Презентация на тему ГОУ ВПО Ижевский государственный технический университетимени М.Т. КалашниковаКафедра Электротехника

ситуация, что наиболее изношенное оборудование– это коммутационная аппаратура. Доля

отработавшего свой срок аппаратов составляет более 20 % . Таким образом, одним из первоочередных видов оборудования, которое будет заменено в ближайшее время, станут коммутационные аппараты.
Вакуумные выключатели и контакторы в настоящее время являются приоритетно рекомендуемым коммутационным оборудованием для использования в сетях средних классов напряжения. У контакторов данного типа имеется множество достоинств: высокая износостойкость, снижение эксплуатационных затрат, взрыво- и пожаробезопасность ,повышенная устойчивость к ударными вибрационным нагрузкам, и т.д .Однако вместе с положительными эксплуатационными свойствами вакуумных выключателей наблюдаются и отрицательные, которые и до сих пор остаются предметом дискуссий о вакуумных выключателях и вследствии чего являются предметом исследований на протяжении многих лет.

электроэнергетических систем часто возникает необходимость отключения или подключения потребителей

электроэнергии, или снятия питания с отдельных участков системы для проведения обслуживания. Любая коммутация какого-либо элемента сети вызывает переходный процесс. Это связано с тем, что сеть является совокупностью индуктивностей и емкостей основного электротехнического оборудования, поэтому коммутация элемента сопровождается выделением запасенной в установке энергии, представляющей собой отношение величин амплитуд перенапряжения и рабочего напряжения, другими словами переход сети от режима до коммутации к режиму после коммутации сопровождается изменениями токов в элементах и напряжений на них. Как правило, этот переход имеет вид затухающих колебаний, в процессе которого напряжение на емкостях оборудования относительно земли или между фазами может достигать величин значительно больших, чем номинальное и оказывающих стрессовые воздействия на коммутационный аппарат и систему в целом.

линий;
отключении ненагруженных трансформаторов;
включении электродвигателей при автоматическом вводе резерва (АВР)

или автоматическом повторном включении (АПВ);
отключении электродвигателей;
коммутации нагрузки вакуумными выключателями;
дуговых замыканиях на землю;
резонансных повышениях напряжения.

аппаратуры
Коммутация
Оперативные(плановые) а)включение и отключение ненагруженных линий
б) отключение ненагруженных трансформаторов

и реакторов поперечной компенсации;
в) отключение конденсаторных батарей

Аварийные:
а) отключение выключателями короткого замыкания;
б) автоматическое повторное включение линий;
в) внезапный сброс нагрузки и др.

при повреждения оборудовании из-за возникновения внутренних перенапряжений позволило сформулировать

три условия, сочетание которых необходимо, чтобы возникали перенапряжения
Первое условие - параметры сети (емкость и индуктивность элементов) должны иметь характеристики, изменение которых способно привести к образованию резонансного контура в схеме нулевой последовательности.
Второе условие - на этих участках сети внутренние перенапряжения возникают, если в контуре нулевой последовательности затухание значительно меньше критического.
Третье условие - определенный характер начального события.

Быстрый распад канала дуги и принудительный спад тока от

некоторого значения (как правило, единицы - десятки ампер) до нуля за очень малое время . Срез тока характерен для любой коммутационной аппаратуры применяющегося в настоящее время. В вакуумных контакторах причиной среза тока является неустойчивость дуги при малых токах, так как она горит в парах металла контактов. При срезе тока в индуктивности нагрузки "запирается" энергия, которая затем освобождается на емкость присоединения и может вызывать перенапряжения. Современные вакуумные контакторы с хром - медными контактами имеют низкий уровень тока среза, ниже чем у прочих выключателей и ранних моделей вакуумных контакторов с контактами созданными на основе вольфрама. У вольфрамовых контактов большой ток среза обусловлен низким давлением металлического пара и большой работе выхода электронов, при малых токах плотность пара резко падает и задолго до перехода тока через ноль дуга гаснет. У хром – медных работа выхода электронов значительно ниже и плотность пара при различных значениях тока остается величиной постоянной, что обуславливает малое значение тока среза – 1,3 Ампера.

(многократные повторные пробои)

напряжения источником питания может получиться величина превышающая восстанавливающуюся электрическую прочность и произойдет пробой межконтактного промежутка. При выполнении условия резонанса напряжений в контуре нагрузки процесс эскалации многократно повторяется что приводит к повышению уровня перенапряжения.

Вызвано способностью гасить высокочастотные токи со скоростью перехода через нуль до 50-100 А/мкс и почти мгновенно восстанавливать электрическую прочность промежутка между контактами после гашения (на уровне 15 - 60 кВ/мс ). Однако оно возникает крайне редко. При срезе тока энергия магнитного поля индуктивности переходит в энергию электрического поля эквивалентной ёмкости ,в результате сложения заряда с амплитудным значением

- отклонение максимального значения напряжения Umax к

амплитуде наибольшего рабочего напряжения данном элементе 1,41Uном. Однако при измерениях или расчётах для определения кратности Umax обычно относят не к величине 1,41Uном, а к фактической амплитуде рабочего, имеющего место непосредственно перед появлением перенапряжения или установившегося после него.
Повторяемость определяется ожидаемым числом случаев возникновения перенапряжения за данный промежуток времени , например в год .
Форма кривой перенапряжения обуславливается длиной фронта, длительностью, числом
импульсов и временем существования данного перенапряжения.

Кирхгофа записанному для мгновенных значений тока и напряжения для

контура с индуктивным характером нагрузки характеристическое уравнение примет вид:

Схема замещения контура с индуктивным характером нагрузки

Для контура с активно-индуктивным характером нагрузки характеристическое уравнение приимет вид:

Схема замещения контура с активно-индуктивным характером нагрузки

с индуктивным характером нагрузки.
Переходный процесс при коммутации U(t)
В момент

коммутации наблюдается перенапряжение значением 59В длительность переходного процесса составляет 0,004мсек

нагрузки
Переходный процесс при коммутации активно-индуктивной нагрузки U(t)
В момент коммутации

наблюдается перенапряжение значением 50В длительность переходного процесса составляет 0,004мсек

нагрузкой различного характера заметна разница в величине перенапряжения, после

введения активного сопротивления бросок перенапряжения снизился с 59В, до 50 что свидетельствует о корректности принятых характеристических уравнений
В характеристических уравнениях значения напряжения и тока представлены мгновенрезультаты ными значениями. Полученные в ходе моделирования подтверждают что фазы тока и напряжения нагрузки в момент коммутации определяют величину перенапряжения. В зависимости от этого возможно получить значения перенапряжений от нуля до максимальных его значений. Что наглядно иллюстрирует экспериментальная осциллограмма.

нагрузки отчетливо виден резкий скачек напряжения всплеск амплитуды напряжения

с номинальной амплитуды 10В до 27В, чему соответствует коэффициент кратности К=2,7. Длительность перенапряжения в виду больших помех точно определить не представляется возможным.

цепи с активно-индуктивным характером нагрузки выброса не наблюдается что

противоречит теоретически положениям и результатам проведенного моделирования. Возможно выброс не регистрируется из за малой чувствительности платы в силу большого времени опроса или ошибками вызванными большим уровнем помех.

выполнена систематизация данных о причинах появления, видах коммутационных перенапряжений,

результаты положены в основу при разработке и монтаже лабораторного стенда по исследованию коммутационных перенапряжений. Экспериментально снятые характеристики переходного процесса коммутации проанализированы согласно теории и подтверждают принятые теоретическое модели и разработанные в программе моделирования multisim.