Отключение коротких замыканий. При выполнении ВВ операции «отключение» между контактами возникает электрическая дуга. Возникновение ее между дугогасительными контактами, горение и гашение дуги

Отключение коротких замыканий. При выполнении ВВ операции «отключение» между контактами возникает электрическая дуга. Возникновение ее между дугогасительными контактами, горение и гашение дуги происходят в дугогасительном устройстве (ДУ) ВВ при определенных условиях и зависят как от собственных параметров ВВ (дугогасящая среда, быстродействие, конструкция, контактные материалы, сопловые элементы ДУ, организация взамодействия дугогасящей среды с электрической дугой отключения и т.д.), так и от внешних параметров, связанных с эксплуатацией выключателя (номинальные параметры сети и ее режимы, вид КЗ и т.д.).

Эквивалентная схема для анализа переходных процессов при КЗ «источник питания Г – сеть с индуктивностью L _экв – ДУ – линия с волновым сопротивлением z» представлена на рис. 1.3 (где кривая К ₁₀₀ - КЗ на выводах ВВ (100% I _о.ном), К – КЗ на расстоянии l _к от ДУ ЭВ (неудаленного КЗ -НКЗ, р^* I _о.ном, где р^* = 0,9;0,75;0,6 - нормированная степень неудаленности)).

Рис. 1.3

Целевое применение ВВ в энергосистеме (или энергоустановке) позволяет учитывать ДУ ВВ в данной схеме замещения в виде эквивалентного нелинейного сопротивления межконтактного промежутка а- б. Параметры этого сопротивления определяются характеристиками сети, ДУ, привода ВВ, и гашение электрической дуги отключения 1 в межконтактном промежутке – переходный процесс, при котором изначально малое сопротивление в пределе стремится к бесконечности и на контактах ДУ восстанавливается напряжение сети.

В высоковольтных цепях переменного тока процесс гашения дуги отключения 1 в ДУ связан с переходом тока через нуль, когда в области нуля тока, благодаря активной деионизации межконтактного промежутка, удается увеличить его электрическую прочность и пробивное напряжение выше приложенного переходного восстанавливающегося напряжения (ПВН) к межконтактному промежутку ДУ. На рис. 1.4 показан типичный переходный процесс при отключении КЗ в индуктивной цепи переменного тока высокого напряжения U _и. В момент размыкания дугогасительных контактов РК в ДУ ВВ начинается процесс горения дуги отключения. По мере увеличения межконтактного промежутка (см. рис. 1.4, кривая х) напряжение на дуге U _Д растет, однако после первого перехода тока I через нуль имеется электрический пробой межконтактного промежутка и процесс горения дуги восстанавливается.

Рис. 1.4

При повторном подходе тока к нулю условия для дугогашения улучшились (сопротивление дуги значительно увеличилось в области нуля тока) и произошло гашение дуги с восстановлением напряжения на разомкнутых контактах ДУ в виде восстанавливающегося напряжения U _Е.

Благодаря высоким дугогасящим и электрическим свойствам элегаза после нуля тока, остаточный ток в элегазовых ДУ мал (~ 1-4 А), его длительность ~ 2-6 мкс, тогда как в воздушных ДУ длительность остаточного тока ~ 10-100 мкс, ток ~ 10-100 А.

Переходное восстанавливающееся напряжение. При отключении КЗ на выводах ВВ возникает переходный процесс, в результате которого после погасания дуги на выключатель воздействует переходное восстанавливающееся напряжение (ПВН), обусловленное параметрами сети в месте установки ВВ.

Формы ПВН в реальных сетях обобщены и заданы в виде огибающих (предельных характеристик отражающих жесткость энергосистемы к ВВ), определяемых двумя нормированными параметрами: напряжением u _с и времени его достижения t₃ ( рис.1.5, a, кривая 1) для выключателей на

U _ном≤35 кВ и четырьмя нормированными параметрами: и₁ , u _с, t _1, t₂ (рис. 1.5, б) для выключателей с U _ном ≥ 110 кВ[1]. Нормированные параметры ПВН приведены в приложении 1 (табл.П.1.1.и табл.П.1.2). Из-за влияния емкости со стороны источника питания происходит запаздывание роста ПВН на нормированное время t _d(см. табл.П.1.1,1.2 и кривую 2 на рис.1.5). Примеры реальных ПВН иллюстрируются кривыми 3 (см. рис. 1.5).

Рис. 1.5

Если напряжение на контактах восстанавливается быстрее, чем электрическая прочность межконтактного промежутка, произойдет повторное зажигание дуги в выключателе. Скорость нарастания напряжения на контактах ВВ и максимальное его значение зависят от параметров сети, вида КЗ, тока КЗ и взаимного расположения точки КЗ и ВВ.

между точкой КЗ и ВВ, тем меньше скорость восстановления напряжения, но больше максимальное значение ПВН со стороны линии. В результате наиболее неблагоприятные условия при отключении НКЗ имеются при расстояниях по линии l _к от 0,5 до 6 км от ВВ (см. рис. 1.4).

Начальная скорость ПВН dU/dt (В/мкс) со стороны линии при НКЗ

, (1.3)

где z = 450 Ом –нормированное волновое сопротивление линии (соответствующее линиям с одиночными проводами (L =1,50 мкГн/м; ωL =0,47 Ом/км))[1], dI/dt – скорость подхода тока отключения к нулю, А/мкс, f – частота сети.

Поэтому для ПВН со стороны линии при НКЗ характерна высокая начальная скорость нарастания напряжения на контактах ВВ, которая определяется номинальным током отключения и волновым сопротивлением линии z. ПВН со стороны линии может в несколько раз превысить скорость нарастания ПВН со стороны источника питания. В этом случае значительно возрастает вероятность повторного зажигания электрической дуги отключения вследствие теплового пробоя (в первые микросекунды после нуля тока).

На практике z может быть снижено за счет увеличения расстояния между составляющими в фазе и уменьшения расстояния между распорками в пролетах, фиксирующими конфигурацию проводов, что существенно облегчит условия работы ВВ в электрических сетях при отключении НКЗ [5].

Амплитуда u_m и время первого пика ПВН со стороны линии определяются по формулам [6]:

, , (1.4)

где К_п = 1,6 - нормированный коэффициент первого пика волны ПВН,

Дата добавления: 2015-08-28