Методи зниження перехідних перенапруг у ЕВС

Швидке підключення шунтних реакторів

Мета:

Шунтні реактори в основному використовуються для компенсації ємності довгих ліній передачі, яка може призводити до перенапруг і проблем з реактивною потужністю. Вони надають вторинну перевагу, зменшуючи перенапруги при комутації при підключенні, але це не є типовою основною причиною, чому енергокомпанії встановлюють їх. Основні цілі шунтних реакторів включають:

• Компенсація ємності: Довгі лінії передачі мають значну ємність, особливо на рівні дуже високих напруг (ДВН). Ця ємність може спричиняти перенапруги, особливо при низьких навантаженнях або коли лінія відкрита. Шунтні реактори допомагають знижувати ці перенапруги, надаючи реактивне навантаження, яке протидіє ємнісним ефектам.

• Зменшення перенапруг при комутації: Хоча це не основна мета, шунтні реактори також можуть зменшувати перенапруги при комутації. Коли відкривається або закривається автоматичний вимикач, можуть виникнути транзиторні перенапруги. Шунтні реактори можуть поглинати деякі з цих транзиторних процесів, таким чином знижуючи їхню величину.

Застосування:

• Шунтні реактори зазвичай встановлюються на підстанціях вздовж довгих ліній передачі, особливо в системах ДВН, де ємнісний ефект більш виражений.

• Їх зазвичай не додають лише для зменшення перенапруг при комутації, оскільки інші заходи (такі як опорні резистори або кероване закриття) більш ефективні для цієї конкретної мети.

Опорні резистори

Мета:

Опорні резистори використовуються для обмеження зростання напруги на приймальному кінці лінії передачі, коли вона підсилюється. Основна мета полягає у тому, щоб утримати напругу в допустимих межах, зазвичай близько 2 одиниці (од.), щоб запобігти пошкодженню обладнання та забезпечити стабільність системи.

Функціонування:

• Коли лінія передачі підсилюється, раптовий приплив струму може призвести до значного зростання напруги на приймальному кінці, що веде до умов перенапруг.

• Опорні резистори тимчасово підключаються послідовно з автоматичним вимикачем під час операції закриття. Вони обмежують початковий приплив струму та заглушують будь-які виникаючі транзиторні процеси, таким чином запобігаючи превищенню напруги 2 од.

• Після того, як транзиторні процеси зникнуть, резистори обходяться, і лінія функціонує нормально.

Переваги:

• Обмеження напруги: Зберігає напругу на приймальному кінці в безпечних межах, захищаючи обладнання та забезпечуючи стабільне функціонування.

• Глушіння транзиторних процесів: Зменшує величину перенапруг при комутації, що може бути особливо важливим в системах ДВН.

Етапне закриття фаз

Принцип:

Етапне закриття фаз передбачає закриття окремих полюсів трифазного автоматичного вимикача через половину періоду. Ідея полягає в тому, щоб дозволити транзиторним процесам в першій фазі зникнути перед закриттям наступної фази, таким чином зменшуючи ймовірність серйозних перенапруг.

Функціонування:

• У трифазній системі кожна фаза закривається послідовно, з затримкою половини періоду (10 мс при 50 Гц або 8,33 мс при 60 Гц) між кожним полюсом.

• Будучи етапно закритими, транзиторні процеси, генеровані першою фазою, мають час зникнути перед тим, як наступна фаза буде підсилено. Це зменшує кумулятивний ефект транзиторних процесів та мінімізує ризик подій перенапруг.

Переваги:

• Глушіння транзиторних процесів: Дозволяє транзиторним процесам від першої фази зникнути перед закриттям наступної фази, зменшуючи загальну серйозність перенапруг.

• Спрощене реалізація: Не вимагає складних систем керування, що робить його відносно простим та економічно ефективним методом для зменшення перенапруг.

Аррестери на кінцях ліній

Мета:

Аррестери на кінцях ліній встановлюються на кінцях ліній передачі для захисту від перенапруг, спричинених ударом блискавки або операціями комутації. Вони обмежують перенапруги в точках, де вони встановлені, до захисного рівня аррестера.

Функціонування:

• Аррестери розроблені для проводження надлишкової енергії від системи, коли перенапруги перевищують певний поріг. Вони знижують напругу до безпечного рівня, запобігаючи пошкодженню обладнання та забезпечуючи цілісність системи передачі.

• Зазвичай, аррестери розташовуються на обох кінцях лінії передачі (відправний та приймальний термінали). Однак, вони обмежують перенапруги лише в цих конкретних місцях і не забезпечують захист по всій довжині лінії.

Переваги:

• Захист від перенапруг: Ефективно захищає обладнання на кінцях лінії від перенапруг, спричинених ударом блискавки або комутацією.

• Цілевий захист: Надає фокусований захист в ключових точках системи без потреби додаткового обладнання по всій довжині лінії.

Кероване закриття

Принцип:

Кероване закриття — це продвинутий метод зниження, який використовує динамічний контролер для аналізу диференційної напруги на автоматичному вимикачі, прогнозування майбутніх мінімумів напруги та закриття вимикача в оптимальний момент, щоб знизити перенапруги. Увесь процес повинен бути завершений менше ніж за 0,5 секунди, щоб бути ефективним.

Функціонування:

• Динамічний контролер постійно моніторить різницю напруг на автоматичному вимикачі.

• Він визначає точки мінімуму напруги та прогнозує, коли в майбутньому виникнуть наступні мінімуми.

• Контролер тоді закриває вимикач в прогнозованій точці мінімуму напруги, забезпечуючи, що закриття відбувається під час періоду низької напруги та мінімізуючи ризик перенапруг.

• Цей метод вимагає швидких та точних алгоритмів керування, а також точного визначення часу, щоб гарантувати, що вимикач закривається в оптимальний момент.

Переваги:

• Мінімізація перенапруг: Закриваючи вимикач в оптимальній точці напруги, кероване закриття значно знижує величину перенапруг.

• Покращена стабільність системи: Допомагає підтримувати стабільність системи, запобігаючи надмірним викидам напруги під час підсилення лінії.

• Продвинута технологія: Пропонує більш сучасне та ефективне рішення порівняно з традиційними методами, такими як етапне закриття фаз або опорні резистори.

Профіль перенапруг у довгих лініях ДВН

Рисунок, що показує профіль перенапруг у довгій лінії ДВН, демонструє ефективність різних методів обмеження перенапруг. Кожен метод має свій власний вплив на рівень перенапруг, і вибір методу залежить від конкретних вимог системи.

• Швидке підключення шунтних реакторів: Зменшує перенапруги, спричинені ємністю лінії, та надає деяке зниження перенапруг при комутації.

• Опорні резистори: Обмежують напругу на приймальному кінці до 2 од., ефективно контролюючи перенапруги під час підсилення лінії.

• Етапне закриття фаз: Зменшує кумулятивний ефект транзиторних процесів, дозволяючи їм зникнути між закриттями фаз.

• Аррестери на кінцях ліній: Захищають кінці ліній від перенапруг, але не надають захист по всій довжині лінії.

• Кероване закриття: Мінімізує перенапруги, закриваючи вимикач в оптимальній точці напруги, що надає найбільш ефективний контроль над транзиторними перенапругами.

Кожен з цих методів може бути використаний окремо або в комбінації для досягнення бажаного зниження перенапруг у довгих лініях ДВН, залежно від специфічних потреб та обмежень системи.