5 Комутаційні перенапруги в електричних системах

5.6 Особливості розвитку комутаційних перенапруг з урахуванням хвильових процесів на лініях

У схемі на рис. 5.1,а; який був основою під час вивчення перехідних процесів, лінія заміщалася Т- або П-подібною схемою із зосередженими параметрами. Розглянемо особливості розвитку перенапруг з урахуванням хвильових процесів на лініях. При цьому система, заміщена раніше реактивним опором , повинна бути подана з урахуванням реальної схеми приєднання на шинах підстанції. Звичайно до шин приєднано декілька ліній; нехай їх число рівне n. Тоді при дослідженні хвильового процесу на одній з ліній решта п–1 ліній повинні заміщатися своїми хвильовими опорами .

В результаті схема заміщення приймає вигляд, показаний на рис. 5.11,а. У цій схемі реактивний опір  заміщає ту частину системи, яка живить шини підстанції через трансформатори. Схема правильна до моменту приходу відбитих хвиль по одній з  ліній.

Особливістю схеми є майже прямокутний фронт хвилі, яка рухається по лінії при включенні вимикача В. На кінці ненавантаженої лінії відбувається повне відбиття. Якщо лінія була заряджена до напруги , а число ліній  достатньо велике, то напруга в кінці лінії зростає приблизно до . Фронт хвилі дещо розтягується (до десятків мікросекунд ) під дією втрат в лінії.

На рис. 5.11,а розглянуто лише початкову ділянку хвилі; подальший її хід визначається багатократними відбиттями по всіх лініях системи. Розрахунок амплітуди хвилі достатньо точний за схемою заміщення із зосередженими параметрами. Звідки випливає, що схема (рис. 5.11) уточнює, в основному, форму фронту хвилі. Таке уточнення є важливим при оцінюванні розрядних напруг повітряної ізоляції. Як було зазначено раніше, розрядна напруга при комутаційних імпульсах з крутим фронтом знижується на 15–20% відносно змінної напруги.

Рисунок 5.11 – Утворення комутаційної хвилі з крутим фронтом,

а – при ввімкненні лінії; б – при однофазному короткому замиканні

Інший важливий випадок комутаційного хвильового процесу показано на рис. 5.11,б. На лінії під дією комутаційної перенапруги , що розвинулась, наприклад, внаслідок ввімкнення лінії, відбулось однофазне коротке замикання. Розрядна хвиля  доходить до трансформатора на початку лінії, відбивається, в результаті чого напруга піднімається до величини . Якщо, наприклад, прийняти , то на трансформаторі виникає хвиля з крутим фронтом амплітудою . Розвитку таких великих перенапруг перешкоджають вентильні розрядники біля трансформаторів. Однак перенапруги можуть бути небезпечні для поздовжньої ізоляції трансформаторів.