Защита подстанций от набегающих волн.

Подстанции защищаются от набегающих грозовых импульсов вентильными разрядниками (РВ) и ограничителями перенапряжений (ОПН).

Импульсы грозовых перенапряжений, набегающие на подстанцию, могут иметь разную форму. Полные импульсы, близкие по форме к импульсам тока молнии, возникают при ударах в провода линии, если их амплитуда ниже импульсного разрядного напряжения изоляции линии. Если амплитуда тока молнии выше критического значения и при ударе в провод происходит перекрытие линейной изоляции, то образуется срезанный импульс грозового перенапряжения. Максимальное напряжение срезанного импульса определяется вольт-секундной характеристикой изоляции линии. Импульсы с очень крутым (практически вертикальным) фронтом возникают при ударах молнии в опору или трос с последующим перекрытием линейной изоляции.

Для образования чехла импульсной короны необходима энергия, которая отбирается на фронте импульса. На осциллограмме можно увидеть, что на фронте импульса образуется ступенька при напряжении возникновения импульсной короны. Образование импульсной короны ведет как бы к возрастанию емкости провода, в результате чего заряд на проводе растет не пропорционально напряжению, а в квадратичной зависимости от него. Происходит удлинение фронта импульсной волны. Если импульс короткий или срезанный, то импульсная корона приводит не только к удлинению фронта, но и к понижению амплитуды. В случае полных импульсов влияние импульсной короны сказывается в основном на удлинении фронта и в значительно меньшей степени - на снижении амплитуды. Снижение амплитуды происходит за счет активных потерь при возврате тока волны по земле и может быть рассчитано по формуле

(1)

где - амплитуда импульса напряжения в месте удара молнии; - удаление расчетной точки от места удара, км; - коэффициент, равный 0, 07 км для линий напряжением 110 кВ и выше.

Удлинение фронта полного импульса под действием импульсной короны при прохождении им расстояния 1 км можно рассчитать по эмпирической формуле

(2)

где U - амплитуда полного импульса, кВ; h - средняя высота подвеса проводов, м; K - коэффициент, равный 160; 1, 1; 1, 45; 1, 55 при числе проводов в фазе соответственно 1, 2, 3, 4 и более.

(см вопрос 13, 14)

_______________________________________________________________

Принцип действия ОПН

Нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН)

Основным недостатком вентильного разрядника является сравнительно невысокая нелинейность резисторов на основе карбида кремния. Значительно большей нелинейностью обладают резисторы на основе окиси цинка. Выполненные на их базе ОПН позволяют ограничивать коммутационные перенапряжения на уровне (1, 65..1, 8)Uф, а грозовых – на уровне (2, 2..2, 4)Uф. Высоконелинейные оксидно цинковые резисторы выпускаются в виде дисков диаметром от 28 до 85 мм. ОПН выполняется путем последовательного и параллельного включения таких резисторов. При рабочем напряжении через одну параллельную колонку резисторов протекает ток в доли миллиампера, и необходимость в искровом промежутке отпадает.

Защитная функция ОПН характеризуется величиной остающегося напряжения при определенной величине протекающего тока коммутационного или грозового перенапряжения. Понятия напряжения гашения у ОПН нет, однако есть наибольшее рабочее напряжение ОПН, выше которого может произойти разогрев и разрушение ОПН. Кроме того, ОПН характеризуют величиной номинального напряжения, которая указывается в маркировке ОПН.

Коэффициент нелинейности ОПН составляет α = 0, 02÷ 0, 1. ОПН собираются из отдельных дисков (варисторов), которые помещаются в герметичный фарфоровый корпус. ОПН подключаются непосредственно к сети и заземляются через регистратор срабатываний. Малый коэффициент нелинейности ОПН позволяет глубоко ограничивать перенапряжения и применять их в сетях сверхвысокого и ультравысокого классов напряжений.

1. Варисторные диски (ZnO).

2. Полимерный корпус.

3. Огнестойкая стекловоло-

конная структура.

4. Коррозионностойкие

алюминиевые покрышки

(фиттинги) ____________________________________________________

 

Различия ОПН и РВ

Основным недостатком вентильного разрядника является сравнительно

невысокая нелинейность резисторов на основе карбида кремния. Значительно

большей нелинейностью обладают резисторы на основе окиси цинка. Вы-

полненные на их базе ОПН позволяют ограничивать коммутационные пере-

напряжения на уровне (1, 65..1, 8)Uф, а грозовых – на уровне (2, 2..2, 4)Uф.

Вентильные разрядники характеризуются:

1) номинальным напряжением;

2) наибольшим допустимым длительным напряженим на разряднике;

3) пробивным напряжением на частоте 50 Гц (обычно действующее значение);

4) остающимся напряжением на сопротивлении резистора при определенном импульсном токе (от 5 до 14 кА, в зависимости от типа разрядника), называемом током координации (рис. 5).

5) напряжением гашения – это наибольшее напряжение промышленной частоты на разряднике, при котором надежно обрывается сопровождающий ток (ток гашения).

6) пропускной способностью, то есть минимальным количеством нормированных импульсов тока, которые разрядник должен выдержать без существенного изменения его свойств. Это количество обычно равно 20.

Вентильные разрядники являются другой разновидностью искровых

промежутков, отличающихся слабой неоднородностью электрического поля

и нелинейным резистором для гашения дуги. Отключение возникшего короткого замыкания производится с помо-

щью нелинейного резистора, включенного последовательно с искровым

промежутком. Сопротивление этого резистора велико при рабочем напряже-

нии и резко снижается при повышенном напряжении. Нелинейные резисторы

выполняются в виде дисков, состоящих из карборундового порошка (SiC) и

связующего материала.

 

18 Назначение РТ в системе защиты подстанций.

Является устройством защиты от перенапряжений.

Некоторое улучшение характеристик может быть получено путем принудительного гашения дуги. Для этого искровые промежутки помещают в трубку из газогенерирующего материала. Такой защитный аппарат называется разрядником трубчатым (РТ). Основу разрядника составляет трубка из газогенерирующего материала. Один конец трубки заглушен металлической крышкой, на которой укреплен внутренний стержневой электрод. На открытом конце трубки расположен другой электрод в виде кольца. Промежуток между стержневым и кольцевым электродами называется внутренним, или дугогасящим, промежутком. Трубка отделяется от провода фазы внешним искровым промежутком, иначе газогенерирующий материал трубки постоянно разлагался бы под действием токов утечки.

Под действием высокой температуры дуги в трубке происходит интенсивное выделение газов и давление в ней нарастает до нескольких десятков атмосфер. Газы, выходя через открытый конец трубки, создают продольное дутье, и при первом же прохождении тока через нуль дуга гаснет.

 

В соответствии с выполняемыми функциями трубчатый разрядник характеризуется двумя группами параметров. К первой группе относится

номинальное напряжение, пробивное напряжение промышленной частоты,

импульсное пробивное напряжение и вольт-секундная характеристика. Ко второй

группе относятся нижний и верхний пределы отключаемых токов.

Основное применение трубчатых разрядников сводится к защите подходов к подстанциям, защите оборудования маломощных подстанций 3-10 кВ и защита контактной сети переменного тока.

 

_______________________________________________________________

 

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: