Защита оборудования ВЛ 330–750 кВ от апериодических токов и резонансных перенапряжений

Page 1
background image

Page 2
background image

60

СЕТИ

РОССИИ

в

о

з

д

у

ш

н

ы

е

 Л

Э

П

воздушные ЛЭП

П

рименение

 

колонковых

 

элегазовых

 

выключате

-

лей

 

на

 

воздушных

 

линиях

 

330—750 

кВ

оснащённых

 

шунтирующими

 

реакторами

потре

-

бовало

 

изучения

 

некоторых

 

специ

-

фических

 

особенностей

 

этих

 

ВЛ

 — 

например

наличия

 

в

 

токе

 

линии

 

при

 

её

 

включении

 

под

 

сетевое

 

напряже

-

ние

 

так

 

называемой

 

апериодической

 

составляющей

.

Недооценка

 

опасности

 

апериоди

-

ческой

 

составляющей

 

тока

 

привела

 

к

 

тому

что

 

за

 

последние

 

годы

 

про

-

изошла

 

серия

 

повреждений

 

выклю

-

чателей

 500—750 

кВ

• 

в

 2006 

и

 2007 

годах

 

на

 

ПС

 500 

(1150) 

кВ

 «

Кокшетауская

»;

• 

в

 2007 

году

 

на

 

ПС

 500 (1150) 

кВ

 

«

Алтай

»;

• 

в

 2009 

году

 

на

 

ПС

 500 

кВ

  «

Ага

-

дырь

»;

• 

в

 2011 

году

 

на

 

ПС

 750 

кВ

 «

Ново

-

брянская

».

Сетевые

 

компании

 

не

 

смогли

 

оперативно

 

отреагировать

 

на

 

по

-

вреждения

 2006—2007 

гг

., 

о

 

при

-

чинах

 

которых

 

говорилось

 

в

 

работе

 

[1], 

и

 

с

 

тех

 

пор

 

произошло

 

ещё

 

не

-

сколько

 

повреждений

 (2009, 2011 

г

.). 

Однако

 

в

 

настоящее

 

время

 

ситуация

 

изменилась

 — 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

» 

тре

-

бует

 

при

 

установке

 

или

 

замене

 

вы

-

ключателей

 

обязательного

 

расчёта

 

апериодической

 

составляющей

 

тока

 

и

 

обоснования

 

мероприятий

 

по

 

её

 

ограничению

 

до

 

безопасных

 

уров

-

ней

В

 

частности

в

 2012 

году

 

введе

-

на

 

в

 

действие

  «

Методика

 

расчёта

 

и

 

выбора

 

средств

обеспечивающих

 

отключение

 

элегазовых

 

выключате

-

лей

 

при

 

коммутациях

 

линий

 

электро

-

передачи

 

и

 

сборных

 

шин

оснащён

-

ных

 

шунтирующими

 

реакторами

» [2]. 

Методика

 [2] 

хотя

 

и

 

неудобна

 

для

 

повседневного

 

использования

 

инже

-

нерами

-

проектировщиками

но

тем

 

не

 

менее

позволяет

 

выполнить

 

рас

-

чёты

 

апериодической

 

составляющей

 

тока

 

выключателей

 

для

 

каждой

 

кон

-

кретной

 

линии

 

и

 

выбрать

в

 

случае

 

необходимости

мероприятия

 

по

 

её

 

ограничению

среди

 

которых

 

осна

-

щение

 

выключателей

 

по

 

концам

 

ли

-

нии

 

предвключаемыми

 

резисторами

 

или

 

устройствами

 

управляемой

 

ком

-

мутации

Методика

 

распространяется

 

и

 

на

 

воздушные

 

линии

 

электропереда

-

чи

  (

ВЛ

), 

и

 

на

 

кабельные

Поскольку

 

подавляющее

 

число

 

шунтирующих

 

реакторов

 (

ШР

у

 

нас

 

в

 

стране

 

уста

-

новлено

 

на

 

ВЛ

то

 

далее

 

не

 

будем

 

говорить

 

о

 

кабелях

.

Защита 

оборудования 

ВЛ 330–750 кВ 

от апериодических 

токов и резонансных 

перенапряжений

Михаил ДМИТРИЕВ,

 доцент Санкт-Петербургского политехнического

 университета, к.т.н.


Page 3
background image

61

 6 (33) 2015

К

 

сожалению

на

 

страницах

 [2] 

нет

 

разъяснений

 

относительно

 

резонанс

-

ных

 

перенапряжений

 

в

 

неполнофаз

-

ных

 

режимах

 

питания

 

ВЛ

таких

на

-

пример

как

 

ОАПВ

 [3]. 

