Коммутационные перенапряжения

Тема 1.3

Коммутационные перенапряжения

Коммутационные перенапряжения (рис.1) возникают при всевозможных быстрых изменениях режимов работы сети. Они происходят вследствие работы коммутационных аппаратов (включение и отключение элементов сети), пробоях изоляции (в том числе при повторных зажиганиях дуги), а также при резком изменении параметров нелинейных элементов.

Перенапряжения при отключении линий возникают вследствие переходного процесса от предшествующего нормального или аварийного режима к квазистационарному режиму односторонне включенной линии, а также при отключении последней выключателем, допускающим повторные зажигания дуги. Каждое зажигание сопровождается колебательным процессом перезаряда емкости линии.

Перенапряжения наблюдаются и на поврежденной фазе при отключении короткого замыкания в сети. Опасные, но сравнительно редкие перенапряжения возможны при разрывах передачи, когда линия отключается во время асинхронного хода энергосистем. Наличие устройств продольной компенсации приводит к дополнительному повышению этих перенапряжений.

Рис.1 Классификация коммутационных перенапряжений.

Перенапряжения при отключении конденсаторных батарей появляются вследствие повторных зажиганий дуги в выключателе. Они аналогичны перенапряжениям, возникающим при отключении линий.

Перенапряжения при включении индуктивных элементов сети (электрических машин, ненагруженных трансформаторов, реакторов) возникают вследствие колебательного заряда емкостей обмоток и других элементов (например, кабелей). Разброс моментов включения разных фаз и наличие обмотки, включенной треугольником, способствуют увеличению перенапряжений вследствие ненулевых начальных условий при включении второй и третьей фаз.

Перенапряжения при отключении индуктивных элементов сети наблюдаются при быстром принудительном уменьшении (“обрыве”) тока дуги в выключателе. Энергия магнитного поля индуктивности переходит в энергию электрического поля емкости отключенной обмотки. Возникающие при этом перенапряжения зависят от мгновенного значения и скорости изменения тока в выключателе в момент его обрыва, параметров схемы и характеристики намагничивания индуктивного элемента.

Перенапряжения при дуговых замыканиях на землю имеют место вследствие неустойчивого горения (погасания и повторного зажигания) дуги однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью. Наибольшие перенапряжения отмечаются на здоровых фазах. Перенапряжения зависят от моментов повторного зажигания и погасания дуги.