Принцип переривання коротких лінійних аварій (SLF) в мережі за допомогою вимикачів
Високочастотна транзиторна відновлювальна напруга (TRV) на лініях передачі
Коли на лінії передачі на відстані від 100 метрів до кількох кілометрів виникає аварія, необхідно, щоб автоматичний вимикач (CB) усунув коротку аварію на короткій лінії (SLF). Процес усунення аварії автоматичним вимикачем може призвести до появи Транзиторної Відновлювальної Напруги (TRV) з крутою швидкістю зростання, яка часто нагадує форму пилки. Цей феномен викликаний високочастотними коливаннями, що генеруються хвильовими процесами, які поширюються вздовж лінії і відбиваються між терміналом автоматичного вимикача та точкою аварії.
Основні явища під час переривання аварії
Високочастотні коливання та форма пилки:
Коли автоматичний вимикач перериває струм аварії в умовах SLF, високочастотні коливання генеруються через швидкі зміни струму та напруги. Ці коливання призводять до TRV з крутою швидкістю зростання, яка може бути візуалізована як форма пилки або трикутника.
Форма пилки викликається хвильовими процесами, які поширюються вздовж лінії передачі та відбиваються між терміналом автоматичного вимикача та місцем аварії. Кожне відбиття сприяє коливальному поведінці TRV, що призводить до кількох піков і діл у формі напруги.
Коливання на стороні джерела:
На стороні джерела (сторона, з'єднана з енергосистемою), напруга на терміналі автоматичного вимикача повертається до рівня системної напруги, яка зазвичай є напругою на терміналі трансформатора. Цей перехід викликає коливання на частоті мережі (наприклад, 50 Гц або 60 Гц) в цепі джерела.
Коливання на частоті мережі викликається раптовою зміною конфігурації цепі під час усунення аварії, що призводить до транзиторної реакції системи. Це коливання поступово згасає з часом, поки система не стабілізується.
Коливання на стороні лінії:
На стороні лінії (сторона, з'єднана з лінією передачі), напруга на терміналі автоматичного вимикача падає до близько нульового потенціалу після переривання аварії. Це падіння створює інше коливання, але цього разу воно характеризується формою пилки (трикутника) через хвильові процеси, що поширюються вздовж лінії та відбиваються.
Цепіна сторона лінії може бути наближено як цепина з розподіленими параметрами з невеликою затуханням. Відбиття між терміналом автоматичного вимикача та місцем аварії призводять до коливання напруги, створюючи форму пилки. Частота цих коливань значно вища за частоту мережі і залежить від швидкості поширення хвиль та відстані між автоматичним вимикачем та місцем аварії.
Наближення цепіни сторони лінії
Цепіну сторони лінії можна моделювати як малозатухаючу цепіну з розподіленими параметрами, такими як опір, індуктивність та ємність на одиницю довжини. Ця модель допомагає зрозуміти поведінку хвильових процесів та їх відбиття. Основні характеристики цієї моделі включають:
Затримка поширення: час, який потрібен для того, щоб хвиля подолала відстань від терміналу автоматичного вимикача до місця аварії та назад.
Коефіцієнт відбиття: відношення амплітуди відбитої хвилі до амплітуди прибулої хвилі, яке залежить від неспівпадіння імпедансу між лінією та місцем аварії.
Затухання: зменшення амплітуди хвилі при її поширенні вздовж лінії, яке залежить від опору та провідності лінії.
Форми TRV на терміналах автоматичного вимикача та на стороні лінії
Форми TRV, спостерігаємі на терміналах автоматичного вимикача та на стороні лінії, можна підсумувати наступним чином:
Сторона джерела (термінал автоматичного вимикача):
Напруга повертається до рівня системної напруги, що призводить до коливання на частоті мережі.
Коливання відносно повільне порівняно з високочастотними коливаннями на стороні лінії.
Сторона лінії (термінал автоматичного вимикача):
Напруга падає до близько нульового потенціалу, що призводить до високочастотної форми пилки (трикутника).
Форма пилки викликається швидкими змінами напруги, що викликані хвильовими процесами, які поширюються вздовж лінії.
Візуальне представлення форм TRV
Типова діаграма, що показує форми TRV на терміналах автоматичного вимикача та на стороні лінії, ілюструє:
TRV на стороні джерела: форма напруги з поступовим зростанням до системної напруги, за якою слідує коливання на частоті мережі.
TRV на стороні лінії: форма напруги з гострим падінням до майже нуля, за яким слідують серії високочастотних піків і діл, формуючи форму пилки або трикутника.