Вместе

 

с

 

тем

 

проблема

 

резонансных

 

перенапряже

-

ний

 

и

 

проблема

 

апериодических

 

токов

 

неразрывно

 

связаны

 

друг

 

с

 

другом

так

 

как

 

являются

 

следствием

 

одного

 

и

 

того

 

же

 

правила

 — 

оснащения

 

ВЛ

 

ре

-

акторами

число

 

и

 

мощность

 

которых

 

выбираются

 

на

 

близкую

 

к

 100% 

компенсацию

 

заряд

-

ной

 

мощности

 

ВЛ

.

В

 

статье

 [4] 

достаточно

 

просто

 

и

 

наглядно

 

показа

-

но

что

 

рекомендуемые

 

в

 [2] 

мероприятия

 (

резисто

-

ры

 

и

 

управляемая

 

коммутация

не

 

всегда

 

способны

 

ограничить

 

апериодические

 

токи

 

до

 

безопасных

 

для

 

выключателя

 

значений

Также

 

следует

 

отметить

что

 

известны

 

случаи

когда

 

о

 

необходимости

 

оснащения

 

выключателя

 

ВЛ

 

средствами

 

борьбы

 

с

 

апериодиче

-

скими

 

токами

 

задумывались

 

не

 

до

а

 

после

 

его

 

по

-

купки

монтажа

 

и

 

ввода

 

в

 

эксплуатацию

и

 

это

 

ока

-

зывалось

 

равнозначно

 

замене

 

на

 

новый

Кроме

 

того

не

 

стоит

 

забывать

что

 

зачастую

 

ВЛ

 330—750 

кВ

 

с

 

каждой

 

из

 

двух

 

своих

 

сторон

 

присоединяется

 

к

 

шинам

 

через

 

два

 

выключателя

и

следовательно

мероприятия

 

нужны

 

не

 

для

 

одного

а

 

сразу

 

для

 

не

-

скольких

 

выключателей

.

Прямо

 

скажем

управляемая

 

коммутация

 

и

 

пред

-

включаемые

 

резисторы

 

так

 

и

 

не

 

стали

 

особо

 

успеш

-

ными

 

и

 

привлекательными

 

техническими

 

решения

-

ми

 

даже

 

для

 

борьбы

 

с

 

апериодическими

 

токами

не

 

говоря

 

уже

 

о

 

том

что

 

они

 

в

 

принципе

 

не

 

могут

 

вли

-

ять

 

на

 

уровень

 

резонансных

 

перенапряжений

 

в

 

не

-

полнофазных

 

режимах

 

ВЛ

Учитывая

 

изложенное

было

 

бы

 

неправильно

 

считать

что

 

в

 

настоящее

 

время

 

удалось

 

решить

 

проблемы

 

ВЛ

 330—750 

кВ

 

с

 

реакторами

и

 

что

 

с

 

появлением

 [2] 

можно

 

ставить

 

точку

.

По

 

моему

 

мнению

действующая

 

методика

 [2] 

должна

 

быть

 

взята

 

за

 

основу

 

нового

 

документа

раз

-

работчикам

 

которого

 

предстоит

 

переосмыслить

 

ре

-

зисторы

 

и

 

управляемую

 

коммутацию

а

 

также

 

обя

-

зательно

 

предложить

 

эффективные

 

меры

 

защиты

 

оборудования

 

ВЛ

 

не

 

только

 

от

 

апериодических

 

то

-

ков

но

 

и

 

от

 

резонансных

 

перенапряжений

.

Пока

 

такого

 

документа

 

не

 

создано

приходится

 

делиться

 

соображениями

 

на

 

страницах

 

отраслевых

 

изданий

Если

 

о

 

недостатках

 

предвключаемых

 

рези

-

сторов

 

и

 

управляемой

 

коммутации

 

подробно

 

сказано

 

в

 

статье

 [4], 

то

 

здесь

 

хотелось

 

бы

 

обсудить

 

те

 

меро

-

приятия

которые

 

претендуют

 

на

 

роль

 

универсаль

-

ных

 

решений

 

всех

 

проблем

 

ВЛ

 

с

 

реакторами

.

