4. Внутренние перенапряжения

Внутренние перенапряжения возникают вследствие перераспределения электромагнитной энергии, накопленной в индуктивностях и емкостях, причем безразлично сосредоточенные или распределенные это элементы. Это перераспределение происходит при изменении работы схемы, как в нормальном режиме – включение и отключение элементов, так и в аварийном – короткое замыкания, обрыв провода и т.д. Внутренние перенапряжения также называются коммутационными.

а)

б)

в)

г)

д)

Рис.1

Внутренние перенапряжения связаны с образованием в схемах сложных по форме, чаще всего колебательных перенапряжений с амплитудами порядка 45 значительной длительности до сек, что вызывает пробои изоляции и тяжелые аварии.

4.1. Перенапряжения при отключении линии на холостом ходу.

Линия на холостом ходу длиной с волновым сопротивлением отключается от источника бесконечной мощности с напряжением . Обычно такое отключение производится, когда ток проходит через 0 и на линии , предположим .

Через 0,5 периода после отключения напряжения источника будет + , разность потенциалов на контактах выключателя 2 , произойдет пробой контактного промежутка и загорится повторная дуга (б).

Линия будет перезаряжаться, на ней будет устанавливаться + , т.е. по линии пойдет волна напряжения с амплитудой 2 и волна тока .

Дойдя до конца линии, волна напряжения отразится с удвоением амплитуды и пойдет обратно в сторону выключателя, на линии будет устанавливаться напряжение (в).

Волна тока отражается с обратным знаком, т.е. по линии идет ток .

В начале линии +3 , а на выводах генератора сменится полярность напряжения до - , т.е. разность потенциалов на контактах выключателя 4 и возможно новое повторное зажигание дуги, после которого на линии будет устанавливаться напряжение , т.е. по ней пойдет волна (г). Отраженная волна вернется к выключателю (д).

Теоретически в линии без потерь можно получить сколь угодно большое напряжение. В реальных линиях происходит затухание волны и более двух повторных зажиганий дуги не бывает, но и в этом случае

.

Из-за сложности теоретического расчета такие перенапряжения обычно изучаются на модели.

Рис.2

Такие перенапряжения современная изоляция выдерживает. Но они приводят к ускоренному старению изоляции.

В качестве мер борьбы с перенапряжениями можно предложить:

1. Не отключать ЛЭП на холостом ходу.

2. Применять быстродействующие выключатели, уменьшающие вероятность повторного зажигания дуги.

3. Применение сдвоенных выключателей ,

которые позволяют ограничить перенапряжение до 2,5 .

4. Применение ограничителей перенапряжения

Ограничители перенапряжения – весьма эффективное современное средство по ограничению перенапряжений до безопасной величины. Их применение ограничивается длительностью прохождения тока , где

С- емкость линии  1 мкФ на 100 км

- сопротивление ограничителя перенапряжения  100 Ом,

т.е.  = 100 мкс/100 км ЛЭП

4.2. Отключение батарей конденсаторов.

К

Рис.3

онденсаторы большой емкости применяются для улучшения коэффициента мощности, регулирования напряжения, повышения пропускной способности линии, емкость батарей может достигать сотен микрофарад.

При отключении больших емкостей возникают перенапряжения, аналогичные тем, что и при отключении линий на холостом ходу. Схема замещения показана на рис.3., где - собственная индуктивность генератора.

Частота возникающих колебаний определяется собственной частотой колебательного контура

,

при = Фарады, Генри

[Гц]