Zasada przerywania krótkich uszkodzeń linii (SLF) w sieci przez wyłączniki
Wysoka częstotliwość przejściowego napięcia odzyskującego (TRV) w liniach przesyłowych
Gdy wystąpi awaria na linii przesyłowej w odległości od 100 metrów do kilku kilometrów, wymagany jest wyłącznik obwodowy (CB), aby usunąć awarię krótkiej linii (SLF). Proces usuwania awarii przez wyłącznik obwodowy może prowadzić do generowania przejściowego napięcia odzyskującego (TRV) o stromym tempie wzrostu, często przypominającym kształt piły. Ten zjawisko jest spowodowane wysokoczęstotliwościowymi drganiami generowanymi przez fale bieżące, które rozprzestrzeniają się wzdłuż linii i odbijają między końcem wyłącznika a miejscem awarii.
Kluczowe zjawiska podczas przerwania awarii
Wysokoczęstotliwościowe drgania i kształt piły:
Gdy wyłącznik obwodowy przerwie prąd awaryjny w warunkach SLF, generowane są wysokoczęstotliwościowe drgania z powodu szybkich zmian prądu i napięcia. Te drgania powodują TRV o stromym tempie wzrostu, które można zobrazować jako kształt piły lub trójkąta.
Kształt piły jest spowodowany falami bieżącymi, które rozprzestrzeniają się wzdłuż linii przesyłowej i odbijają między końcem wyłącznika a miejscem awarii. Każde odbicie przyczynia się do oscylacyjnego zachowania TRV, prowadząc do wielu szczytów i dolin w formie fali napięcia.
Drgania po stronie źródła:
Po stronie źródła wyłącznika obwodowego (strona połączona z systemem energetycznym), napięcie na końcu wyłącznika wraca do poziomu napięcia systemu, który zwykle jest napięciem na zacisku transformatora. Ta transformacja powoduje drgania z częstotliwością sieci (np. 50 Hz lub 60 Hz) w obwodzie źródłowym.
Drgania z częstotliwością sieci są spowodowane nagłą zmianą konfiguracji obwodu podczas usuwania awarii, powodując odpowiedź przejściową w systemie. Drgania te stopniowo zanikają z upływem czasu, gdy system stabilizuje się.
Drgania po stronie linii:
Po stronie linii wyłącznika obwodowego (strona połączona z linią przesyłową), napięcie na końcu wyłącznika spada do bliskiego potencjału ziemnego po przerwaniu awarii. To spadnięcie tworzy kolejne drgania, ale tym razem charakteryzują one się kształtem piły (trójkąta) z powodu fal bieżących i odbijających się wzdłuż linii.
Obwód strony linii można aproksymować jako obwód o parametrach rozłożonych z małym tłumieniem. Odbicia między końcem wyłącznika a miejscem awarii powodują, że napięcie oscyluje, tworząc kształt piły. Częstotliwość tych drgań jest znacznie wyższa niż częstotliwość sieci i zależy od prędkości propagacji fal oraz odległości między wyłącznikiem a miejscem awarii.
Aproksymacja obwodu strony linii
Obwód strony linii można modelować jako obwód o małym tłumieniu z parametrami rozłożonymi, takimi jak opór, indukcyjność i pojemność na jednostkę długości. Ten model pomaga zrozumieć zachowanie fal bieżących i ich odbić. Kluczowe cechy tego modelu obejmują:
Opóźnienie propagacji: Czas potrzebny na przebycie fali od końca wyłącznika do miejsca awarii i z powrotem.
Współczynnik odbicia: Stosunek amplitudy fali odbitej do amplitudy fali padającej, który zależy od niezgodności impedancji między linią a miejscem awarii.
Tłumienie: Zmniejszenie amplitudy fali podczas jej rozprzestrzeniania się wzdłuż linii, które jest wpływane przez opór i przewodzenie linii.
Formy fali TRV na końcach wyłącznika i po stronie linii
Formy fali TRV obserwowane na końcach wyłącznika i po stronie linii można podsumować następująco:
Strona źródła (końcówka wyłącznika):
Napięcie wraca do poziomu napięcia systemu, powodując drgania z częstotliwością sieci.
Drgania są względnie wolne w porównaniu z wysokoczęstotliwościowymi drganiami po stronie linii.
Strona linii (końcówka wyłącznika):
Napięcie spada do bliskiego potencjału ziemnego, powodując kształt piły (trójkąta) o wysokiej częstotliwości.
Kształt piły jest spowodowany szybkimi zmianami napięcia wywołanymi falami bieżącymi i odbijającymi się wzdłuż linii.
Wizualna reprezentacja form fali TRV
Typowy rysunek przedstawiający formy fali TRV na końcach wyłącznika i po stronie linii pokazałby:
TRV strony źródła: Forma fali z powolnym wzrostem do napięcia systemu, po którym następują drgania z częstotliwością sieci.
TRV strony linii: Forma fali z ostrym spadkiem do bliskiego zera, po którym następuje seria szczytów i dolin o wysokiej częstotliwości, tworząc kształt piły lub trójkąta.