ВЫБОР

 

МОЩНОСТИ

 

РЕАКТОРОВ

 

И

 

МЕСТ

 

ИХ

 

УСТАНОВКИ

В

 

сетях

 

напряжением

 330—750 

кВ

 

основное

 

на

-

значение

 

ШР

 — 

обеспечение

 

приемлемых

 

напряже

-

ний

 

в

 

режимах

 

малых

 

нагрузок

 (

например

ограниче

-

ние

 

напряжения

 

промышленной

 

частоты

 

в

 

конце

 

ВЛ

 

при

 

её

 

одностороннем

 

питании

 

от

 

сети

), 

а

 

также

 

обе

-

спечение

 

баланса

 

реактивной

 

мощности

На

 

рис

. 1 

показана

 

принципиальная

 

схема

 

элек

-

тропередачи

 330—750 

кВ

где

 

к

 

линии

 

присоединён

 

один

 

шунтирующий

 

реактор

Пунктиром

 

показан

 

ре

-

актор

если

 

бы

 

он

 

был

 

присоединён

 

не

 

к

 

самой

 

линии

а

 

к

 

сборным

 

шинам

 

распределительного

 

устройства

В

 

Методических

 

рекомендациях

 [5] (

п

. 5.37) 

ука

-

зано

что

  «

Мощность

число

 

и

 

размещение

 

шунти

-

рующих

 

реакторов

 

уточняется

 

при

 

проектировании

 

конкретных

 

линий

 

электропередачи

При

 

отсутствии

 

данных

 

степень

 

компенсации

 

зарядной

 

мощности

 

линий

 

следует

 

принимать

 

не

 

менее

 80—100% — 

на

 

ВЛ

 500 

кВ

, 100—110% — 

на

 

ВЛ

 750 

кВ

…». 

Прочитав

 

этот

 

п

. 5.37, 

можно

 

сделать

 

вывод

что

 

сеть

 

лучше

 

проектировать

 

именно

 

со

 100% 

компен

-

сацией

 

зарядной

 

мощности

 

линии

 

индуктивностью

 

ШР

Но

 

из

 

п

. 5.37 

вовсе

 

не

 

следует

что

 

ШР

 

обязатель

-

но

 

надо

 

присоединять

 

к

 

самой

 

линии

а

 

не

 

к

 

сборным

 

шинам

 

концевых

 

распределительных

 

устройств

.

Размещение

 

реакторов

 

на

 

линии

  (

вместо

 

шин

необходимо

прежде

 

всего

для

 

установления

 

при

-

емлемого

 

уровня

 

напряжения

 

на

 

ВЛ

 

в

 

режимах

 

её

 

одностороннего

 

питания

Однако

 

в

 

работах

вы

-

полненных

 

ещё

 

десятки

 

лет

 

назад

было

 

показано

что

 

на

 

ВЛ

 330—750 

кВ

 

длиной

 

менее

 300—400 

км

 

повышение

 

напряжения

 

промышленной

 

частоты

 

на

 

разомкнутом

 

конце

 

при

 

одностороннем

 

питании

 

со

-

ставляет

 

не

 

более

 10—15% 

от

 

наибольшего

 

рабоче

-

го

 

напряжения

 

сети

 (

кратность

 

повышения

 

напряже

-

ния

 1,10—1,15 

о

.

е

.), 

что

 

согласно

 [6] 

допустимо

 

для

 

оборудования

 

по

 

меньшей

 

мере

 

на

 20 

мин

  (

а

 

этого

 

времени

 

вполне

 

достаточно

 

для

 

завершения

 

про

-

цесса

 

синхронизации

 

и

 

замыкания

 

линии

 

в

 

транзит

).

Несмотря

 

на

 

указанные

 

в

 [6] 

допустимые

 

повы

-

шения

 

напряжения

 

с

 

учётом

 

их

 

длительности

неко

-

торые

 

специалисты

 

ошибочно

 

полагают

что

 

реактор

 

на

 

ВЛ

 

надо

 

ставить

 

тогда

когда

 

напряжение

 

про

-

мышленной

 

частоты

 

на

 

её

 

разомкнутом

 

конце

 

даже

 

на

 

немного

 

превзошло

 

наибольшее

 

рабочее

 

напря

-

жение

 

сети

Например

если

 

в

 

расчётах

 

напряжение

 

в

 

конце

 

односторонне

 

питаемой

 

ВЛ

 500 

кВ

 

составит

 

526 

кВ

  (

это

 

на

 1 

кВ

 

превосходит

 

наибольшее

 

рабо

-

чее

 

напряжение

 

для

 

оборудования

 

класса

 500 

кВ

составляющее

 525 

кВ

), 

то

 

