Квазистационарные перенапряжения в сетях с изолированной, резонансно и эффективно заземленной нейтралью
КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ, РЕЗОНАНСНО И ЭФФЕКТИВНО ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
Учебное пособие
Киров
УДК
ББК
???
Рекомендовано к изданию методическим советом
электротехнического факультета ФГБОУ ВО «ВятГУ»
Допущено редакционно-издательской комиссией методического совета ФГБОУ ВО «ВятГУ» в качестве учебного пособия для студентов
направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», профили
подготовки «Электроэнергетические системы и сети», «Электрические станции», «Электроснабжение», «Релейная защита и автоматизация
электроэнергетических систем»
Рецензент:
доктор технических наук, профессор кафедры «Электроснабжение»
ФГБОУ ВО «ВятГУ» В. В. Черепанов
Васюра, Ю. Ф.
| В ?? | Квазистационарные перенапряжения в сетях с изолированной, резонансно и эффективно заземленной нейтралью: учебное пособие / Ю. Ф. Васюра. – Киров: ФГБОУ ВО «ВятГУ», 2016. |
УДК хх.ххх.хх
Учебное пособие предназначено для изучения физических процессов в электроэнергетических системах и сетях и в других электроустановках, выполнения курсовых и дипломных проектов для студентов, изучающих курсы «Перенапряжения в электроэнергетических системах и сетях», «Квазимтационарные перенапряжения в электроэнергетических системах и сетях», «Квазистационарные режимы работы электроэнергетических систем и сетей» и др.
В пособии рассмотрены причины возникновения квазистационарных перенапряжений в электроэнергетических сетях с изолированной, резонансно и эффективно заземленной нейтралью. Рассмотрены физические явления, обусловливающие возникновение таких перенапряжений. Проанализированы пределы изменений их параметров, приведены методики расчетов этих параметров. Рассмотрены возможные способы снижения кратностей указанных перенапряжений или ограничения времени их воздействия в рамках мероприятий по координации изоляции.
© ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2016
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.. 4
1. СВОЙСТВА ИЗОЛЯЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКИ перенапряжений в электроУСТАНОВКАХ ВЫСОКИХ И СВЕРХВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ.. 8
1.1. Виды изоляции и их свойства. 8
1.2. Характеристики перенапряжений и их классификация. 11
2. Квазистационарные перенапряжения в сетях с ИЗОЛИРОВАННОЙ И резонансно заземленной нейтралью... 20
2.1. Режимы заземления нейтралей в высоковольтных электрических сетях. 20
2.2. Режим напряжений в сети с изолированной нейтралью.. 26
2.3. Квазистационарные перенапряжения в сетях с изолированной нейтралью при замыканиях одной фазы на землю.. 31
2.4. Ток однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.. 36
2.5. Допустимые токи однофазных замыканий на землю.. 38
2.6. Компенсация емкостных токов замыканий одной фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью 42
2.7. Квазистационарные перенапряжения в сетях с компенсацией емкостного тока замыкания одной фазы на землю.. 48
2.8. Конструкции дугогасящих ректоров. 53
2.9. Выбор и установка дугогасящих реакторов. 57
3. КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В СЕТЯХ С ЭФФЕКТИВНО ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ 64
3.1. Пределы изменения напряжений и токов при несимметричных коротких замыканиях в сетях с эффективно заземленной нейтралью.. 64
3.2. Координация напряжений и токов в сетях с эффективно заземленной нейтралью.. 78
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 83
Приложение 1. 73
ВВЕДЕНИЕ
Важнейшим направлением развития современной электроэнергетики России является дальнейшая централизация производства и распределения электроэнергии на базе строительства крупных электростанций и создания высоковольтных электроэнергетических сетей и систем. К 2016 году мощности отдельных тепловых электростанций страны достигли 5600 МВт, гидроэлектростанций – 6400 МВт, атомных электростанций – 3000 МВт. Единичные мощности установленных на электростанциях турбогенераторов достигли 1000-1200 МВт, а гидрогенераторов – 500-640 МВт. Протяженность высоковольтных электрических сетей 110÷400 кВ превысила 420000 км, а общая длина линий электропередачи сверхвысоких напряжений 500÷750 кВ достигла 50000 км. Построены линии электропередачи ультравысокого напряжения 1150 кВ длиною 817 км.
Непременным условием для использования в электроэнергетике на электростанциях электроэнергетических систем источников электроэнергии с большой единичной концентрацией вырабатываемой электрической мощности (турбогенераторов, гидрогенераторов) и создания в электроэнергетических сетях коммуникаций для транспортировки больших потоков электроэнергии (линий электропередачи) является условие применения в электроэнергетике электроустановок высоких и сверхвысоких номинальных рабочих напряжений.
Увеличение рабочих напряжений генерирующих источников позволяет уменьшить токи их статоров и облегчить их токоведущие части, что дает возможность повысить их экономичность за счет повышения к. п. д. и снижения удельных капитальных затрат на сооружение как самих блоков генерирующих источников, так и электростанций. Кроме того, это дает возможность снизить удельные капитальные затраты на численность обслуживающего персонала генерирующих источников и электростанций на единицу вырабатываемой электрической мощности.
Пропускные мощности линий электропередачи высоких и сверхвысоких напряжений пропорциональны квадратам их рабочих напряжений, в то время, как стоимости самих линий и стоимости электрооборудования, связанных с ними электростанций и высоковольтных подстанций, практически, пропорциональны их рабочим напряжениям. Последнее, собственно, само по себе является очевидным стимулом к применению в электроэнергетике таких линий.
В то же время, применение в электроэнергетике электроустановок высоких и сверхвысоких напряжений поставило перед нею и ряд сложных научно-технических проблем, связанных с созданием для этих электроустановок надежного, технико-экономически обоснованного высоковольтного электрооборудования, обеспечивающего бесперебойную работу электростанций, высоковольтных подстанций и линий электропередачи, а также высоковольтных электроустановок промышленных потребителей электроэнергии. Сложность решения этих проблем заключается в том, что применение в электроустановках высоких и сверхвысоких рабочих напряжений требует создания для электрооборудования этих электроустановок соответствующих изоляционных конструкций (изоляции), а это, в свою очередь, ведет к увеличению габаритов и стоимости электрооборудования, и к снижению его технико-экономических показателей. В связи с этим, в каждом конкретном случае при создании соответствующей изоляции, возникает необходимость в изыскании эффективных технических решений, которые обеспечили бы наилучшее использование высокой электрической прочности применяемых изоляционных материалов и позволили бы создать высоковольтные электроустановки с минимальными возможными изоляционными расстояниями.
Указанные проблемы усугубляются еще и тем, что в эксплуатации изоляция высоковольтных электроустановок подвергается воздействию не только рабочих напряжений, но и перенапряжений – повышенных потенциалов относительно земли (нулевого потенциала) или повышенных разностей потенциалов относительно различных конструктивных элементов электроустановок, которые могут значительно превышать уровни наибольших допустимых рабочих напряжений для этих электроустановок. Перенапряжения могут возникать в результате внешних воздействий на изоляцию электроустановок, например, при грозовых «поражениях» воздушных линий электропередачи. Они могут быть следствием неблагоприятного сочетания индуктивных и емкостных параметров элементов высоковольтных электроустановок в различных режимах их работы (резонансных и феррорезонансных явлений). Наконец, они могут быть следствием внутренних электромагнитных переходных процессов в электроустановках.
Перенапряжения представляют большую опасность для изоляции высоковольтных электроустановок. Они являются одной из основных причин повреждений и аварий электрооборудования на электростанциях, высоковольтных подстанциях и линиях электропередачи, а также в высоковольтных электроустановках потребителей электроэнергии. Поэтому безаварийная работа электрооборудования электроустановок высоких и сверхвысоких напряжений в условиях воздействия на них перенапряжений всех видов обеспечивается применением комплекса мероприятий:
– выбором уровней электрической прочности изоляции электрооборудования электроустановок высоких и сверхвысоких напряжений с учетом величин их наибольших допустимых рабочих напряжений, которые могут быть приложены к электрооборудованию этих электроустановок в нормальных режимах их работы без ограничений по времени;
– систематическим контролем за состоянием изоляции электроустановок высоких и сверхвысоких напряжений с целью выявления опасных ухудшений диэлектрических характеристик этой изоляции, обнаружения возникших в ней в процессе эксплуатации дефектов и, по возможности, восстановления ее изоляционных свойств с целью предотвращения повреждений в рабочих режимах;
– прогнозированием возможных величин перенапряжений в рассматриваемых электроустановках в рабочих, аварийных и послеаварийных режимах, и принятием мер по снижению величин этих перенапряжений режимными и аппаратными средствами;
– наконец, разработкой технологий и созданием аппаратных средств защиты изоляции электрооборудования электроустановок высоких и сверхвысоких напряжений от перенапряжений, с целью предотвращения с высокой степенью надежности фактов его повреждений.
