Тервит имеет высокую пропускную способность, однако у него хуже, чем у вилита, коэффициент нелинейности. Это создает трудности при конструировании таких разрядников. Если тервитовый нелинейный резистор обеспечивает защиту от внутренних перенапряжений при проходящих через

При коммутационных перенапряжениях амплитуда тока через разрядник после пробоя его искрового промежутка обычно не пре-

Условия гашения дуги в разрядниках при коммутационных перенапряжениях также получаются более тяжелыми, чем при грозовых. На 25-1 представлены кривые напряжения в точке подключения разрядника и тока через разрядник. Когда мгновенное значение напряжения на разряднике достигает пробивного

25-1. Работа вентильного разрядника при коммутационных перенапряжениях.

Максимальное напряжение на подстанционном электрооборудовании при грозовых и коммутационных перенапряжениях зависит от крутизны фронта набегающей волны, характеристики разрядника, а также от расстояния между разрядником и защищаемым электрооборудованием. Согласно ПУЭ наибольшие расстояния от разрядников, устанавливаемых на сборных шинах или трансформаторных присоединениях, до защищаемого оборудования не должны превышать значений, указанных в табл. 12.7—12.9.

Обычно нестандартные формы кривых напряжений возникают при коммутационных перенапряжениях, в результате включений и отключений линий, трансформаторов и других изменений режимов электроустановок. Формы коммутационных волн весьма многообразны и зависят от вида коммутационных перенапряжений и параметров электрической цепи, в которой перенапряжения развиваются. Цкв

При коммутационных перенапряжениях, когда ток через разрядник не превышает 1,5 ка, шунтирующий искровой промежуток не пробивается, и разрядник работает как коммутационный — с полным включенным рабочим сопротивлением. При грозовых воздействиях вначале пробивается основной искровой промежуток разрядника и ток протекает через пол-'ное рабочее сопротивление, пока напряжение на разряднике не достигнет примерно i 1 1120—1260 кв. В этом диапазоне напряже-

На 284 представлена вольт-амперная характеристика комбинированного разрядника на 500 кв. Участок / соответствует работе разрядника при коммутационных перенапряжениях при протекании токов до 1,5—2 ка. Участки 2 — при грозовых перена-

Максимальное напряжение на подстанционном электрооборудовании при грозовых и коммутационных перенапряжениях зависит от крутизны фронта набегающей волны, характеристики разрядника, а также от расстояния между разрядником и защищаемым электрооборудованием. Согласно ПУЭ наибольшие расстояния от разрядников, устанавливаемых на сборных шинах или трансформаторных присоединениях, до защищаемого оборудования не должны превышать значений, указанных в табл. 12.7—12.9.

Поэтому логика работы устройств релейной защиты и системной автоматики должна исключать возможность выделения участков сети с незаземленными нейтралями трансформаторов. В настоящее время трансформаторы, работающие в сетях с эффективно заземленной нейтралью, выпускаются со сниженной на класс изоляцией со стороны нейтрали. Как известно, для уменьшения токов КЗ часть трансформаторов 110-220 кВ работает с разземленной нейтралью. При этом повышение напряжения на нейтрали, возникающее при грозовых и коммутационных перенапряжениях, может вызвать повреждение изоляции обмотки со стороны нейтрали. Поэтому защита вентильными разрядниками или ограничителями перенапряжений нейтрали таких трансформаторов обязательна.

В гл. 2 описаны индуктивные накопи гели энергии, обладающие простой конструкцией и хорошими массогабаритными показателями. При их рассмотрении учтены оптимальные геометрические формы катушек, их прочностные характеристики, тепловые режимы, особенности электрических схем и коммутационных процессов. Затронуты вопросы системотехнического анализа энергоустановок с накопителями и их физического моделирования.

Из-за коммутационных процессов в вентилях выпрямителя внешняя характеристика источника питания ИН при (7=const, a = const будет падающей. Можно считать, что вследствие коммутационных процессов в зарядной цепи появляется дополнительное сопротивление RK = nnmXK/(2n). Поэтому заряд ИН будет протекать с постоянной времени T3 = L/(^ + /?K), где L и R—индуктивность и сопротивление ИН.

При рк=2,5, я=1500 об/мин=25 об/с и 7С=100 в машине с простой петлевой обмоткой 7"к=0,001 с. Таким образом, частота периоди- j ческих коммутационных процессов }к—^/Тк лежит в пределах 1000—3000 Гц. !

