5 Комутаційні перенапруги в електричних системах

5.5 Комутаційні перенапруги і відновлювальні напруги при розриві електричної передачі в асинхронному режимі

Нехай в схемі на рис. 5.10, в якій генератори  з’єднані через електропередачу з потужною приймальною системою , виник асинхронний режим. У цьому режимі ротор  і, відповідно, вектор  обертаються з деякою малою частотою ковзання щодо вектора системи . Припустимо, що вимикач В відключає лінію в момент , близький до максимальної розбіжності векторів  і . Відповідно миттєві значення напруг  і . При розриві лінії в коливальному контурі  виникає перехідний процес, обумовлений зміною напруги на ємності ; до комутації , після комутації  прямує до величини, яка визначається тільки е.р.с. .

Рисунок 5.10 – Розрив електропередачі в асинхронному режимі

Коливальний процес в контурі відбувається за ненульових початкових умов. У момент  початкова напруга на ємності . Початковий струм в індуктивності х визначається з таких міркувань. Вимикач В розриває ланцюг при проходженні струму  через нуль. Отже, у цей момент . Помітимо при цьому, що кути  і  зв’язані між собою співвідношенням

,

і, отже, існує однозначний зв’язок між  і розбіжністю векторів  і .

За вказаних початкових умов напруга на ємності  виражається функцією

,                     (5.7)

причому позначення , ,  були введені раніше, .

Виникненню асинхронного режиму звичайно передує форсування збудження генераторів (з метою уникнення асинхронного режиму). Тому значення  може бути підвищеним до 1,2-1,3. Велика також початкова напруга: . Наявність початкового струму  приводить в процесі коливання до додаткового підйому напруги . Внаслідок вказаних причин амплітуда  при розриві електропередачі в асинхронному режимі доходить до
(3,5–4), і ця комутація вважається найбільш небезпечною. Дуже висока і амплітуда відновлюваної напруги на вимикачі , рівна . Електрична ізоляція між контактами вимикача повинна зрости до значень, що перевищують  за час півперіоду Т₀/2 власних коливань контуру х. Роботу вимикача полегшує невелика швидкість відновлення напруги внаслідок відносно малої частоти .

Сучасна системна автоматика здійснює ресинхронізацію систем, що вийшли з синхронізму, без відключення електропередачі. Тому розрив електропередачі в асинхронному режимі в найсприятливіший момент максимальної розбіжності векторів слід вважати малоймовірним явищем в системах. У електропередачах, схильних до випадання з синхронізму, наприклад, для слабких міжсистемних зв’язків, раціонально застосовувати пристрій блокування, що дозволяє уникнути відключення вимикача в момент, близький до максимальної розбіжності векторів  і .