такие

 

специалисты

 

уже

 

«

бьют

 

тревогу

» 

и

 

ставят

 

на

 

линии

 

реактор

Отказ

 

от

 

учёта

 

заложенной

 

производителями

 

оборудования

 

сетей

 330—750 

кВ

 

и

 

закреплённой

 

нормативными

 

документами

 

способности

 

выдержи

-

вать

 

временное

 

повышение

 

напряжения

 

сверх

 

наи

-

большего

 

рабочего

 

приводит

 

к

 

тому

что

 

при

 

выборе

 

мест

 

установки

 

реакторов

 

их

 

чаще

 

устанавливают

 

на

 

линии

а

 

не

 

на

 

сборных

 

шинах

Считаю

что

 

такой

 

Рис

. 1. 

Схема

 

электропередачи

 

с

 

реактором

подключённым

 

к

 

линии


Page 4
background image

62

СЕТИ РОССИИ

подход

 

не

 

вполне

 

верен

так

 

как

 

появление

 

реакто

-

ра

 

именно

 

на

 

ВЛ

 (

а

 

не

 

на

 

шинах

является

 

коренной

 

причиной

 

возникновения

 

проблем

 

с

 

апериодически

-

ми

 

токами

 

и

 

резонансными

 

напряжениями

.

Если

 

бы

 

зарядная

 

мощность

 

ВЛ

 

компенсиро

-

валась

 

линейными

 

реакторами

 

не

 

более

 

чем

 

на

 

50—70%, 

а

 

остальная

 

часть

 

зарядной

 

мощности

 

ВЛ

 

компенсировалась

 

бы

 

реакторами

присоединяемы

-

ми

 

не

 

к

 

линии

а

 

к

 

сборным

 

шинам

 

концевых

 

распре

-

делительных

 

устройств

то

 

ВЛ

 

не

 

имели

 

бы

 

проблем

 

с

 

апериодическими

 

токами

 

и

 

резонансными

 

перена

-

пряжениями

Преимущества

 

такого

 

правила

 

выбо

-

ра

 

мест

 

установки

 

ШР

 

подробно

 

описаны

 

в

 [4], 

и

 

в

 

случае

 

его

 

реализации

 

уже

 

не

 

будет

 

требоваться

 

ни

 

расчётов

 

переходных

 

процессов

 

на

 

ВЛ

ни

 

создания

 

каких

-

либо

 

методик

 

вроде

 [2] 

и

 

её

 

новых

 

редакций

РЕЗИСТОРЫ

 

В

 

НЕЙТРАЛИ

 

ШУНТИРУЮЩЕГО

 

РЕАКТОРА

Вместо

 

того

 

чтобы

 

признать

 

нежелательной

 

мас

-

совую

 

установку

 

реакторов

 

на

 

ВЛ

 330—750 

кВ

 

и

 

хотя

 

бы

 

на

 

новых

 

объектах

 

отдавать

 

предпочтение

 

размещению

 

реакторов

 

на

 

шинах

в

 

нашей

 

стране

 

продолжают

 

поиск

 

такого

 

способа

который

 

решил

 

бы

 

проблему

 

апериодических

 

токов

 

и

 

резонансных

 

перенапряжений

 

как

-

то

 

иначе

Тем

 

самым

 

путают

-

ся

 

причина

 

и

 

следствие

и

 

вместо

 

борьбы

 

с

 

причи

-

нами

 

аварий

  (

они

 

заключаются

 

в

 

строительстве

 

и

 

эксплуатации

 

линий

 

с

 

близкой

 

к

 100% 

компенсацией

 

зарядной

 

мощности

 

ВЛ

 

линейными

 

реакторами

мы

 

наблюдаем

 

малоэффективную

 

борьбу

 

с

 

её

 

след

-

ствиями

 (

проявляют

 

себя

 

в

 

виде

 

апериодических

 

то

-

ков

 

и

 

резонансных

 

перенапряжений

).

Одной

 

из

 

попыток

 

создания

 

устройства

 

защиты

 

ВЛ

 

от

 

апериодических

 

токов

 

и

 

резонансных

 

пере

-

напряжений

 

является

 

работа

 [7], 

где

 

описываются

 

конструкция

 

и

 

принцип

 

действия

 

специальных

 

рези

-

сторов

устанавливаемых

 

в

 

нейтрали

 

линейного

 

шун

-

тирующего

 

реактора

Поясним

почему

 

такие

 

резисто

-

ры

 

вряд

 

ли

 

получат

 

у

 

нас

 

широкое

 

распространение

.

