ШУНТИРУЮЩИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ
6-1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ШУНТИРУЮЩИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
Большинство современных воздушных выключателей снабжено шунтирующими сопротивлениями (ШС), т. е. сопротивлениями, подключаемыми параллельно контактам выключателей. Поскольку шунтирующие сопротивления в значительной мере определяют эффективность работы выключателей во многих режимах, а от надежности самих сопротивлений существенно зависит надежность выключателей, остановимся на этом важнейшем элементе выключателей более подробно.
По назначению шунтирующие сопротивления могут быть разделены на три основные группы:
а) сопротивления, предназначенные для влияния на параметры переходного восстанавливающегося напряжения на контактах выключателя при отключении коротких замыканий;
б) сопротивления, предназначенные для снижения коммутационных перенапряжений;
в) сопротивления, предназначенные для распределения напряжения между разрывами.
Наибольшее распространение получили сопротивления первой группы. Ими снабжаются генераторные выключатели для нейтрализации высоких частот (скоростей) восстанавливающегося напряжения и увеличения тока отключения и сетевые выключатели для этих же целей, а также выключатели для успешного отключения неудаленных коротких замыканий (выключатели 110—330 кВ). Влияние этих сопротивлений в зависимости от их значения на процесс отключения может иметь место как до перехода тока через нуль, так и в процессе восстановления напряжения после перехода тока через нуль. Сопротивление, приходящееся на один разрыв выключателя, может изменяться от десятых долей Ома на мощных генераторных выключателях до сотен Ом на сетевых выключателях.
Поскольку проблема отключения тока через эти сопротивления становится иногда весьма сложной, в ряде случаев применяется двухступенчатое шунтирование. Как правило, в качестве сопротивлений первой группы используются линейные металлические или керамические сопротивления.
Не менее важное значение, особенно для выключателей сверхвысокого напряжения, имеют сопротивления второй группы. Их основное назначение — ограничивать перенапряжения при отключении ненагруженных трансформаторов, реакторов, синхронных компенсаторов, а также при коммутации ненагруженных линий. В отличие от сопротивлений первой группы, вводимых в действие только при отключении, сопротивления второй группы в ряде случаев вводятся при включении (предвключаемые сопротивления). Значения сопротивлений второй группы колеблются от десятков Ом до нескольких тысяч Ом на разрыв. Применяются как линейные, так и нелинейные сопротивления.
Сопротивления третьей группы получили в современных воздушных выключателях ограниченное применение ввиду интенсивного развития служащих для той же цели делительных конденсаторов. Эти сопротивления составляют обычно несколько сотен тысяч Ом на разрыв. Рассмотрим вначале некоторые специфические вопросы, связанные с влиянием ШС на процесс коммутаций выключателей, а затем особенности конструкции самих сопротивлений.
6-2. ВЛИЯНИЕ ШУНТИРУЮЩИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ НА ВОССТАНОВЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА КОНТАКТАХ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ К. 3. ВБЛИЗИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
Рис. 6-2. Схема-испытаний выключателя В в режиме отключения к. з. за трансформатором
L — эквивалентная индуктивность;
С — эквивалентная емкость; п —
последовательное сопротивление;
г — шунтирующее сопротивление
В главе 1 было показано, что расчетными видами к.з. для этого случая, определяющими наиболее жесткие условия по параметрам восстанавливающегося напряжения, являются к.з. за выключателями в цепи мощных трансформаторов, а также к.з. на шинах или в непосредственной близости от них при наличии ряда линий, отходящих от шин.
Рис. 6-1. Параметры восстанавливающегося напряжения при отключении
к. з. за трансформатором
Поскольку с точки зрения оценки влияния значения ШС на процесс отключения эти два случая принципиально отличаются, рассмотрим их отдельно.
На рис. 6-1 представлена характерная осциллограмма восстанавливающего напряжения при отключении к. з. за трансформатором и параметры восстанавливающегося напряжения (частота fB и коэффициент превышения амплитуды первого пика определенные на основании обследования непосредственно в системах большого числа трансформаторов [84] в зависимости от их установленной мощности Р и класса напряжения Uном. Как видим, процесс восстановления напряжения при отключении к. з. за трансформаторами имеет в подавляющем большинстве случаев одночастотный характер. Зависимыми от параметров
/в и Для каждого трансформатора являются при определенных токах к. з. собственная емкость и начальная скорость восстанавливающегося напряжения. Обобщенные параметры восстанавливающегося напряжения при отключении к. з. за трансформаторами приведены в табл. 1-11 для отключения 30%- ного номинального тока отключения по методу четырех параметров. Рекомендованная ГОСТ 687—78 испытательная схема для этого режима отражает физический процесс восстановления напряжения, изложенный выше. Указанная схема изображена на рис. 6-2, а в табл. П-6 приведены расчетные параметры схемы по данным табл. 1-10 и 1-11 для напряжений от 35 до 750 кВ и номинальных токов отключения от 31,5 до 63 кА. При анализе схемы по рис. 6-2 можно без заметного влияния на точность при практических расчетах пренебречь активным сопротивлением цепи к. з.
