Перенапряжения возникающие

1. Классификация перенапряжений, возникающих в РУ.

При построении математической модели приняты следующие положения и допущения. Отказ изоляции обмотки происходит в результате к. з. (виткового, корпусного, межфазного), которое возможно только при существовании дефектов композиции витко-вой, корпусной и межфазной изоляции. Дефект может иметь место при поставке материалов, возникнуть в процессе изготовления обмотки (порезы, проколы, сдиры, трещины) и образоваться в результате старения (трещины). Перекрытие промежутков между токоведущими частями в местах дефектов происходит в результате воздействия коммутационных перенапряжений, возникающих при пуске, отключении или реверсе -электродвигателя. При расчете вероятности отказа витковой изоляции учитываются только плотно касающиеся участки соседних витков. Принято, что отказ корпусной и межфазной изоляции может произойти только при повреждении всех слоев в пределах элементарного участка.

На 13.2, б приведена упрощенная принципиальная схема следящего привода релейного действия малой мощности с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения, имеющего две обмотки возбуждения. Двигатель М, вращающий рабочий механизм РМ, подключается к источнику питания посредством одного из транзисторов VI, V2, которые при отсутствии сигналов управления закрыты напряжением смещения UCH через резисторы R1 и R2. Для снятия перенапряжений, возникающих при отключении обладающих индуктивностью обмоток возбуждения и обмоток якоря, последние шунтированы разрядными диодами V3 и V4. Если открыт транзистор VI, то двигатель вращается в одну сторону; если открыт транзистор V2, то в другую. Это происходит за счет изменения направления потока возбуждения при неизменном направлении тока якоря.

Для защиты тиристоров от перенапряжений, возникающих при разрывах цепи питания, на входе ШИП устанавливают фильтр, выходным звеном которого является конденсатор Свх.

При жидкостном охлаждении в радиатор по специальным каналам пропускается теплоотводящая жидкость, например вода, антифриз, трансформаторное масло, синтетические диэлектрические жидкости. В последнее время широкое применение получило испарительное охлаждение, основанное на отводе теплоты за счет образования пузырей пара у теплоотводящей поверхности охладителя. Образовавшийся пар поступает в теплообменник, связанный с внешней средой. Этот способ эффективен из-за высоких значений теплоты парообразования жидкостей. Силовые диоды нуждаются в защите от кратковременных перенапряжений, возникающих при резких сбросах нагрузки, коммутационных и аварийных режимах, а также атмосферных воздействиях и грозовых молний. При этом к диоду прикладывается в обратном направлении дополнительный импульс напряжения, который может привести вначале к электрическому пробою, а затем к тепловому. Чтобы не наступил тепловой пробой, после .которого переход теряет свои выпрямительные свойства, необходимо ограничить по времени действие импульса пере-

При построении математической модели приняты следующие положения и допущения. Отказ изоляции обмотки происходит в результате к. з. (виткового, корпусного, межфазного), которое возможно только при существовании дефектов композиции витко-вой, корпусной и межфазной изоляции. Дефект может иметь место при поставке материалов, возникнуть в процессе изготовления обмотки (порезы, проколы, сдиры, трещины) и образоваться в результате старения (трещины). Перекрытие промежутков между токоведущими частями в местах дефектов происходит в результате воздействия коммутационных перенапряжений, возникающих при пуске, отключении или реверсе электродвигателя. При расчете вероятности отказа витковой изоляции учитываются только плотно касающиеся участки соседних витков. Принято, что отказ корпусной и межфазной изоляции может произойти только при повреждении всех слоев в пределах элементарного участка.

лено, что такое испытание для многих видов изоляции значительно опаснее, чем воздействие большого числа перенапряжений, возникающих в реальных условиях через длительные интервалы времени., Поэтому сейчас наметилась тенденция перехода от испытаний напряжением 50 Гц к испытаниям импульсами, эквивалентными внутренним перенапряжениям.

Анализ перенапряжений, возникающих в несимметричных режимах, удобно проводить путем приведения трехфазной несимметричной схемы к эквивалентной однофазной. Рассмотрим схему на

В настоящее время во многих странах мира проводятся измерения перенапряжений, возникающих в электрических системах во время их нормальной эксплуатации. Имеющиеся к настоящему

Воздушные сети и отдельные электропередачи напряжением 400—500—750 кВ. Ниже рассматриваются основные вопросы применения защит. Виды защит. Сети этого напряжения, как и других с f/p.,6 S? 110 кВ, работают с глухозаземленными нейтралями. Поэтежу они имеют защиты от К(3), К(2), К(1>1) и К(1). Системы с сетями рассматриваемых напряжений работают обычно с малыми запасами по устойчивости. Поэтому в качестве основных на линиях всегда предусматриваются продольные быстродействующие защиты — дифференциально-фазные или направленные с в. ч. блокировкой. Допустимое время их срабатывания уменьшается с возрастанием напряжения и при с/ра(5 = 750 кВ должно быть около 0,02 с (напр! мер, [Л. 210]). Такое малое время определяется уже не только требованиями сохранения устойчивости, но и условиями ограничения уровня внутренних перенапряжений, возникающих при неодновременном отключении участков-с обеих сторон (указанное время должно обеспечивать малую разновременность срабатывания защит с обеих сторон). Необходимо отметить, что по принципу действия дифференциально-фазные защиты при одно-периодном сравнении фаз токов принципиально имеют большие времена срабатывания, обладают меньшей помехоустойчивостью, как работающие в паузе между в. ч. сигналами, чем современные направленные защиты обратной последовательности (например,

В эксплуатации изоляция электрооборудования подвергается воздействию не только рабочего напряжения, но и перенапряжений, возникающих в результате грозовых поражений воздушных линий электропередачи (атмосферные перенапряжения) и при изменениях режимов работы электроустановок (внутренние перенапряжения).

Перенапряжения, возникающие при разрядах вблизи линий и открытых подстанций,— индуктированные, они достигают 300—500 кВ и особенно опасны для установок напряжением до 35 кВ, изоляция которых выдерживает импульсы перенапряжений до 200 кВ. Для защиты от индуктированных перенапряжений в распределительных устройствах напряжением выше 1000 В, связанных с воздушными линиями, применяют вентильные разрядники. На самих линиях устанавливают трубчатые разрядники.

Под перенапряжением понимают всякое повышение напряжения в электрической сети по отношению к номинальной его величине. Перенапряжения в зависимости от причин их возникновения разделяют на атмосферные (внешние) и коммутационные (внутренние). Атмосферные перенапряжения обусловливаются грозовыми разрядами и их называют грозовыми перенапряжениями. Коммутационные (внутренние) перенапряжения возникают при включении и отключении линий, трансформаторов, асинхронных двигателей, а также при однофазных замыканиях на землю через перемежающуюся дугу. Наибольшую кратность по отношению к номинальному напряжению имеют перенапряжения, возникающие при однофазном замыкании на землю.

Перенапряжения могут быть разделены на две группы: грозовые перенапряжения, связанные с разрядами молнии в токоведущие части установки или в землю поблизости от нее; внутренние перенапряжения, возникающие в результате различных нормальных или аварийных коммутаций в системе.

Эти перенапряжения могут появиться при обычных коммутационных операциях (включениях, выключениях отдельных элементов электрической системы). Однако наиболее опасны для изоляции трансформаторов перенапряжения, возникающие при ударах молний в провода воздушных линий передач, а также вследствие грозовых разрядов, индуктирующих в линиях передач волны высокого напряжения.

Многочисленными наблюдениями установлено, что коммутационные перенапряжения, возникающие в самих" электрических системах, в редких случаях превышают четырехкратное значение фазного напряжения трансформатора. Что же касается перенапряжений атмосферного происхождения, то они могут иметь значительно более высокую амплитуду, доходящую до десятикратных значений фазного напряжения, хотя продолжительность их значительно меньше и не превышает обычно нескольких десятков микросекунд.

