Тема 7. Перенапряжения в электрических системах и защита от перенапряжений

Общая характеристика перенапряжений. Классификация перенапряжений. Причины перенапряжений.

Литература:[8].

Внешние перенапряжения. Молния и её действие. Развитие молнии и её параметры. Эквивалентная схема молнии. Грозовая деятельность, её характеристика. Грозопоражаемость электрических объектов. Шаровая молния. Волновые процессы в линиях и в схемах с линиями. Электромагнитные волны на линиях без потерь. Преломление и отражение волн. Анализ практических схем. Многократные отражения волн на линиях. Электромагнитные процессы в многопроводной системе без потерь. Искажение и затухание волн на линиях с потерями. Защита подстанционной изоляции от волн, набегающих с линии электропередачи. Метод эквивалентной волны. Прохождение волны через индуктивность. Прохождение волны мимо емкости.

Литература:[1, с. 208-217]; [2, с. 244-252].

Общая характеристика и основные виды внутренних перенапряжений. Расчетные кратности. Схемы замещения для расчета перенапряжений и их параметры. Влияние способа заземления нейтрали на величину перенапряжений. Повышение напряжений, обусловленное емкостным эффектом. Перенапряжение на конце длинной ненагруженной линии. Влияние реакторов на величины перенапряжений, схемы установки реакторов. Влияние короны на проводах и компенсирующих устройств на величину перенапряжений. Параметрические резонансные явления в длинных линиях. Феррорезонансные явления в электрических установках. Общая характеристика и виды резонансных перенапряжений.

Литература:[1, с. 295-296]; [15, с. 280-289].

Коммутационные перенапряжения в электрических системах. Перенапряжения при включениях линий. Перенапряжения при включении колебательного контура, влияние затухания и момента включения. Статистические характеристики ударных коэффициентов. Возможные перенапряжения при включении линий. Перенапряжения при АПВ. Перенапряжения при отключениях ненагруженных линий и конденсаторов.. Влияние повторных зажиганий дуги. Перенапряжения при отключении ненагруженных трансформаторов и реакторов. Влияние характеристик выключателей с шунтирующими сопротивлениями. Перенапряжения при обрыве тока плавкими вставками.

Литература:[1, с. 300-346].

Перенапряжения при дуговых замыканиях на землю в системах с изолированной нейтралью. Процесс повышения напряжения на здоровых и поврежденных фазах при однофазном дуговом замыкании на землю. Экспериментальные данные о величинах и длительности перенапряжений. Компенсация тока замыкания на землю настроенными индуктивностями. Назначение и основные характеристики дугогасящих аппаратов. Смещение нейтрали при применении дугогасящих катушек.

Литература:[4], [3, с. 219-357].

Ограничение внутренних перенапряжений. Ограничение перенапряжений с помощью выключателей двухступенчатого действия. Ограничение перенапряжений переходного процесса путём управления моментом коммутации.

Литература:[1, с. 336-346]

Защита электроустановок от перенапряжений. Принцип защиты оборудования от перенапряжений. Применение нелинейных ограничителей перенапряжений. Комплексная схема защиты линий электропередач сверхвысокого напряжения от внутренних перенапряжений.

Литература:[1, с. 247-250].

Молниеотводы и заземлители. Защитное действие молниеотводов. Эффективность молниезащиты стержневыми и тросовыми молниеотводами. Заземлители и их характеристики. Назначение рабочего, защитного и грозозащитного заземлителей. Сопротивление заземлителей. Характеристики и электропроводность грунтов. Измерение удельного сопротивления грунта и сопротивления заземлителей. Особенности работы заземлителей при растекании в земле токов молнии. Импульсные коэффициенты заземлителей. Сосредоточенные и протяженные заземлители. Коэффициенты использования заземлителей. Использование различных конструкций в качестве естественных заземлителей. Заземление опор линий электропередачи, заземляющие контуры станций, подстанций и промышленных предприятий.

Литература:[15, с. 366-381].

Защитные искровые промежутки и их характеристики. Трубчатые разрядники и их применение для защиты линий электропередачи. Вентильные разрядники, конструкции и характеристики. Связь защитных свойств вентильных разрядников с режимом заземления нейтрали электрической системы. Ограничители перенапряжений и их характеристики.

Литература:[1, с. 230-247].

Общая характеристика грозопоражаемости воздушных линий электропередачи. Защитный уровень линии и число грозовых отключений линии. Защита линий электропередачи различных номинальных напряжений от атмосферных перенапряжений.

Литература:[1, с. 251-258].

Основные принципы защиты подстанций от атмосферных перенапряжений. Показатель грозозащиты подстанций. Защита подстанционной изоляции от волн, набегающих с линии электропередачи. Защитный подход к подстанции и его роль в ограничении амплитуды и крутизны набегающих импульсов. Защита автотрансформаторов. Защита разземлённой нейтрали трансформаторов. Расчет волновых процессов в схемах подстанций.

Защита электрических машин от атмосферных перенапряжений.

Литература:[15, с. 383-391].

Защита промышленных сооружений от атмосферных перенапряжений.

Методические указания.Перенапряжения в электрической сети могут быть причиной аварийной ситуации. Необходимо знать о причинах возникновения и параметрах перенапряжений (амплитуда, форма, длительность, повторяемость, зона распространения). Особое внимание необходимо обратить на распространение волн в линиях электропередачи и защиту от воздействия молнии. Конструкции молниеотводов и заземлителей необходимо уметь рассчитывать для различных объектов.

При изучении внутренних перенапряжений необходимо обратить внимание на причины возникновения этих перенапряжений, влияние способа заземления нейтрали системы. Используя знания по переходным процессам в электрических сетях, студент должен разобраться в переходных процессах при возникновении внутренних перенапряжений.

Важным вопросом в разделе является изучение способов ограничения внутренних перенапряжений. Применение реакторов, дугогасящих катушек, разрядников, газовых промежутков.

Вопросы для самопроверки

1. Основные принципы защиты ЛЭП и подстанций от прямых ударов молнии.

2. Виды и конструкции молниеотводов ЛЭП, подстанций и производственных зданий.

3. Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода.

4. Расчет зоны защиты двух- и более стержневых молниеотводов.

5. Расчет зоны защиты тросового молниеотвода.

6. Чем определяется и какими показателями характеризуется надёжность молниезащиты?

7. Назначение заземляющих устройств в высоковольтных установках. Виды заземлений.

8. Требования к рабочему и защитному заземлению.

9. Требования к грозозащитному заземлению.

10. Применение переносных заземлений.

11. Расчет распределённых заземлителей с учетом влияния коэффициента импульса и удельного сопротивления грунта.

12. Требования к импульсному сопротивлению опор ЛЭП и конструкции подстанций.