Изучение физической природы возникновения перенапряжений, воздействующих на электроустановки высоких и сверхвысоких напряжений, и разработка средств и способов защиты от них стали еще более актуальными в связи со строительством и эксплуатацией на электростанциях в электроэнергетических системах и сетях электроустановок высших классов напряжений (500-1150 кВ) и разработкой средств защиты этих электроустановок от квазистационарных и коммутационных перенапряжений на базе шунтирующих реакторов и высоконелинейных защитных аппаратов – нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН).
В учебном пособии рассмотрены причины возникновения квазистационарных перенапряжений в электроэнергетических сетях с изолированной, резонансно заземленной и эффективно заземленной нейтралями. Рассмотрены физические явления, обусловливающие возникновение таких перенапряжений. Проанализированы пределы изменений их параметров. Приведены методики расчетов этих параметров. Рассмотрены возможные способы снижения кратностей указанных перенапряжений или ограничение времени их воздействия, в рамках мероприятий по координации изоляции.
Пособие составлено в соответствии с программой курса «Перенапряжения в электроэнергетических системах и сетях» и предназначено для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника». В нем отражены основные положения руководящих указаний по допустимым параметрам квазистационарных повышений напряжений в действующих электроэнергетических сетях.
Виды изоляции и их свойства
Надежность, долговечность и высокая экономичность работы электрооборудования электроустановок высоких и сверхвысоких напряжений в значительной степени определяются правильностью решения задачи по взаимному согласованию электрической прочности высоковольтной изоляции этих электроустановок с возможными уровнями, воздействующих на нее в эксплуатации перенапряжений (задачи по координации изоляции). От успешности решения этой задачи с учетом параметров устройств, защищающих изоляцию от перенапряжений, в значительной мере зависит аварийность и эксплуатационная гибкость работы не только самих объектов координации, но и других, связанных с ними электроустановок: электростанций, высоковольтных подстанций и линий электропередачи, высоковольтных электроустановок потребителей электрической энергии.
Изоляция электроустановок высоких и сверхвысоких напряжений может обладать различными изоляционными свойствами. В зависимости от совокупности этих свойств, прежде всего, принято выделять внешнюю (воздушную) и внутреннюю виды изоляций.
К внешней изоляции относят: воздушные промежутки, например, между проводами различных фаз линий электропередачи; внешние поверхности твердых видов изоляции, например, фарфоровых или стеклянных изоляторов; промежутки между контактами разъединителей и т. д.
Основной особенностью внешней высоковольтной изоляции является зависимость ее электрической прочности от атмосферных условий: температуры и влажности воздуха, давления. На электрическую прочность изоляционных конструкций наружной установки существенно влияют также загрязнения их поверхности и атмосферные осадки.
Воздушная изоляция после пробоя, как правило, полностью самовосстанавливается (если снимается напряжение или гасится дуга в месте пробоя).
Внутренняя изоляция, чаще всего, представляет собой комбинацию твердого и жидкого диэлектриков, например, в трансформаторах, или твердого и газообразного диэлектриков, например, в герметизированных распределительных устройствах с элегазовой изоляцией. К внутренней изоляции относят: изоляцию обмоток электрических машин и трансформаторов; изоляцию кабелей; герметизированную изоляцию вводов; изоляцию между контактами выключателей в отключенном состоянии и т. д.
Электрическая прочность внутренней высоковольтной изоляции практически не подвержена влиянию атмосферных условий. Однако ее особенностью является старение, т. е. ухудшение изоляционных свойств в процессе эксплуатации.
