33. Феррорезонансные явления в электрических установках.

Феррорезонансные перенапряжения возникают в элект­ропередаче, когда в силу различных причин происходит насыщение магнитопроводов электрических машин и транс­форматоров.

Возникают в схемах с элементами с нелинейной характеристикой намагничивания. Ток намагничивания трансформатора находится в пределах

При номинальном напряжении ток намагничивания не превышает 2—4 % номинального тока трансформатора, а при увеличении напряжения выше номинального резко воз­растает, достигая значения номинального тока.

При повышении напряжения ток резко возрастает. При этом искажается форма кривой тока и напряжения за счет высших гармонических. Несинусоидальный ток намагничивания создает несинусоидальное падение напряжения на элементах схемы. Перенапряжения возникают, если сопротивление схемы относительно магнитного шунта трансформатора носит ёмкостный характер, то возникает перенапряжение. При этом, гармонический резонанс – это резонанс на промышленной частоте, негармониический – на высший и низших гармониках.

Многие конкретные случаи возникновения феррорезонансных перенапряжений можно проанализировать на ос­нове простейшего феррорезонансного контура, состоящего из емкости, нелинейной индуктивности и активного сопро­тивления, присоединенного к источнику синусоидального напряжения (рис. 29.15). Нелинейная характеристика за­висимости амплитуды основной гармоники тока от ампли­туды напряжения промышленной частоты обычно задается графически.

, ,

При r=0 эллипс превращается в две параллельные прямые, параллельные оси тока.

Точки пересечения данной кривой характеристикой U_L=f (I) дают состояние равновесия схемы.

В точке «а» из рис. 29.16 напряжение на емкости больше чем напряжение на индуктивности на величину ЭДС. В схеме протекает емкостный ток, соответственно режим называться будет емкостным. В точках «б» и в напряжение на индуктивности больше напряжения на емкости. Ток имеет индуктивный характер, соответственно режим схемы индуктивный. Если для точки а произойдет малое увеличение тока, то напряжение на емкости увеличится быстрее чем на индуктивности. Возникает напряжение небаланса, которое равно:(I/С)- U_L E, т.е. напряжение источника не хватает для поддержания приращения тока. Ну и точка возвращается в исходный режим (точка «а»). Такой режим называется устойчивый.

Для точки «б» напряжение индуктивности растет быстрее чем на емкости. Поэтому уравнение напряжения небаланса равно: U_L-(I/С)  Е , так же возникает дефицит напряжения. Режим устойчивый.

Для точки в напряжение на емкости растет быстрее чем на индуктивности и суммарное падение напряжения на элементах схемы будет покрываться напряжением источника.

U_L-(I/С)  Е

При E>_Екр происходит феррорезонансный скачок. При происходит обратный переход от ёмкостного режима к индуктивному. Такие скачки приводят к феррорезонансным перенапряжениям.

34. Ограничение внутренних перенапряжений.

1) Схемные мероприятия

2) Ограничение амплитуд установившихся напряжений

3) Ограничение перенапряжений только переходного процесса

4) ограничение длительности

Для первого

Это установка пониженных коэффициентов трансформации; ограничение числа работающих генераторов; использование ШР и СН; вынос измерительных ТН на линию.

Применение схем без выключателей на стороне ВН, применяется схема без инерционного включения реактора.

Для второго

Вынос ТН на линию. Ограничивает вероятность повторных зажиганий при отключении ненагруженных линий.

Эффект ТН на быстром саморазряде линии через активное сопротивление обмоток . Это возможно при отсутствии реакторов на линии. Применение схем без выключателей на стороне ВН исключает режимы с разомкнутой на конце линии, т.к. нагрузка отключается на стороне ВН и СН.

В конце линии остается включенным ненагруженный трансформатор.

Именно нелинейная характеристика трансформатора ограничивает повышение напряжения основной гармоники 50 Гц.

Недостаток: При перенапряжениях от высших гармоник возможно повреждение трансформатора. Поэтому данный способ используется для

U ≤ 330 кВ.

Для третьего

Применяют 2 способа защиты от коммутационных перенапряжений:

А) Применение вентильных разрядников с повышенной пропускной способностью

Б) Применение специальных выключателей:

• Управление моментов включения при минимальной разности потенциалов на контактах выключателя

• Применение выключателя 2-х ступенчатого действия с шунтирующими резисторами

При включении замыкаются сначала вспомогательные контакты 2, т.е. в цепь включается R_Ш. Затем с выдержкой времени замыкаются главные контакты 1. При отключении порядок обратный.

Из-за наличия R_Ш полный рабочий ток не проходит через контакты 2. Поэтому они выполняются облегченными.

Недостаток: В отключенном положении на главные контакты 1 прикладывается полная разность напряжений между источником и объектом.

Плюс ШР: Демпфирование свободных колебаний; уменьшение остаточного заряда на линии при отключении ненагруженной линии.

Если линия включается к источнику через активное сопротивление резистора которое равно волновому сопротивлению линии

R_Ш=Z_C=.

то колебательный процесс отсутствует из-за отсутствия отражений волн от начала линии.

R_Ш=Z_C – условие о периодичности системы. R_Ш=200-400 волн.

При отключении ненагруженной линии с помощью R_Ш достигается снижение востанавливающегося напряжения на главных контактах.