Квазистационарные перенапряжения

Классификация и характеристика внутренних перенапряжений сетей 6-35 кВ

Основной особенностью сетей 6-35 кВ является изолированный или резонансно заземленный режим работы нейтрали. Именно это обстоятельство вызывает появление значительных уровней перенапряжений в данных сетях. В большинстве случаев сети работают с изолированной нейтралью. Если величина емкостного тока сети превышает нормированные значения: 30 А для сетей 6 кВ, 20 А для сетей 10 кВ и 10 А сетей 35 кВ, нейтраль электрической сети заземляется через дугогасящий реактор. Сети с изолированной и резонансно заземленной нейтралью могут длительно работать с однофазным замыканием на землю (ОЗЗ). При ОЗЗ линейные напряжения в сети не искажаются, что позволяет не отключать поврежденный участок сети и тем самым не отключать потребителей электрической энергии. В месте замыкания горит дуга. В большинстве случаев она носит неустойчивый характер, что приводит к возникновению коммутационных перенапряжений.

В последнее время все большее распространение получает заземление нейтрали через резистор. Величина резистора подбирается таким образом, чтобы величина активного тока замыкания на землю была соизмерима с емкостной составляющей, обусловленной емкостью сети. Для сетей с небольшими емкостными токами величина резистора, как правило, более 100 Ом. Это заземление называется высокоомным резистивным заземлением. Наличие активного сопротивления в нейтрали сети приводит к стеканию избыточного заряда, накапливаемого на фазных емкостях сети в результате неустойчивого горения дуги. Смещение нейтрали сети в этом случае значительно меньше, а значит меньше и перенапряжения при ОЗЗ.

Внутренние перенапряжения сетей 6-35 кВ подразделяются на два вида:

квазистационарные перенапряжения, которые возникают при неблагоприятных сочетаниях реактивных элементов сети и ЭДС источников питания. Эти перенапряжения имеют длительный характер и существуют до тех пор, пока не исчезнет причина их возникновения;

коммутационные перенапряжения, которые возникают при различных коммутациях электрической цепи. В реальных условиях под ними понимают все плановые и аварийные коммутации.

Квазистационарные перенапряжения

Резонансное смещение нейтрали в сети с дугогасящим реактором

Нормальная работа сети с изолированной нейтралью характеризуется наличием на нейтрали некоторого напряжения, называемого напряжением несимметрии. Это напряжение возникает при наличии несимметрии в емкостях отдельных фаз сети или при различной величине проводимостей фаз, обусловленных, например, неодинаковой степенью загрязнения.

Например, в сети с изолированной нейтралью у ВЛ 35 кВ на П-образных деревянных опорах с горизонтальным расположением проводов при междуфазном расстоянии 3 метра емкости крайних фаз относительно земли на 10% больше емкости среднего провода. В этом случае может произойти смещение нейтрали примерно на 0,7 кВ.

Для сетей, заземленных через дугогасящую катушку, емкостной ток несимметрии протекает через индуктивность катушки. В этом случае может происходить резонансное смещение нейтрали, значительно превышающее обычное смещение.

Повышения напряжения в сетях 6-35 кВ при неполнофазных режимах работы сети

Резонансные повышения напряжения могут возникать не только при естественной несимметрии емкостей фаз, но и при значительной несимметрии емкостей, вызванной обрывом проводов и неполнофазными включениями линий. Предел повышения напряжения определяется насыщением магнитопровода дугогасящего реактора.

В сети без дугогасящего реактора нарушение симметрии сети, вызываемое обрывом проводов с заземлением и без заземления, неодновременным включением и отключением фаз возможны перенапряжения, обусловленные так называемым "опрокидыванием" фазы трансформатора. Перенапряжения на емкости линии при этом явлении могут достигать 4U_ф. Явление опрокидывания возникает лишь на линиях определенной длины и слабо загруженных трансформаторах.