Внутренняя изоляция может терять свои изоляционные свойства в результате ее нагрева диэлектрическими потерями в самих изоляционных материалах. При затрудненном теплоотводе, что характерно для изоляций с большой толщиной, такой чрезмерный нагрев может привести к ее тепловому пробою.
Внутренняя изоляция может разрушаться, загрязняться продуктами разложения, терять свои свойства под действием коронных разрядов, возникающих на острых кромках электродов или крепежных деталей, а также под действием частичных разрядов, возникающих в ее изоляционных материалах из-за изменений их температурных режимов в соответствии с изменениями рабочих токов электроустановок.
Повреждение (пробой) твердой или комбинированной внутренней изоляции – явления необратимые, приводящие к выходу из строя электрооборудования.
Внутренние жидкая и газовая изоляции могут самовосстанавливаться. Однако, пробои приводят к ухудшению их характеристик. Вследствие этого во время эксплуатации состояния внутренних жидкой и газовой изоляции должны специально контролироваться с целью выявления развивающихся в них дефектов и предотвращения аварийных отказов электроустановки.
Следует отметить, что в начальной стадии электроэнергетического строительства вплоть до напряжений 220 кВ уровни изоляций высоковольтного электрооборудования электростанций, высоковольтных подстанций и линий электропередачи, а также высоковольтных электроустановок потребителей электроэнергии определялись, в основном, возможными воздействиями на них атмосферных перенапряжений. Причина этого заключалась в том, что для ограничения атмосферных перенапряжений до экономически приемлемых значений в то время применялись трубчатые и упрощенные вентильные разрядники без магнитного гашения дуги сопровождающего тока, защитные параметры которых лежали выше возможных повышений напряжений при внутренних перенапряжениях. Последним, в связи с этим, уделялось мало внимания. Поэтому идея координации изоляции в электроэнергетических установках опиралась на импульсные характеристики изоляции электрооборудования, а классы изоляции определялись выдерживаемыми напряжениями при полной и срезанной грозовых волнах.
Введение в вентильных разрядниках магнитного гашения дуги сопровождающего тока позволило значительно увеличить этот ток и полнее использовать резервы теплостойкости вентильных масс их нелинейных активных сопротивлений, что привело к резкому улучшению защитных параметров разрядников и к возможности снижения импульсных характеристик изоляции. Уже это обстоятельство сблизило требования к изоляции со стороны атмосферных и внутренних перенапряжений.
В дальнейшем, с ростом применяемых в электроэнергетике напряжений и разработкой высоконелинейных ограничителей перенапряжений типа ОПН значимость учета величин внутренних перенапряжений при выборе уровней импульсной прочности изоляции высоковольтных электроустановок возросла. Так уже при напряжениях 330 кВ при выборе уровней изоляции электрооборудования и параметров защитных аппаратов, в том числе ограничителей перенапряжений, в равной мере учтены как атмосферные, так и внутренние перенапряжения. А при разработке характеристик изоляции и защитных аппаратов для линий электропередачи 500-1150 кВ определяющим фактором стал учет внутренних перенапряжений. Причем, в ряде случаев оказалось, что наибольшего эффекта ограничения перенапряжений в этих электроустановках можно добиться только при обязательном применении не только ОПН, но и специализированных компенсирующих устройств, таких как реакторы поперечной компенсации реактивной мощности линий электропередачи.
Рис. 2.11. Дугогасящий реактор с магнитопроводом с распределенным
воздушным зазором
Схема конструкции реактора с магнитопроводом с распределенным воздушным зазором приведена на рис. 2.11, а. Распределенный воздушный зазор 1 обеспечивает линейность вольтамперной характеристики реактора при изменении напряжения от нуля до фазного значения (рис. 2.11, б). Обмотка 2 имеет ответвления 3 для ступенчатого регулирования индуктивного сопротивления реактора. Такую конструкцию имеют магнитопроводы, выпускаемых в настоящее время отечественными заводами реакторов типа ЗРОМ (З – заземляющий, Р – реактор, О – однофазный, М – масляный). Недостаток этих реакторов заключается в том, что изменение настройки индуктивности реактора производят при отключении реактора от сети и осуществляют эту регулировку вручную ступенями с помощью переключателя ответвлений, расположенного на крышке бака.
