Коммутационные перенапряжения и защита от них автономных электроэнергетических систем напряжением до 1 кВ

• Автор: Влащицкий, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 188 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ЗАДАЧИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОГРАНИЧЕНИЯ УРОВНЕЙ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В АВТОНОМНЫХ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ.

1.1 Описание объекта исследований.

1.2 Состояние задачи определения параметров коммутационных перенапряжений

1.2.1 Условия возникновения и распространения коммутационных перенапряжений

1.2.2 Коммутационные перенапряжения при отключении тока автоматическим выключателем с дугогасительной решеткой

1.2.3 Коммутационные перенапряжения при срабатывании

предохранителей.

1.3 Современные устройства защиты от импульсных перенапряжений для применения в силовых распределительных системах напряжением
до 1 кВ.
1.4 Выводы
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ.
2.1 Математическая модель для расчета коммутационных
перенапряжений при отключении электрической цепи автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой
2.1.1 Общие положения.
2.1.2 Коммутационные перенапряжения при отключении
автоматическим выключателем активноиндуктивной цепи
2.1.3 Коммутационные перенапряжения при отключении
автоматическим выключателем индуктивноемкостной цепи в случае малых токов среза.
2.1.4 Срез тока при наличии активной нагрузки, шунтирующей электрическую дугу отключения.
2.1.5 Коммутационные перенапряжения при отключении автоматическим выключателем индуктивноемкостной цепи в случае больших токов среза.
2.2 Математическая модель для расчета коммутационных перенапряжений при срабатывании предохранителя с наполнителем
2.3 Результаты исследований коммутационных перенапряжений при отключении цепей автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой, проведенные на экспериментальных установках.
2.4 Результаты исследований коммутационных перенапряжений при срабатывании предохранителей с наполнителем, проведенные на экспериментальных установках
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ.
3.1 Определение параметров коммутационных перенапряжений при отключении электрических цепей силовыми полупроводниковыми ключами и другими аппаратами с бездуговой коммутацией.
3.2 Разработка методики расчета параметров коммутационных перенапряжений при отключении электрических цепей автоматическими выключателями.
3.2.1 Параметры коммутационных перенапряжений при отключении автоматическими выключателями активноиндуктивных цепей.
3.2.2 Параметры коммутационных перенапряжений при отключении
автоматическими выключателями индуктивноемкостных цепей
3.3 Разработка методики расчета параметров коммутационных
перенапряжений при срабатывании предохранителей
3.4 Оценка возможных параметров коммутационных перенапряжений при отключении электрических цепей автоматическими выключателями
и при срабатывании предохранителей
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ТРЕБУЕМЫХ ХАРАКТЕРИСТИК.
4.1 Общие положения
4.2 Разработка комбинированных устройств поглощающего типа для защиты от импульсных перенапряжений.
4.2.1 Описание принципа действия комбинированного устройства защиты от импульсных перенапряжений.
4.2.2 Определение параметров элементов комбинированного устройства защиты от импульсных перенапряжений.
4.3 Обоснование характеристик типоряда комбинированных устройств защиты от импульсных перенапряжений.
4.4 Разработка экспериментального образца комбинированного устройства защиты от импульсных перенапряжений
4.5 Методика выбора комбинированных устройств защиты от импульсных перенапряжений.
4.6 Разработка схемы защиты от внешних импульсных перенапряжений автономных объектов на примере автоматизированной системы контроля изоляции маслонаполненных трансформаторов тока 0кВ
4.7 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Однако в настоящее время только рассматривается вопрос о возможности применения этих сверхбыстродействующих токоограничивающих коммутационных аппаратов в автономных ЭЭС. Эти аппараты также шунтируют варисторами для ограничения перенапряжений. В случае отключения выключателями индуктивной нагрузки могут создаться условия, когда дуга гаснет при подходе тока к нулю 3 . Ток, проходящий по индуктивности в момент погасания дуги, является током среза. Е ЭДС источника питания. Исследования явления среза тока проводились для высоковольтных выключателей переменного тока. Чаще всего срез тока объясняется нестабильностью дуги при малых токах 4 6, . Стабильность дуги при малых токах определяется материалом контактов, условиями и средой дугогашения, а также электрическими параметрами отключаемой нагрузки. Кроме того, дуга может существовать только при токах, превышающих минимальный ток поддержания дуги от 0,1 до 1 А , так как при меньших токах электрический разряд между контактами выключателя переходит в стадию тлеющего разряда. ША среднее время жизни дуги с током , А и В константы. В других работах говорится о том, что срез тока появляется в результате того, что в дуге протекает сумма синусоидального тока промышленной частоты и высокочастотного тока колебаний, обусловленных емкостями и индуктивностями отключаемой цепи. Срез тока в этом случае происходит в момент перехода через нуль суммарного тока дуги. Таким образом, в настоящее время не существует общепринятой теории процесса среза тока. Поэтому влияние отдельных факторов на значение тока среза определяется преимущественно экспериментальным путем. О влиянии электрических параметров отключаемой нагрузки на величину тока среза указывается в работах , . В приводится экспериментально полученная для воздушного выключателя зависимость тока среза от емкости отключаемой нагрузки. С5 емкость отключаемой цепи относительно контактов выключателя Я постоянная, зависящая от среды дугогашения Д 8. Л . После среза тока возможно возникновение повторного зажигания дуги, если восстанавливающееся напряжение превысит восстанавливающуюся электрическую прочность промежутка между контактами выключателя 3, . Процессы среза и последующие повторные зажигания мохт повториться несколько раз, пока дуга окончательно не погаснет при прохождении тока через нуль. Поэтому аппараты с бездуговой коммутацией способны создавать более опасные как по амплитуде, так и по энергии КП, по сравнению с аппаратами с дуговой коммутацией. В существующих методиках выбора устройств защиты от КП при отключении тока коммутационными аппаратами с бездуговой коммутацией рассматривается только случай установки устройств защиты параллельно отключаемой нагрузке. Установка устройств защиты от КП параллельно коммутационному аппарату в отдельных случаях более предпочтительна, так как позволяет селективно ограничить мощные импульсы, создаваемые именно рассматриваемым аппаратом с бездуговой коммутацией, и защитить не только отключаемую нагрузку, но и питающую сеть. Разработка методики расчета параметров КП, необходимых для выбора ограничителей перенапряжений, устанавливаемых параллельно аппаратам с бездуговой коммутацией, является одной из задач автора. В коммутационных аппаратах напряжением до 1 кВ отключение индуктивных нагрузок, имеющих лишь собственную паразитную емкость, происходит без среза тока. Это объясняется тем, что постоянная времени заряда собственной паразитной емкости, как правило, меньше постоянной времени дуги. В этом случае причиной перенапряжений является то, что вольтамперная характеристика дуги в области малых токов имеет падающий характер 2. При отключениях выключателями активных нагрузок, коротких замыканий, а также при срабатываниях предохранителей, вызванных короткими замыканиями, перенапряжения могут возникнуть со стороны источника питания. В этом случае причины появления перенапряжений совпадают с причинами появления перенапряжений при отключении индуктивной нагрузки. Включение индуктивной нагрузки, сопровождаемое отскоком контактов выключателя, является частным случаем отключения индуктивной нагрузки.