Резисторы

установленные

 

параллельно

 

контак

-

там

 

выключателей

 

по

 

концам

 

ВЛ

предназначены

 

для

 

ограничения

 

апериодических

 

токов

 

на

 

ВЛ

 

и

 

бесполез

-

ны

 

для

 

борьбы

 

с

 

резонансными

 

перенапряжениями

 

в

 

неполнофазных

 

режимах

Вместе

 

с

 

тем

резисторы

 

[7], 

установленные

 

на

 

ВЛ

 

в

 

цепи

 

заземления

 (

в

 

ней

-

трали

каждого

 

шунтирующего

 

реактора

входят

 

в

 

контур

 «

линия

-

реактор

» 

и

 

поэтому

на

 

первый

 

взгляд

позволят

 

влиять

 

не

 

только

 

на

 

апериодические

 

токи

но

 

и

 

на

 

резонансные

 

перенапряжения

.

При

 

отсутствии

 

повреждений

 

изоляции

 

линии

 

сумма

 

токов

 

трёх

 

фаз

 

ШР

 

равна

 

нулю

В

 

том

 

числе

 

равна

 

нулю

 

сумма

 

апериодических

 

токов

 

фаз

 

ШР

 

при

 

включении

 

ВЛ

 

под

 

напряжение

Следовательно

 

вариант

 

общего

 

резистора

 (

рис

. 2

а

не

 

будет

 

эффек

-

тивен

ведь

 

в

 

случае

 

ложной

 

работы

 

релейной

 

за

-

щиты

 

ВЛ

 

и

 

формирования

 

команды

 

на

 

быстрое

 

её

 

отключение

 

вслед

 

за

 

включением

такой

 

резистор

 

никак

 

не

 

ограничит

 

апериодические

 

токи

 

выключате

-

лей

 

ВЛ

Поэтому

 

рассматривать

 

надо

 

вариант

 

сразу

 

трёх

 

резисторов

 (

рис

. 2

б

).

Очевидно

что

 

чем

 

выше

 

сопротивление

 

рези

-

стора

тем

 

сильнее

 

его

 

влияние

 

на

 

апериодическую

 

составляющую

 

тока

 

и

 

резонансные

 

перенапряже

-

ния

Но

 

применять

 

резисторы

 

высоких

 

номиналов

 

мешает

 

ограниченная

 

прочность

 

изоляции

 

реактора

 

со

 

стороны

 

его

 

нейтрали

 (

для

 

реактора

 500 

кВ

 

ней

-

траль

 

выполнена

 

на

 35 

кВ

). 

Для

 

реактора

 500 

кВ

 

мощностью

  3

х

60 

МВАр

 

ак

-

тивное

 

сопротивление

 

фазы

 

составляет

 

R

шр

 = 3,1 

Ом

а

 

индуктивное

 

Х

шр

 = 1531 

Ом

При

 

наибольшем

 

ра

-

бочем

 

напряжении

 

сети

 525 

кВ

 

и

 

сопротивлении

 

резистора

 

R = 440 

Ом

 

напряжение

 

промышленной

 

частоты

 

на

 

нейтрали

 

реактора

 

достигнет

 85 

кВ

 — 

значения

отвечающего

 

одноминутному

 

испытатель

-

ному

 

напряжению

 

изоляции

 

нейтрали

 

класса

 35 

кВ

Сопротивление

 

R = 440 

Ом

как

 

может

 

показать

-

ся

является

 

предельным

 

для

 

резисторов

 

в

 

нейтра

-

ли

 

реакторов

 

класса

 500 

кВ

однако

 

на

 

самом

 

деле

 

обоснование

 

предельной

 

величины

 

сопротивления

 

резистора

 

гораздо

 

сложнее

Дело

 

в

 

том

что

 85 

кВ

 — 

это

 

всего

 

лишь

 

одноминутное

 

испытательное

 

на

-

пряжение

 

для

 

изоляции

 

нового

 

оборудования

 

клас

-

са

 

напряжения

 35 

кВ

т

.

е

эта

 

величина

 

имеет

 

мало

 

общего

 

с

 

теми

 

условиями

в

 

которых

 30—40 

лет

 

бу

-

дут

 

работать

 

резисторы

вводимые

 

в

 

работу

 

много

-

кратно

 

за

 

срок

 

эксплуатации

 

линии

но

 

на

 

время

 

не

 

более

 

нескольких

 

секунд

.