Схема реактора с магнитопроводом плунжерного типа представлена на рис. 2.12. Магнитная система 1 имеет перемещающиеся стержни 2 типа плунжеров, с помощью которых можно плавно регулировать воздушный зазор 3 внутри обмотки 4. Перемещение стержней осуществляется с помощью электродвигательного привода с дистанционным управлением. Таким образом, магнитопровод обеспечивает плавное дистанционное регулирование индуктивного сопротивления реактора без его отключения от сети, что позволяет автоматизировать настройку компенсации емкостного тока. Это означает, что всякое изменение рабочего состояния сети, вызывающее изменение ее емкостного сопротивления, должно вызывать соответствующее изменение индуктивного сопротивления реактора, необходимое для сохранения резонансной настройки. Однако изменение воздушного зазора требует некоторого времени и поэтому реакторы с магнитопроводами плунжерного типа не могут обеспечить быстродействующей перестройки.
Рис. 2.12. Схема магнитопровода плунжерного типа дугогасящего реактора
Дугогасящие реакторы с подмагничиванием магнитопровода выполняют в двух вариантах: с продольным подмагничиванием (рис. 2.13) и с поперечным подмагничиванием (рис. 2.14). При подмагничивании магнитопровода изменяются его магнитные свойства и магнитное сопротивление. В результате изменяется и индуктивное сопротивление реактора.
Магнитопровод 1 реактора с продольным подмагничиванием (рис. 2.13) выполнен трехстержневым с воздушным зазором 2. На среднем стержне расположена основная компенсирующая обмотка 3. Обмотки подмагничивания 4 расположены на крайних стержнях. Подмагничивание осуществляется выпрямленным током, значение которого изменяется с помощью автоматического регулятора. Чтобы исключить обратное влияние магнитного потока переменного тока основной обмотки на контур подмагничивания, секции обмоток подмагничивания включены встречно. Автоматический регулятор, формирующий сигналы управления на обмотки подмагничивания, должен реагировать на один из характерных параметров режима замыкая фазы на землю: значение или фазу потенциала нейтрали, или значение суммарной емкостной проводимости сети.
Рис. 2.13. Магнитопровод дугогасящего реактора с продольным подмагничиванием
Магнитопровод 1 реактора с поперечным подмагничиванием (рис. 2.14) выполнен двухстержневым. На каждом стержне размещаются основная обмотка 2 и обмотка управления (подмагничивания) 3. Подмагничивание осуществляют выпрямленным током, значение которого изменяется с помощью автоматического регулятора. Магнитный поток переменного тока замыкается через подмагничиваемые участки стержней 4, воздушные зазоры 5 и ярма 6. Магнитный поток подмагничивания постоянным током ориентирован поперек магнитного потока переменного тока. Оси обмоток подмагничивания повернуты на 90° относительно осей основных обмоток, что исключает обратное влияние магнитного потока переменного тока на контур подмагничивания. Размещение подмагничиваемых участков магнитопровода внутри основных обмоток уменьшает потоки рассеяния.
Рис. 2.14. Дугогасящий реактор с поперечным подмагничиванием
Реакторы с подмагничиванием обеспечивают возможность автоматической быстродействующей настройки тока компенсации (в течение 1–2 с), т. е. самую гибкую и совершенную систему регулирования, удовлетворяющую требованиям любого режима сети – без замыкания и с замыканием на землю.
Из опыта эксплуатации следует, что эффективность компенсации емкостного тока (т. е. отношение числа замыканий на землю неразвившихся в короткие замыкания, к общему числу замыканий) тем выше, чем совершеннее система регулирования и настройки дугогасящих реакторов, а именно: при неизменной настройке реакторов эффективность компенсации тока равна 0,6, при использовании реакторов с ручным ступенчатым регулированием – 0,7, при автоматическом небыстродействующем изменении настройки (реакторы плунжерного типа) – 0,8, при использовании реакторов с подмагничиванием и автоматической быстродействующей настройкой – 0,9.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Васюра, Ю. Ф. Режимы работы сетей с изолированной нейтралью [Текст] : учебное пособие / Ю. Ф. Васюра. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2004 г.
2. Васюра, Ю. Ф. Исследование квазистационарных режимов в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью [Электронный ресурс] : лабораторный практикум / Ю. Ф. Васюра. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2006 г.
3. Электрическая часть станций и подстанций [Текст]. Под ред. Васильева А. А. – М. : Энергоатомиздат, 1990.
4. Черников, А. А. Компенсация емкостных токов в сетях с незаземленной нейтралью [Текст] / А. А. Черников. – М. : Энергия, 1974.
5. Лихачев, Ф. А. Инструкция по выбору, установке и эксплуатации дугогасящих катушек [Текст] / Ф. А. Лихачев. – М. : - Энергия, 1971.
6. Руководство по защите электрических сетей 6 – 1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений [Текст]. – С – П.: - ПЭИПК, 1999.
7. Правила технической эксплуатации электростанций и сетей [Текст]. – М.: СПО ОРГРЭС, 1996.
8. Сборник инструкций к специализированным программам вычислительной системы коллективного пользования для студентов специальности 100200 – «Электрические системы» [Текст]. – Киров изд. КирПИ, 1997.
9. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения [Текст] / Бажанов, С. А., Бахтон, И. С. и др. – М. : Энергоиздат, 1981.
10. Евдокунин, Г. А. Электрические системы и сети [Текст]: учеб. пос. / Евдокунин, Г. А. - СПб., 2001. - 304с.: ил. - Библиогр.: с. 300.
11. Дмоховская Л. Ф. Инженерные расчеты внутренних перенапряжений в электропередачах [Текст] / Дмоховская Л.Ф. - М.: Энергия, 1972.
12. Техника высоких напряжений / Под ред. Костенко М. В. - М.: Высшая школа, 1973.
13. Аронов М. А., Базуткин В. В., Борисоглебский П. В. Лабораторные работы по технике высоких напряжений: Учеб. пос. / Аронов М. А., Базуткин В. В., Борисоглебский П. В. и др. - М.: Энергоиздат, 1982. - 352 с.
14. Расчет токов короткого замыкания с использование программы "TKZ : Методические указания к лабораторной работе № 2 / ВятГУ, ЭТФ; Сост. Ю. Ф. Васюра. - Киров, 2003. - 23 с.
15. Александров Г. Н. Коронный разряд на линиях электропередачи / Александров Г. Н. - М.: Энергия, 1964. - 228 с.
16. СТП ВятГУ 102-2004: Общие требования к структуре, оформлению и представлению курсовых проектов и работ / ВятГУ. – Киров, 2004. – 26 с.
17. Идельчик В. И. Электрические системы и сети [Текст] / Идельчик В. И. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 592 с.
18. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: учебник / С. А. Ульянов. – М.: Энергия, 1970. – 520 с.
19. Васюра Ю.Ф. Методы расчетов коротких замыканий в электроэнергетических системах и сетях различного назначения. Часть 2. Несимметричные короткие замыкания: Учебное пособие / Ю.Ф. Васюра – Киров: ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2014. – 146 с.
20. Костенко М.В., Богатенков И.М., Михайлов Ю.А., Халилов Ф.Х. Квазистационарные перенапряжения в энергосистемах: Учебное пособие / Костенко М.В. –Ленинград: Ленинградский политехнический институт, 1987. – 73 с.
21. Электротехнический справочник. Том 3. Книга 1. Производство и распределение электрической энергии. – «Энергоатомиздат», 1988. – 878 с.
