Перенапряжения при одностороннем неполнофазном включении одноцепных воздушных линий

В эксплуатации весьма редко, но наблюдаются случаи отказа одной из фаз выключателя при включении или отключении линии. Такой режим получил название неполнофазного (однофазного или двухфазного в зависимости от числа невключившихся фаз. При определенных соотношениях параметров в этих режимах электропередачи возможно существенное повышение напряжения резонансного характера.

Наиболее простым для анализа является неполнофазный режим при включении линии с реакторами. Так как для этого режима характерно малое влияние реактивного сопротивления источника, то условия повышения напряжения можно выявить из упрощенной трехфазной схемы при однофазном разрыве в начале короткой линии.

Короткую линию в схеме замещения можно представить в виде сосредоточенных емкостей: фазной емкости на землю С и междуфазной емкости С. Напряжение на невключившейся фазе определяется по формуле (без учета реакторов)

. (8.37)

Аналогично при двухфазном разрыве напряжение на каждой из невключившихся фаз (без учета реакторов) будет

. (8.38)

Так как в несколько раз меньше, то напряжение на невключившихся фазах короткой линии будет слабо зависеть от ее длины и мало по величине.

Повышению напряжения способствует реактор поперечной компенсации, включенный на линии (рис. 4.2)

С

Рис. 8.32. Схема при неполнофазном режиме односторонне включенной линии

Сопротивление невключившейся фазы относительно источника резко возрастает в соответствии с формулой (4.11).

Это сопротивление обычно имеет индуктивный характер и будучи включенным параллельно с емкостным сопротивлением 1/(j ω·2 C), может создать резонансные условия.

(8.39)

В пределе, когда

(8.40)

имеем резонанс при однофазном разрыве, а когда

(8.41)

получаем резонанс при двухфазном разрыве.

Действительно, в реальных условиях наблюдались повышения напряжения при неполнофазном включении и отключении участка линии с реактором, но эти повышения напряжения были ограничены вследствие потерь на корону. Поэтому эти перенапряжения опасны для изоляции линии и реакторов не столько своей амплитудой, сколько длительностью.

На практике часто возникает задача об определении необходимой мощности реактора, обеспечивающего в режиме одностороннего питания заданное напряжение в конце линии. Формула, позволяющая найти такой реактор имеет вид

. (8.42)

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?

4. Чем опасен для изоляции электрооборудования случай отказа одной из фаз выключателя при включении или отключении линии?

5. Какой характер имеет сопротивление невключившейся фазы при подключении к ВЛ реактора?

6. Почему в несколько раз меньше?

Задание для самостоятельной работ:.

1) рассчитать и построить кривые зависимости напряжения на конце разомкнутой линии от ее длины в диапазоне значений от 0 до 2000 км для двух значений внутренних сопротивлений источника и.

Расчеты в этом и последующих пунктах задания вести в относительных единицах для параметров линий кВ:

f = 50 Гц,;

2) рассчитать и построить графики распределения напряжения вдоль разомкнутой линии для заданной длины линии и двух значений внутреннего сопротивления источника и, значение которого задается преподавателем. Определить участки линии, напряжение в которых превышает допустимые значения кратности перенапряжений ();

3) для линии длиной 1000 км при рассчитать сопротивление на конце разомкнутой линии из условия равенства напряжений в начале и конце линии. Рассчитать (без учета потерь) и построить график распределения напряжения в заданной линии с реактором на конце. Определить эффективность применения реактора по ограничению перенапряжений (): необходима ли установка дополнительных реакторов в промежуточных точках этой линии;

4) рассчитать для линии длиной 1000 км при емкостное сопротивление конденсаторов устройства продольной компенсации, подключаемого в рассечку в середине линии, при котором напряжение в конце линии равно напряжению в начале линии. Рассчитать и построить график распределения напряжения в заданной линии с рассчитанным значением конденсаторов. Определить эффективность применения устройства продольной компенсации по ограничению перенапряжений (): необходимы ли дополнительные средства ограничения перенапряжений. Расчеты вести без учета потерь.

5) Определить мощность реактора, установленного в конце линии длиной 300 км напряжением 500 кВ, обеспечивающего напряжение в ее конце в режиме одностороннего питания на уровне (отношение Мвт).