В эксплуатации силовой трансформатор постоянно находится во включенном состоянии, а его изоляция — под длительным воздействием номинального рабочего напряжения, которое она должна выдерживать без каких-либо повреждений неограниченно долгое время.. Согласно требованию ГОСТ 11677-75 силовые трансформаторы должны быть также рассчитаны на работу в определенных условиях при напряжении, превышающем номинальное до 15 и 30%. В электрической системе, в которой работает трансформатор, вследствие нормальных коммутационных процессов (включение и выключение больших мощностей и т. д.) или процессов аварийного характера (короткие замыкания, обрыв линий и т. д.) возникают кратковременные перенапряжения, достигающие в отдельных редких случаях значений, близких к четырехкратному фазному напряжению. Длительность этих перенапряжений измеряется сотыми долями секунды и, как правило, не превышает 0,1 с. Нормальное рабочее напряжение и перенапряжение коммутационно-

6.5. Токи и напряжения в однофазном выпрямителе при учете коммутационных процессов (а) к схема приложения напряжения к нагрузке на интервале коммутации (б)

6ЛЗ. Токи и напряжения н трехфазном мостовом выпрямителе при учете коммутационных процессов

Среднее значение выходного напряжения за счет коммутационных процессов снижается:

комплекта ВК2 1\вю, 1-я гармоника которого синфазна напряжению «i ( 7.7, в) (длительность коммутационных процессов считаем равной нулю). Результирующий ток, потребляемый двухмостовым выпрямителем из сети, показан на 7.7, г, фазовый сдвиг его 1-й гармоники относительно напряжения <р = а/2. Зависимость cos,(p—j(Ea/Ed0) для схемы 7.7, а приведена на 7.5 (кривая 2) и показывает, что в схеме достигается такое же повышение коэффициента мощности, как и в однофазной схеме с нулевым вентилем 7.6, а.

В эксплуатации силовой трансформатор постоянно находится во включенном состоянии, а его изоляция — под длительным воздействием рабочего напряжения, которое она должна выдерживать без каких-либо повреждений неограниченно долгое время. Допустимые продолжительные превышения напряжения должны быть указаны в стандартах на конкретные типы и группы трансформаторов. Согласно требованию ГОСТ 11677-85 силовые трансформаторы должны быть также рассчитаны на работу в определенных условиях при кратковременном напряжении, превышающем номинальное до 15 и 30 %. В электрической системе, в которой работает трансформатор, вследствие нормальных коммутационных процессов (включение и выключение больших мощностей и т. д.) или процессов аварийного характера (короткие замыкания, обрыв линий и т. д.) возникают кратковременные перенапряжения, достигающие в отдельных редких случаях значений, близких к четырехкратному фазному напряжению. Длительность этих перенапряжений измеряется сотыми долями секунды и, как правило, не превышает 0,1 с. Нормальное рабочее напряжение и перенапряжение коммутационного характера воздействуют в основном на главную изоляцию обмотки.

Одной из основных задач анализа коммутационных процессов является выяснение причин искрообразования между щеткой и коллектором. Искрение может быть вызвано причинами, различными по своей физической природе, а именно механическими и электрическими. Механические причины связаны с геометрическим несовершенством выполнения коллектора и щеточного аппарата не только в состоянии покоя, но особенно при вращении коллектора с различными скоростями. Сюда относятся: эллиптическая форма коллектора; выступание отдельных коллекторных пластин, вызванное нагреванием и центробежными силами; недостаточная не только статическая, но и динамическая балансировка коллектора; дрожание и вибрация щеток в обойме и т. д. К электрическим причинам относятся: повышение напряжения между коллекторными пластинами выше допустимого предела и, в наиболее тяжелой форме, появление кругового огня на коллекторе; повышенные напряжения и плотности тока в момент разрыва контура между щеткой и коллекторной пластиной, а также ряд других причин, которые будут выяснены и сформулированы в дальнейшем.

Полученное соотношение показывает, что падение напряжения на выходе выпрямителя прямо пропорционально току нагрузки 1а индуктивности рассеяния обмоток трансформатора Ха (приведенной ко вторичной обмотке) и числу m (числу коммутационных процессов за период). Индуктивность рассеяния обмоток трансформатора Ха определяется по значению напряжения короткого замыкания ик трансформатора, соответствующего номинальному значению первичного тока /1ном: