Новини в електротехниката - Теорията за прилагане на отводители за ограничаване на пренапрежения
Теория за прилагане на отводители за пренапрежение за потискане на пренапрежение
При превключване на индуктивни токове с вакуумни прекъсвачи (например при изключване на слабо натоварени трансформатори и пускови токове на електродвигатели) възникват пренапрежения поради прекъсване на тока, преди да премине през нулата, както и повтарящи се прекъсвания на междуконтактната междина поради високата скорост на нарастване на напрежението при изключените контакти на превключвателя. По време на процеса на изключване възниква вакуумна дъга в контактната междина на превключвателя, изгаряща в металните пари на контактите. Поради високата скорост на нарастване на електрическата якост на междуконтактната междина във вакуум, по време на отварянето на контактите, дъгата изгасва, докато токът на мощностната честота премине през нула, т.е. токът се прекъсва. В резултат на такова прекъсване на тока, енергията, съхранявана в индуктивните елементи на захранващото устройство (например в индуктивността на електродвигателя и кабела, който го захранва), предизвиква повишаване на напрежението в резултантния колебателен кръг L - C, което може да доведе до разрушаване на изолацията на електрическото оборудване.
Георги Александров, доктор на техническите науки, професор, ръководител на катедра "Електрически и електронни устройства", Санкт Петербургски държавен технически университет
Изчисляване на пренапрежението
За да оценим възможните величини на пренапреженията, които възникват в различни специфични случаи на използване на вакуумни прекъсвачи, нека разгледаме процеса на изключване на захранващото устройство, захранващо двигателя през кабела, от вакуумен прекъсвач (фиг. 1). Еквивалентната схема на такова свързване е показана на фиг. 2, където кабелът е заменен от еквивалентната му Т-верига, а двигателят е заменен от неговото индуктивно и активно съпротивление. Нека прекъсването на тока се случи в момента от време, предшестващ преходаток през нула за време t. В този случай енергията, съхранявана в свързващите елементи (кабел и двигател), е равна на:
където Um и Im са амплитудите на напрежението и тока в режима, предхождащ спирането, w е ъгловата честота на мрежата. В режима преди изключване връзката между тока и напрежението в точка 1 се определя от проста връзка:
тъй като R/w(Ld + LK) е много малък. Като се вземе предвид (2), връзката (1) може да бъде пренаписана като:
където е собствената честота на колебателния кръг, образуван в момента t, когато прекъсвачът е изключен,
След това е необходимо да се определят стойностите на LK и Ld. Връзката между индуктивността LK и капацитета C на кабела се определя от връзката:
където LK.0 и C0 са индуктивността и капацитета на кабела за единица дължина, V е скоростта на разпространение на електромагнитната вълна по кабела, приблизително равна на скоростта на светлината 3*10 8 m/s.
Където l е дължината на кабела. Индуктивното съпротивление на двигателя в номинален режим на работа може да се определи чрез неговата номинална мощност и номинално напрежение:
Следователно, съгласно (4), (7), (8)
Кабелът 6 kV има линеен капацитет от приблизително C0 = 0,4-0,58 μF / km с напречно сечение на сърцевината от 50 - 240 mm 2. При дължина на кабела = 50 - 500 m и мощност на двигателя P = 500 - 5000 kW, резултатите от изчислението на съотношението w 0 / w при ъгъл на срязване 5° са показани на фиг. 3.
Както се вижда, с увеличаване на мощността на двигателя съотношението w 0 / w се увеличава значително, а с увеличаване на дължината на кабела намалява значително. В този случай възможното съотношение на честотите е ограничено до диапазона от 15