3 Внутрішні перенапруги та їх обмеження

3.4 Основні складові внутрішніх перенапруг і їх розрахункові коефіцієнти

У нормальному режимі джерела напруги – генератори (зокрема синхронні компенсатори) мають е.р.с., які не більше ніж на 5% перевищують максимальну робочу напругу мережі. Але в перехідних режимах ці е.р.с. можуть істотно зрости за рахунок підвищення швидкості обертання роторів генераторів і зростання струму збудження. Такий процес виникає при скиданні навантаження з генератора після відключення короткого замикання, наприклад, в схемі блоку генератор – трансформатор – лінія. При короткому замиканні на шинах приймальної станції пристрій АРЗ форсує струм збудження. Після відключення короткого замикання зникає розмагнічувальний струм статора і зростає потік збудження. Одночасно внаслідок скидання навантаження зростає швидкість обертання ротора генератора. В результаті підвищуються частота і напруга генератора. На практиці в результаті дії АРЗ і регуляторів турбін напруга на виводах генератора Е навіть в блоковій схемі підвищується лише до 1,2-1,3 U_ф і лише в окремих випадках до більших величин.

Напруга на лінії підвищується внаслідок ємнісного ефекту. Підвищення напруги спостерігається на працюючих лініях в режимі мінімального навантаження і особливо на ненавантажених (односторонньо включених) лініях. Проходження ємнісного струму І_с через реактивний опір х_s мережі приводить до підвищення напруги U відносно напруги джерела Е. Це підвищення пропорційне І_с і х_s. Відношення напруг U/Е, пов’язане з ємнісним ефектом в симетричній схемі мережі, позначається через ємнісний коефіцієнт k_c. У простому коливальному контурі без втрат ємнісний коефіцієнт визначається за виразом:

.

Таким чином, усталена напруга в симетричному режимі

.                                               (3.11)

Іншою причиною підвищення фазної напруги в системах може бути однофазне коротке замикання. Як було показано в підрозділі 3.3, це підвищення напруги характеризується коефіцієнтом k_З. При ефективно заземленій нейтралі і коефіцієнт k_З лежить в межах 1–1,4; при ізольованій нейтралі . Зазвичай протягом часу короткого замикання напруга на здорових фазах встигає встановитися таким чином, що коефіцієнт k_З характеризує усталену напругу. Вплив всіх чинників визначає кратність усталеної напруги при короткому замиканні

.                                  (3.11,а)

Високі сталі перенапруги виникають також при несиметричних комутаціях фаз в результаті е.р.с. ферорезонансних коливань на вищих і нижчих гармоніках. У загальному випадку

U_уст = k_устЕ,                                     (3.11,б)

де  – коефіцієнт перенапруги, що встановилася.

У перехідному процесі, викликаному комутацією (включенням або відключенням вимикача, коротким замиканням, обривом проводу і т. д.), амплітуда напруги  перевищує усталену напругу . Відношення напруг  позначається через ударний коефіцієнт (collisional coefficient) . Отже,

.                               (3.12)