По

 

различным

 

соображениям

 

можно

 

полагать

что

 

сопротивление

 

резистора

 

по

 

условиям

 

воздей

-

ствия

 

на

 

изоляцию

 

нейтрали

 

ШР

 

не

 

должно

 

быть

 

более

 300 

Ом

.

В

 

статье

 [7] 

резистор

 

представлен

 

как

 

способ

 

ограничения

 

апериодиче

-

ских

 

токов

однако

 

очевидно

что

 

было

 

бы

 

неплохо

 

путём

 

установки

 

резисторов

 

решить

 

ещё

 

и

 

проблему

 

резонансных

 

перенапряжений

 

в

 

неполнофазных

 

ре

-

жимах

  (

ОАПВ

 

и

 

другие

). 

Покажем

что

 

резистор

 

не

 

способен

 

решить

 

проблему

 

перенапряжений

Это

 

происходит

 

из

-

за

 

противоречий

 

в

 

логике

 

его

 

работы

 

в

 

циклах

 

ТАПВ

 

и

 

ОАПВ

Цикл

 

трёхфазного

 

АПВ

Пусть

 

в

 

схеме

 

рис

. 1 

имел

 

место

 

нор

-

мальный

 

режим

 

работы

но

 

на

 

линии

 

Рис

. 2. 

Варианты

 

заземления

 

нейтрали

 

шунтирующих

 

реакторов

 

на

 

ВЛ

а

 — 

через

 

общий

 

резистор

 

 

б

 — 

через

 

три

 

резистора


Page 5
background image

63

 6 (33) 2015

возникло

 

однофазное

 

короткое

 

замыкание

Если

 

короткое

 

замы

-

кание

 

возникло

 

вблизи

 

от

 

пере

-

хода

 

через

 

ноль

 

синусоиды

 

сете

-

вого

 

напряжения

то

 

в

 

элементах

 

схемы

 

появятся

 

апериодические

 

токи

Они

 

будут

:

• 

в

 

токе

 

короткого

 

замыкания

 

и

 

токе

 

выключателя

 

линии

 

(

рис

. 3

а

);

• 

в

 

токе

 

фазы

 

ШР

одноимённой

 

с

 

повреждённой

 

фазой

 

линии

 

(

рис

. 3

б

).

В

 

токе

 

выключателя

 

ВЛ

кроме

 

апериодической

 

составляющей

 

тока

 

короткого

 

замыкания

есть

 

периодическая

 

составляющая

 

(

рис

. 3

а

), 

протекающая

 

под

 

дей

-

ствием

 

напряжения

 

промышлен

-

ной

 

частоты

 

сети

Поэтому

 

кри

-

вая

 

тока

 

выключателей

 

ВЛ

 

имеет

 

в

 

отдельные

 

моменты

 

времени

 

нулевые

 

значения

и

 

выключате

-

ли

 

ВЛ

 

не

 

будут

 

иметь

 

трудностей

 

с

 

отключением

 

от

 

сети

 

аварийной

 

фазы

 

ВЛ

.

В

 

токе

 

же

 

ШР

как

 

это

 

показа

-

но

 

на

 

рис

. 3

б

в

 

отличие

 

от

 

тока

 

выключателя

 

ВЛ

периодическая

 

составляющая

 

отсутствует

по

-

скольку

 

фаза

 

реактора

 

оказалась

 

шунтирована

 

местом

 

короткого

 

замыкания

и

 

напряжение

 

сети

 

уже

 

не

 

вызывает

 

в

 

реакторе

 

пе

-

ременного

 

тока

 

промышленной

 

частоты

Это

 

значит

что

 

в

 

токе

 

реактора

 

есть

 

лишь

 

апериодиче

-

ский

 

ток

который

 

замыкается

 

по

 

контуру

  «

ШР

 — 

линия

 — 

место

 

КЗ

 — 

земля

 — 

ШР

» (

рис

. 1), 

и

 

бу

-

дет

 

протекать

 

в

 

этом

 

контуре

 

даже

 

некоторое

 

время

 

после

 

отключения

 

линии

 

от

 

сети

пока

 

апериодиче

-

ский

 

ток

 

не

 

затухнет

 

или

 

пока

 

не

 

погаснет

 

дуга

 

в

 

ме

-

сте

 

повреждения

Следует

 

отметить

что

 

форма

 

тока

 

реактора

 

(

рис

. 3

б

не

 

зависит

 

от

 

длины

 

ВЛ

 

и

 

коэффициента

 

компенсации

 

её

 

зарядной

 

мощности

.

