Выбор ограничителей перенапряжений производства «Таврида Электрик» в сетях среднего напряжения

Таблица 2.

Выбор по воздействию временного повышения напряжения

В трехфазных сетях особое внимание должно быть уделено кратковременным перенапряжениям. Они наиболее часто происходят в несимметричных и неполнофазных режимах. Величина перенапряжений зависит от большого количества различных факторов (схемы сети, вида установленного оборудования и коммутационной аппаратуры, режима работы). Продолжительность временных перенапряжений зависит от вида и времени работы релейной защиты по отключению режима повышенных напряжений (защита от повышения напряжений, защита от замыканий на землю). Правильность выбора ОПН по этому критерию обусловлена достоверностью оценки резонансных перенапряжений или вероятностью появления дуговых перенапряжений. На рис. 4 представлена зависимость уровня дуговых перенапряжений от вероятности их появления. Кривая говорит о том, что кратность перенапряжений 3,0Uф возникает с вероятностью не большей чем 0.05. Время существования наибольших перенапряжений, на основании экспериментальных исследований, составляет 2-3 с. Таким образом, с вероятностью 0.05  в сети возможно повышение напряжения до уровня 3.0 от Uф или 1.73Uф. Эти значения необходимо сравнить с значением Т по кривой на рис.3 при времени 2-3 с. Для ОПН-КР – Т=1.35, а для ОПН-КС – Т=1.43. В связи с этим, чтобы ОПН выдержал данное воздействие необходимо выбрать ОПН с Uн.д. большим нежели 1.73/135=1.28Uф для ОПН-КР или 1.2Uф для ОПН-КС. Данный вид расчета показывает, что трехкратные значения перенапряжений при времени существования 2-3 с не один из рассмотренных ОПН не в состоянии выдержать. Перенапряжения с кратностью 2.7Uф с тем же временем существования и вероятностью появления 0.1 ограничители всегда выдерживают.

Феррорезонансные перенапряжения в сетях с изолированной нейтралью возникают в основном в неполнофазных режимах. Кратность перенапряжений может достигать 4Uф. Продолжительность существования определяется временем работы релейной защиты или оперативного персонала по отключению режима повышенного напряжения.

На практике в основном необходимо ориентироваться на дуговые перенапряжения.

В сетях с компенсацией емкостных токов уровень перенапряжений меньше и сильно зависит от степени расстройки дугогасящей катушки (Рис.5). Анализ кривых показывает, что правильная настройка дугогасящих реакторов значительно снижает уровень дуговых перенапряжений до 2.4Uф и время их существования (доли секунд). В результате этого данный вид перенапряжений не представляет опасности для ограничителей серии ОПН/TEL.

В последнее время часть распределительных и промышленных сетей эксплуатируется с высокоомным резистивным заземлением нейтрали. Величина сопротивления зависит от общей величины емкостного тока сети и составляет, как правило, сотни Ом. Данный вид заземления нейтрали также, как и установка ДГР, снижает уровень перенапряжений. На рис.6 показана зависимость кратности перенапряжений от процента активной составляющей в токе замыкания на землю.

Использование резистивного заземления полностью решает вопрос дуговых перенапряжений и расширяет область применения ОПН в электрических сетях. В этом случае временное повышение напряжения связано исключительно с возникновением резонансных перенапряжений.

Вывод.

1.       Резонансные перенапряжения мало вероятны. Их амплитуда и время существования практически не поддается расчетному анализу. В связи с этим принимать во внимание данный режим при выборе ОПН не возможно.

2.       Дуговые перенапряжения поддаются расчетной оценке. Их необходимо учитывать при выборе ограничителей согласно приведенному тексту. Следует обратить внимание на режимы заземления нейтрали при использовании ОПН в сетях среднего напряжения.

Выбор по допустимой энергоемкости ОПН

В нормальных эксплуатационных условиях, когда воздействующее напряжение не превосходит Uн.д. ограничителя через ОПН протекает в основном емкостной ток. При этом выделяющаяся энергия полностью рассеивается в окружающую среду и ограничитель работает в стабильном тепловом равновесии. Коммутационные перенапряжения, возникающие в сети, вызывают дополнительное выделение энергии. Условия сохранения теплового баланса требуют, чтобы величина этой энергии не превышала допустимой Wуд*Uнд. В таблице 3 представлены  значения удельной энергоемкости ОПН производства «Таврида Электрик»

Таблица 3

Удельная энергоемкость ОПН/TEL

В целом энерговыделение в ОПН при коммутационных воздействиях в сетях среднего напряжения невелико. Наиболее опасными, с точки зрения рассеиваемой в ОПН энергии, являются коммутации длинных кабельных присоединений и конденсаторных батарей. Электрическая энергия запасенная в ёмкости при перенапряжениях рассеивается на активном сопротивлении ОПН. Исходя, из баланса энергий можно оценить выделяемую в ограничителе энергию по следующему выражению:

W=0.5*C*[(KП*0.82*Uнр)2-(1.77*Uн.д.)2],

где С – емкость кабеля или конденсаторной батареи;

КП – кратность перенапряжений (см. табл. 4);

Uнр – наибольшее рабочее напряжение сети или оборудования;

Uн.д. – наибольшее допустимое напряжение ОПН.

Таблица 4

Характеристика внутренних перенапряжений

(сети с изолированной и резонансно заземленной нейтралью)