Теоретические основы 2

Импульсные перенапряжения довольно часто возникают в энергосистеме. Их появление связано с воздействиями токов молний, коммутациями.

Импульсное воздействие можно описать в виде суммы гармонических составляющих, каждая из которых обладает определенной амплитудой. Таким образом, можно ввести понятие о спектре частот воздействия. Перечисленные выше виды перенапряжений обладают высокочастотным спектром, т.е. основные частоты для них – десятки и сотни килогерц, мегагерцы.

На таких частотах схема замещения оборудования может быть упрощена. Так, при высокочастотном воздействии, индуктивное сопротивление резко возрастает. В результате при проведении экспериментов с подачей импульсов напряжения, оборудование ведет себя как емкость. В случае воздействия грозовых перенапряжений, длина импульса которых составляет десятки или сотни микросекунд, индуктивная составляющая в схеме замещения в большинстве случаев не успевает проявить себя.

В RC схеме при любых источниках воздействия происходят следующие процессы: заряд или разряд емкости, выделение энергии на активном сопротивлении. Исходя из этих соображений, следует интерпретировать все полученные зависимости и отразить их в выводах.

При постоянном воздействии заряд емкости растет от нуля до некоторого значения согласно выражению:

,

где τ – постоянная времени цепи. В нашем случае она равна произведению величины активного сопротивления на емкость (нетрудно убедиться, что полученная величина имеет размерность времени). Зная ведичину τ можно предсказать время заряда (или разряда) емкости, объяснить полученные зависимости и даже проверить результаты первой лабораторной работы.

Теоретические основы 3

Для относительно коротких ВЛ в режимах, близких к установившемуся, можно использовать схему замещения, основанную на теории цепей.

Что значит короткая? В энергосистеме России применяется переменное напряжение частоты 50 Гц (промышленная частота). То есть за 1 секунду осциллограф зафиксирует в любом месте энергосистемы около 50 периодов синусоиды напряжения. За четверть периода (0,005 с) напряжение изменяется от 0 до амплитудного значения. Чтобы зафиксировать это изменение в расчетах необходимо применять шаг на порядок меньший этого времени. Например – 5·10^-4 c. Скорость распространения сигнала вдоль проводов ВЛ равна скорости света. Соответственно за шаг расчета по времени сигнал сможет пройти около 150 км. То есть в пределах одного шага расчета по времени для ВЛ около 150 км длиной не будет заметен эффект распространения сигнала по ВЛ, вызванный конечной скоростью распространения. Практически это выражается в следующем: два осциллографа, установленные на концах ВЛ будут показывать одну и ту же картину (с учетом потерь). Теория цепей как раз и построена на допущении о бесконечной скорости передачи сигнала по схеме, когда все элементы сети являются сосредоточенными. Для ВЛ большей длины, осциллограф в конце ВЛ будет показывать картину, подобную первой, но с запаздыванием, т.е. сигнал будет иметь другую фазу. В этом случае можно говорить о применении для расчета теории длинных линий и о линии, как системе с распределенными параметрами.

Итак, на то, можно ли линию моделировать сосредоточенными элементами, влияют:

1. Вид сигнала.

2. Скорость распространения сигнала (для кабельных линий меньше, из-за того что диэлектрическая проницаемости изоляции кабеля выше, чем у воздуха).

3. Длина линии.

По окончанию курса Вы должны будете определять, какие системы являются сосредоточенными, а какие распределенными.

Одной из стандартных схем замещения коротких ВЛ является
«П-образная» схема, образованная продольным сопротивлением активно- индуктивного характера и поперечным – емкостного (рис.3.1). Причем емкость ВЛ поделена пополам.

Рис. 3.1 Схема замещения короткой линии

Активное сопротивление описывает процессы нагрева проводов ВЛ (тепловые потери), индуктивное – процессы накопления энергии в магнитном поле, емкость – процессы накопления энергии в электрическом поле ВЛ.

В задании указано номинальное напряжение сети U _ном или класс напряжения. Это напряжение является линейным действующим. В РФ применяются следующие классы напряжений: 6,10,20 кВ – распределительные сети потребителей (городские сети), 35,110,220 – сети глубокого ввода крупных предприятий, городские сети, 330,500,750 – магистральные электрические сети, обеспечивающие перетоки мощности между энергосистемами разных регионов и выдачу мощности крупных станций.

ВЛ может работать в трех режимах: холостого хода (ХХ), работа на нагрузку и короткого замыкания (КЗ). При переходе от первого к третьему сопротивление нагрузки снижается от бесконечности до величины сопротивления заземляющего устройства в точке КЗ (доли Ом). При этом ток в конце ВЛ, соответственно, растет от 0 до величины тока КЗ (десятки кА для сетей 110 кВ и выше).

В зависимости от режима значимость различных элементов схемы замещения изменяется, какими-то из них иногда пренебрегают. Режим КЗ характеризуется большими токами, а значит, большим влиянием магнитного поля ВЛ или большим влиянием на процессы индуктивного сопротивления. В режиме ХХ – ток мал, на первый план выходят процессы накопления заряда (процессы в электрическом поле). Отсюда рост влияния емкости, что выражается в росте на конце ВЛ напряжения (подобно току при КЗ). При работе на нагрузку, которая часто имеет активно-индуктивный характер (трансформаторы), доминирование тех или иных процессов зависит от величины ее сопротивления.

Дата добавления: 2015-11-26