Выбор ОПН в сетях 6(10) кВ с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью, где не предусмотрено отключение релейной защитой однофазных повреждений, сводится в основном к обеспечению его работоспособности в течение
гарантированного срока эксплуатации в условиях возможных длительных однофазных замыканий в сети (обычно в течение 2...6 часов).
На основании исследований и опыта эксплуатации [29], а также зарубежных публикаций, например [30], можно считать, что в указанных выше условиях работоспособность ОПН одноколонковой конструкции с диаметром варисторов 45...60 мм будет обеспечена в сети с током замыкания 5...10 А при трех условиях.
Будет исключена возможность длительных резонансных и феррорезонансных
перенапряжений в точке установки ОПН.
Наибольшее рабочее напряжение сети Uh6 ра6 (действующее значение линейного напряжения,
которое длительно может быть приложено к ОПН при однофазном замыкании на землю) должно быть не больше длительно допустимого напряжения ОПН (UonH), то есть
Заметим, что, как правило, в сетях 6(10) кВ напряжение UHgpa6 может превышать номинальное напряжение сети Uhom (Uh6 раб =(1,05...1,2)Uном).
Пропускная способность ОПН должна быть не менее 20 импульсов тока на волне 1,2/2,5
мс с амплитудой 1ост=300...500 А. При этом остающееся напряжение на ОПН Uoct при волнах коммутационных перенапряжений составит величину
При установке ОПН в сетях с большим емкостным током число комплектов ОПН (которые могут быть размещены в разных точках сети) должно быть увеличено.
В этом случае желательно, чтобы изготовитель учитывал необходимость параллельной работы отдельных комплектов ОПН при однофазных замыканиях.
Рис. 1.9. Многократные замыкания в сети 6 кВ с изолированной нейтралью и ОПН. Емкостный ток замыкания 5 А. Параметры ОПН: U =14,6 кВ; I =300 А.
Время горения дуги t=0,5 мс (a); t=5 мс (б).
Определить, достаточна ли известная от завода-изготовителя пропускная способность ОПН, полученная в результате специальных испытаний, для надежной работы ОПН в конкретной точке сети можно либо экспериментально, либо расчетным путем. Как уже указывалось, основным воздействием на варисторы ОПН (правильно выбранного на основании выше приведенных условий) являются импульсы токов, возникающих в режиме перемежающих дуг однофазных замыканий.
Рис. 1.10. Многократные замыкания в сети 10 кВ с ДГР и ОПН. Емкостный ток замыкания 75,6 А. Коэффициент компенсации равен К=1,2. Параметры ОПН: Uocm=24,3 кВ; I =300 А. Время горения дуги t=0,5 мс (a): t(=50 мс (б).
Так, например, на рис. 1.9,а показан процесс многократных дуговых замыканий в сети с изолированной нейтралью и ОПН при возможном высоком значении пробивного напряжения ослабленного места Unp=2,18. Этот режим устанавливается при времени гашения дуги ~0,5 мс и ее регулярном самогашении. Как видно из расчетной осциллограммы в одной из фаз ОПН с регулярностью 10 мс возникают импульсы тока длительностью -0,1 мс и амплитудой -120 А. При увеличении времени горения заземляющей дуги до 5 мс (рис. 1.9,6) наибольшее значение пробивного напряжения ослабленного места снижается (здесь U =1,97), (естественно, снижается кратность неограниченных с помощью ОПН дуговых перенапряжений) и снижается величина импульса тока в ОПН (здесь он равен 44 А).
Другим важным фактором, влияющим на рассеиваемую энергию в варисторах ОПН, кроме длительности горения дуги и пробивного напряжения является мощность питающей сети (трансформатора) и величина емкости сети, увеличение которой при прочих равных условиях увеличивает длительность протекания импульсов токов через ОПН (а, следовательно, и энергии в ОПН).
Как видно из примеров, существенного ограничения дуговых перенапряжений с помощью ОПН с уровнем ограничения 2,7...2,8 не происходит. Импульсы токов в ОПН ни по длительности, ни по величине, ни по энергии не превосходят энергии, рассеиваемой в ОПН в процессе испытаний, но только в том случае, если в результате многократных поглощений энергии в процессе длительного режима перемежающейся дуги не будет нарушен тепловой баланс в ОПН.
Возможность надежной работы ОПН в длительных режимах перемежающихся дуг 1 может быть подтверждена только экспериментально, и такие данные имеются.
Высокоомное заземление нейтрали оказывает существенное влияние на снижение рассеиваемой энергии в варисторах ОПН в основном за счет уменьшения числа повторных зажиганий заземляющих дуг в сети. Как уже было показано выше, повторные зажигания при пробивном напряжении выше фазного становятся невозможными, а многократные
зажигания при пробивном напряжении ниже фазного — не приводят к перенапряжениям выше 2,2...2,4, а это в свою очередь практически исключает сколько-нибудь значительные токовые воздействия на ОПН.
Особенностью применения ОПН в сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, является необходимость исключить резонансные повышения напряжения из-за смещения нейтрали, которые в случае их появления немедленно выведут из строя ОПН. \ Для условий работы ОПН в этих сетях при многократных дуговых замыканиях характерна меньшая частота их срабатывания, зависящая от степени расстройки компенсации, составляющая, например, на рис. 1.10 от 3 до 6 периодов промышленной частоты.
Величина импульсов токов в ОПН также зависит от кратности неограниченных перенапряжений, которые растут с увеличением пробивного напряжения и, как правило, — с уменьшением времени горения заземляющей дуги. Длительность импульса тока ОПН зависит от частоты свободных колебаний в сети и при прочих равных условиях увеличивается с ростом емкости сети (с ростом емкостного тока замыкания).
Как и в предыдущем случае, введение резистора, параллельного дугогасящему реактору, снижает число замыканий в сети, их частость и кратность дуговых перенапряжений, что существенно увеличивает срок службы ОПН.