Поскольку

 

до

 

попытки

 

подачи

 

напряжения

 

на

 

ли

-

нию

 

в

 

цикле

 

АПВ

 

резисторы

 

в

 

нейтрали

 

ШР

 

должны

 

быть

 

введены

 

в

 

работу

 

путём

 

их

 

дешунтирования

 

(

чтобы

 

влиять

 

на

 

апериодический

 

ток

 

ВЛ

 

в

 

момент

 

её

 

включения

), 

то

 

выключателю

 

В

R

 

во

 

время

 

размы

-

кания

 

своих

 

контактов

 

придётся

 

гасить

 

дугу

 

апери

-

одического

 

тока

протекающего

 

через

 

ШР

величина

 

которого

 

может

 

достигать

 200—300 

А

  (

рис

. 3

б

). 

Ва

-

куумный

 

или

 

элегазовый

 

выключатели

 35 

кВ

 

вряд

 

ли

 

справятся

 

с

 

этой

 

задачей

Единственная

 

возможность

 

снизить

 

риск

 

отказа

 

резисторного

 

выключателя

 

В

R

 — 

это

 

дешунтировать

 

резистор

 

не

 

в

 

начале

 

паузы

 

ТАПВ

когда

 

апериодиче

-

ский

 

ток

 

реактора

 

значителен

а

 

в

 

конце

 

паузы

 

ТАПВ

когда

 

апериодический

 

ток

 

реактора

 

уже

 

достаточно

 

затух

 

или

 

вовсе

 

пропал

 

из

-

за

 

самоустранения

 

корот

-

кого

 

замыкания

 

на

 

ВЛ

 

и

 

связанного

 

с

 

ним

 

контура

 

для

 

протекания

 

апериодического

 

тока

Видимо

риск

 

отказа

 

выключателя

 35 

кВ

 — 

это

 

одна

 

из

 

причин

по

 

которой

 

разработчики

 

резисторной

 

установки

 

дешун

-

тируют

 

резистор

 

не

 

сразу

 

после

 

отключения

 

ВЛ

а

 

только

 

непосредственно

 

перед

 

подачей

 

напряжения

 

на

 

ВЛ

 

от

 

сети

 — 

за

 0,2 

сек

 

до

 

подачи

 (

в

 

частности

за

 

0,2 

сек

 

до

 

конца

 

паузы

 

ТАПВ

).

Цикл

 

однофазного

 

АПВ

Известно

 [3], 

что

 

если

 

апериодические

 

токи

 

пред

-

ставляют

 

наибольшую

 

опасность

 

для

 

выключателей

 

ВЛ

 

при

 

коэффициенте

 

компенсации

 

зарядной

 

мощ

-

ности

равном

 1,0, 

то

 

наиболее

 

опасные

 

резонанс

-

ные

 

перенапряжения

 

в

 

цикле

 

ОАПВ

 

возникают

 

при

 

компенсации

 

около

 0,9 

о

.

е

Если

 

коэффициент

 1,0 

для

 

типовой

 

ВЛ

 500 

кВ

 

с

 

одним

 

реактором

 

достига

-

ется

 

при

 

длине

 

около

 175 

км

то

 

коэффициент

 0,9 — 

при

 

длине

 

около

 200 

км

Именно

 

такой

 

рассмотрена

 

длина

 

ВЛ

 500 

кВ

для

 

которой

 

на

 

рис

. 4 

показано

 

на

-

пряжение

 

аварийной

 

фазы

 

в

 

цикле

 

ОАПВ

.

Рис

. 3.

Ток

 

выключателя

 

ВЛ

 (

а

и

 

ток

 

реактора

 

ВЛ

 (

б

при

 

коротком

 

замыкании

 

на

 

ВЛ

возникшем

 

в

 

момент

 

времени

 0,02 

секунды

 (

схема

 

рис

. 1)


Page 6
background image

64

СЕТИ РОССИИ

При

 

ОАПВ

  (

это

 

частный

 

случай

 

неполнофазного

 

режима

), 

так

 

же

 

как

 

и

 

при

 

ТАПВ

выключателю

 

В

R

 

резистора

 

для

 

ввода

 

его

 

в

 

работу

 

может

 

потребо

-

ваться

 

гасить

 

дугу

 

апериодического

 

тока

 

реактора

Из

-

за

 

риска

 

повредить

 

выключатель

 

резистора

его

 

коммутацию

 

и

 

ввод

 

в

 

работу

 

надо

 

было

 

бы

 

произво

-

дить

 

в

 

конце

 

паузы

 

ОАПВ

непосредственно

 

перед

 

подачей

 

на

 

ВЛ

 

напряжения

Однако

 

в

 

таком

 

случае

 

резистор

 

на

 

протяжении

 

всей

 

паузы

 

ОАПВ

 

был

 

бы

 

зашунтирован

 

выключателем

 

В

R

  

и

 

никак

 

не

 

мог

 

бы

 

принять

 

участие

 

в

 

ограничении

 

резонансных

 

перена

-

пряжений

которые

 

появляются

 

в

 

паузу

 

ОАПВ

 

после

 

гашения

 

дуги

 (

случай

 «R 

нет

» 

на

 

рис

. 4). 

Согласно

 

рис

. 4 

гашение

 

дуги

 

произошло

 

в

 

самом

 

начале

 

паузы

 

ОАПВ

и

 

на

 

ВЛ

 

стали

 

развиваться

 

ре

-

зонансные

 

перенапряжения

 «

фаза

-

земля

». 

Если

 

бы

 

резистор

 

не

 

успели

 

ввести

 

в

 

работу

 (

дешунтировать

в

 

самом

 

начале

 

паузы

 

ОАПВ

то

 

тогда

 

перенапряже

-

ния

 

продолжили

 

бы

 

развиваться

 

и

 

могли

 

повредить

 

оборудование

C

равнение

 

циклов

 

ТАПВ

 

и

 

ОАПВ

При

 

коротких

 

замыканиях

 

на

 

линии

 

перед

 

АПВ

 

требуется

 

ввод

 

в

 

работу

 

резисторов

 

в

 

нейтрали

 

ШР

но

 

их

 

дешунтирование

 

может

 

не

 

состояться

 

из

-

за

 

наличия

 

в

 

токе

 

реактора

 

апериодической

 

составля

-

ющей

 

и

 

невозможности

 

гашения

 

дуги

 

этого

 

тока

 

ре

-

зисторным

 

выключателем

 

В

R

По

 

этой

 

причине

 

при

 

ТАПВ

 

и

 

ОАПВ

 

вводить

 

в

 

работу

 

резисторы

 

надо

 

в

 

самом

 

конце

 

бестоковой

 

паузы

однако

 

при

 

ОАПВ

 

это

 

исключит

 

какое

-

либо

 

влияние

 

резистора

 

на

 

резо

-

нансные

 

перенапряжения

 

в

 

течение

 

всей

 

бестоковой

 

паузы

.

Также

 

можно

 

показать

что

 

если

 

каким

-

то

 

образом

 

удастся

 

научиться

 

вводить

 

резисторы

 

в

 

работу

не

 

дожидаясь

 

конца

 

ОАПВ

то

 

в

 

этом

 

случае

 

проявится

 

иная

 

проблема

 — 

недостаточная

 

энергоёмкость

 

ре

-

зисторов

особенно

 

при

 

запуске

 

в

 

течение

 

суток

 

сра

-

зу

 

нескольких

 

ОАПВ

 

за

 

время

недостаточное

 

для

 

полного

 

остывания

 

резисторов

  (

для

 

их

 

остывания

 

нужны

 

несколько

 

часов

).

КОММУТАЦИИ

 

РЕАКТОРА

В

 

настоящее

 

время

 

для

 

борьбы

 

с

 

апериодически

-

ми

 

токами

 

предлагаются

 

следующие

 

мероприятия

:

• 

оснащение

 

выключателей

 

ВЛ

 

предвключаемыми

 

резисторами

;

• 

оснащение

 

выключателя

 

ВЛ

 

устройством

 

управ

-

ляемой

 

коммутации

;

• 

размещение

 

резисторной

 

установки

 

в

 

нейтрали

 

шунтирующего

 

реактора

.

Было

 

показано

что

 

эти

 

мероприятия

 

не

 

годятся

 

для

 

ограничения

 

резонансных

 

перенапряжений

а

 

значит

 — 

не

 

способны

 

решить

 

всех

 

проблем

 

реак

-

тированных

 

ВЛ

Поэтому

 

надо

 

продолжать

 

изучение

 

мероприятий

 

по

 

ограничению

 

апериодических

 

токов

 

и

 

резонансных

 

перенапряжений

.

Пока

 

не

 

приходится

 

рассчитывать

 

на

 

то

что

 

про

-

изойдёт

 

массовый

 

перенос

 

реакторов

 

с

 

ВЛ

 

на

 

шины

особенно