Приложение 1
Пример выбора параметров дугогасящего реактора
Таблица П1.1
Приложение 2
Таблица П2.1
Параметры заземляющих дугогасящих реакторов (ЗДР)
со ступенчатым регулированием индуктивности [9]
| Тип | Sном, кВА | Uном кВ | Пределы регулирования тока, А | Тип | Sном, кВА | Uном кВ | Пределы регулирования тока, А |
| РЗДСОМ–115/6 | 12,5–25 | ЗРОМ–300/10 | 25–50 | ||||
| РЗДСОМ–230/6 | 25–50 | ЗРОМ–600/10 | 50–100 | ||||
| РЗДСОМ–460/6 | 50–100 | ЗРОМ–1200/10 | 100–200 | ||||
| РЗДСОМ–920/6 | 100–200 | ЗРОМ–80/13,8 (10,6) | 13,8 | 5–10 | |||
| РЗДСОМ–190/10 | 12,5–25 | ЗРОМ–175/15–Т | 10–20 | ||||
| РЗДСОМ–380/10 | 25–50 | ЗРОМ–100/18 (15,75) | 5–10 | ||||
| РЗДСОМ–760/10 | 50–100 | ЗРОМ–275/35 | 6,2–12,5 | ||||
| РЗДСОМ–1520/10 | 100–200 | ЗРОМ–550/35 | 12,5–25 | ||||
| РЗДСОМ–115/15,75 | 5–10 | ЗРОМ–11000/35 | 25–50 | ||||
| РЗДСОМ–155/20 | 5–10 | GEUF 401/6 | 32–80 | ||||
| РЗДСОМ–310/35 |  | 6,25–12,5 | GEUF 631/6 | 50–117 | |||
| РЗДСОМ–620/35 | | 12,5–25 | GEUF 801/6 | 56–140 | |||
| РЗДСОМ–1240/35 | | 25–50 | GEUF 801/6 | 8,6–21,6 | |||
| ЗРОМ-350/6 | 50-100 | GEUF 1251/10 | 55-138 | ||||
| РОМ-700/6 | 100-200 | GEUF 801/35 | 12,2-25 | ||||
| ЗРОМ-1400/6 | 200-400 | GEUF 1601/35 | 20-50 |
ПРИМЕЧАНИЯ:
1. Дугогасящие реакторы типов РЗДСОМ, ЗРОМ имеют пять регулировочных ответвлений.
2. Дугогасящие реакторы типа GEUF выполняются с регулировочными ответвлениями для девяти (6 и 10 кВ) и шести (35 кВ) значений тока компенсации.
Учебное издание
Васюра Юрий Филиппович
КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ, РЕЗОНАНСНО И ЭФФЕКТИВНО ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
Учебное пособие
Подписано в печать ______.16. Печать цифровая. Бумага для офисной техники.
Усл.печ.л. ____. Тираж ___. Заказ № ___
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Вятский государственный университет»
610000, г. Киров, ул. Московская, 36, тел.: (8332) 64-23-56, http://vyatsu.ru
КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ, РЕЗОНАНСНО И ЭФФЕКТИВНО ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
Учебное пособие
Киров
УДК
ББК
???
Рекомендовано к изданию методическим советом
электротехнического факультета ФГБОУ ВО «ВятГУ»
Допущено редакционно-издательской комиссией методического совета ФГБОУ ВО «ВятГУ» в качестве учебного пособия для студентов
направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», профили
подготовки «Электроэнергетические системы и сети», «Электрические станции», «Электроснабжение», «Релейная защита и автоматизация
электроэнергетических систем»
Рецензент:
доктор технических наук, профессор кафедры «Электроснабжение»
ФГБОУ ВО «ВятГУ» В. В. Черепанов
Васюра, Ю. Ф.
| В ?? | Квазистационарные перенапряжения в сетях с изолированной, резонансно и эффективно заземленной нейтралью: учебное пособие / Ю. Ф. Васюра. – Киров: ФГБОУ ВО «ВятГУ», 2016. |
УДК хх.ххх.хх
Учебное пособие предназначено для изучения физических процессов в электроэнергетических системах и сетях и в других электроустановках, выполнения курсовых и дипломных проектов для студентов, изучающих курсы «Перенапряжения в электроэнергетических системах и сетях», «Квазимтационарные перенапряжения в электроэнергетических системах и сетях», «Квазистационарные режимы работы электроэнергетических систем и сетей» и др.
В пособии рассмотрены причины возникновения квазистационарных перенапряжений в электроэнергетических сетях с изолированной, резонансно и эффективно заземленной нейтралью. Рассмотрены физические явления, обусловливающие возникновение таких перенапряжений. Проанализированы пределы изменений их параметров, приведены методики расчетов этих параметров. Рассмотрены возможные способы снижения кратностей указанных перенапряжений или ограничения времени их воздействия в рамках мероприятий по координации изоляции.
© ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2016
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.. 4
1. СВОЙСТВА ИЗОЛЯЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКИ перенапряжений в электроУСТАНОВКАХ ВЫСОКИХ И СВЕРХВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ.. 8
1.1. Виды изоляции и их свойства. 8
1.2. Характеристики перенапряжений и их классификация. 11
2. Квазистационарные перенапряжения в сетях с ИЗОЛИРОВАННОЙ И резонансно заземленной нейтралью... 20
2.1. Режимы заземления нейтралей в высоковольтных электрических сетях. 20
2.2. Режим напряжений в сети с изолированной нейтралью.. 26
2.3. Квазистационарные перенапряжения в сетях с изолированной нейтралью при замыканиях одной фазы на землю.. 31
2.4. Ток однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.. 36
2.5. Допустимые токи однофазных замыканий на землю.. 38
2.6. Компенсация емкостных токов замыканий одной фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью 42
2.7. Квазистационарные перенапряжения в сетях с компенсацией емкостного тока замыкания одной фазы на землю.. 48
2.8. Конструкции дугогасящих ректоров. 53
2.9. Выбор и установка дугогасящих реакторов. 57
3. КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В СЕТЯХ С ЭФФЕКТИВНО ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ 64
3.1. Пределы изменения напряжений и токов при несимметричных коротких замыканиях в сетях с эффективно заземленной нейтралью.. 64
3.2. Координация напряжений и токов в сетях с эффективно заземленной нейтралью.. 78
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 83
Приложение 1. 73
ВВЕДЕНИЕ
Важнейшим направлением развития современной электроэнергетики России является дальнейшая централизация производства и распределения электроэнергии на базе строительства крупных электростанций и создания высоковольтных электроэнергетических сетей и систем. К 2016 году мощности отдельных тепловых электростанций страны достигли 5600 МВт, гидроэлектростанций – 6400 МВт, атомных электростанций – 3000 МВт. Единичные мощности установленных на электростанциях турбогенераторов достигли 1000-1200 МВт, а гидрогенераторов – 500-640 МВт. Протяженность высоковольтных электрических сетей 110÷400 кВ превысила 420000 км, а общая длина линий электропередачи сверхвысоких напряжений 500÷750 кВ достигла 50000 км. Построены линии электропередачи ультравысокого напряжения 1150 кВ длиною 817 км.
Непременным условием для использования в электроэнергетике на электростанциях электроэнергетических систем источников электроэнергии с большой единичной концентрацией вырабатываемой электрической мощности (турбогенераторов, гидрогенераторов) и создания в электроэнергетических сетях коммуникаций для транспортировки больших потоков электроэнергии (линий электропередачи) является условие применения в электроэнергетике электроустановок высоких и сверхвысоких номинальных рабочих напряжений.
Увеличение рабочих напряжений генерирующих источников позволяет уменьшить токи их статоров и облегчить их токоведущие части, что дает возможность повысить их экономичность за счет повышения к. п. д. и снижения удельных капитальных затрат на сооружение как самих блоков генерирующих источников, так и электростанций. Кроме того, это дает возможность снизить удельные капитальные затраты на численность обслуживающего персонала генерирующих источников и электростанций на единицу вырабатываемой электрической мощности.
Пропускные мощности линий электропередачи высоких и сверхвысоких напряжений пропорциональны квадратам их рабочих напряжений, в то время, как стоимости самих линий и стоимости электрооборудования, связанных с ними электростанций и высоковольтных подстанций, практически, пропорциональны их рабочим напряжениям. Последнее, собственно, само по себе является очевидным стимулом к применению в электроэнергетике таких линий.
В то же время, применение в электроэнергетике электроустановок высоких и сверхвысоких напряжений поставило перед нею и ряд сложных научно-технических проблем, связанных с созданием для этих электроустановок надежного, технико-экономически обоснованного высоковольтного электрооборудования, обеспечивающего бесперебойную работу электростанций, высоковольтных подстанций и линий электропередачи, а также высоковольтных электроустановок промышленных потребителей электроэнергии. Сложность решения этих проблем заключается в том, что применение в электроустановках высоких и сверхвысоких рабочих напряжений требует создания для электрооборудования этих электроустановок соответствующих изоляционных конструкций (изоляции), а это, в свою очередь, ведет к увеличению габаритов и стоимости электрооборудования, и к снижению его технико-экономических показателей. В связи с этим, в каждом конкретном случае при создании соответствующей изоляции, возникает необходимость в изыскании эффективных технических решений, которые обеспечили бы наилучшее использо