с целью увеличения нагрузочной способности или передачи их на исполнительные устройства командного, сигнального или защитного действия. Все эти элементы работают в релейном режиме. Так, например, элемент И-406 обеспечивает управление нагрузкой переменного тока мощностью до 220 В • А при токе 1 А. Он представляет собой оптоэлектронный ключ, в котором активным элементом, обеспечивающим усилительные свойства и гальваническую развязку, является оптронный тиристор. Схема элемента ( 23-11) содержит два оптрона VD1 и VD2, фототиристоры которых соединены встречно-параллельно, обеспечивая протекание через них и нагрузку переменного тока. Светоизлучающие диоды оптопар включены последовательно друг с другом и токоограничивающим резистором R1, что позволяет управлять с помощью сигнала напряжения постоянного тока. Цепь R2 — C ограничивает перенапряжения, возникающие при переключении индуктивной нагрузки. Конструктивно элементы «Логика-И» состоят из одной или двух печатных плат с навесными радиокомпонентами, помещенными в пластмассовый корпус, состоящий из двух деталей, соединенных друг с другом путем защелкивания. К плате прикреплены лепестки, которые выходят за пределы корпуса и служат для подсоединения внешних проводов.

Эти перенапряжения могут появиться при обычных коммутационных операциях (включениях, выключениях отдельных элементов электрической системы). Однако наиболее опасны для изоляции трансформаторов перенапряжения, возникающие при ударах молний в провода воздушных линий передач, а также вследствие грозовых разрядов, индуктирующих в линиях передач волны высокого напряжения.

При работе трансформатора в электрической системе возможны также кратковременные перенапряжения, возникающие вследствие нормальных коммутационных процессов (например, включение и выключение больших мощностей) или процессов аварийного характера (короткие замыкания), а также импульсные волны перенапряжений, возникающие вследствие грозовых атмосферных разрядов. 142

Для проектирования изоляции отдельных частей и элементов трансформатора необходимо прежде всего определить электрические воздействия, которые изоляция испытывает в процессе эксплуатации. К ним относят длительное воздействие рабочего напряжения, допустимые продолжительные повышения напряжения, кратковременные перенапряжения, возникающие вследствие нормальных коммутационных процессов (достигающие иногда значений, близких к четырехкратному фазному напряжению), а также импульсные атмосферные перенапряжения.

Атмосферными перенапряжениями называются повышения потенциалов и их разностей в электрических установках, вызванные разрядами атмосферного электричества — молниями. Атмосферным перенапряжениям наиболее подвержены воздушные линии электропередачи. При попадании разрядов молнии в провода ЛЭП или при разрядах молнии в землю вблизи линий электропередачи на проводах возникают электромагнитные импульсные волны с весьма высокими амплитудами. Распространяясь вдоль линий, электромагнитные волны воздействуют на линейную изоляцию и на изоляцию электрооборудования, установленного на электрических станциях и подстанциях, связанных с пораженными линиями. Так как амплитуды электромагнитных волн, возникающих при грозовых разрядах, значительно превышают номинальные рабочие напряжения электроустановок, атмосферные перенапряжения представляют большую опасность для электрооборудования и требуют специальных мер защиты. Наиболее опасны перенапряжения прямого удара молнии (ПУМ) в провода, при которых амплитуды электромагнитных волн могут достигать миллионов и даже десятков миллионов вольт. Индуктированные перенапряжения, возникающие при грозовых разрядах вблизи ЛЭП, имеют сравнительно меньшую величину, достигающую сотен тысяч вольт, и менее опасны.

Наиболее опасными по своим последствиям являются перенапряжения, возникающие при попадании разрядов молнии в провода линий электропередачи. При прямых ударах молнии (ПУМ) на проводах возникают весьма высокие потенциалы, приводящие в большинстве случаев к импульсным перекрытиям изоляции. Само по себе импульсное перекрытие не представляет опасности, так как длительность его не превышает 100 мксек и оно не вызывает отключения линии. Однако импульсное перекрытие под действием рабочего напряжения линии может перейти в силовую дугу. В этом случае на линии возникает короткое замыкание и линия отключается релейной защитой.