Перенапряжения при холостых режимах ЛЭП

Напряжения установившегося режима в начале () и конце () холостой линии длиной l км, подключенной к источнику с э. д. с. Е и полным сопротивлением , определяются по формулам:

где — коэффициент изменения фазы, 1/км; w — частота источника, рад/с; L, С — индуктивность и емкость линии на единицу длины линии, Г/км и Ф/км; n — скорость распространения электромагнитной волны вдоль линии, км/с; для воздушной линии ; — входное сопротивление линии, Ом; при оно имеет емкостный характер; — волновое сопротивление линии, Ом.
Формулами можно пользоваться, если и , так как в противном случае большое влияние начинают оказывать коронный разряд на проводах линии и насыщение магнитной системы трансформатора, установленного в начале линии. На рис. 40-5 показаны графики зависимостей и от длины линии при различных значениях реактивного сопротивления источника. Активные сопротивления источника и линии при указанных выше значениях напряжения влияния не оказывают.

Напряжения установившегося режима в холостой линии существенно снижаются при установке реакторов поперечной компенсации. Входное сопротивление линии и отношение напряжений при установке одного реактора с относительной мощностью ( — реактивное сопротивление реактора) в начале, середине или конце линии определяются по формулам в табл. 40-2.

Таблица 40-2
Коэффициент передачи и входное сопротивление линии с одним реактором
Место установки реактора	Начало	Конец	Середина

При установке на линии нескольких реакторов расчет производится по участкам. Например, при установке реакторов в конце и промежуточной точке линии (рис. 40-6)

Входное сопротивление второго участка

Эквивалентное сопротивление в месте установки реактора :

Входное сопротивление линии в целом

Установившееся значение напряжения на конце линии должно быть снижено при подготовке к включению линии на параллельную работу с приемной системой до при и до при . В послеаварийном режиме для обеспечения гашения дуги в коммутационных разрядниках установившееся значение напряжения в месте включения разрядника должно быть снижено до при и до при . В линиях более низкого номинального напряжения напряжение на конце холостой линии обычно не поднимается до недопустимых величин и реакторы поперечной компенсации не устанавливаются.
Ударный коэффициент при подключении холостой линии к источнику и сбросе нагрузки зависит от величины установившегося напряжения, фазы коммутации и декремента затухания свободной составляющей. При указанных выше значениях установившегося напряжения, как правило, , а кратность перенапряжений К<3.
При автоматическом повторном включении (АПВ) и наличии повторного зажигания дуги в выключателе, отключающем холостую линию, ударный коэффициент может быть равен из-за влияния остаточного заряда на линии. При таких коммутациях кратность перенапряжений может быть К>3. Перенапряжения сильно снижаются при наличии на линии электромагнитного трансформатора напряжения, который обеспечивает стекание остаточного заряда за время паузы АПВ или интервала времени до повторного зажигания дуги в выключателе.
Если в переходном режиме кратность перенапряжений К превышает указанный в табл. 40-1 уровень, устанавливаются коммутационные разрядники с соответствующим пробивным напряжением. Если по режимным соображениям реакторы поперечной компенсации в момент коммутации могут оказаться отключенными, то они снабжаются устройством для быстрого включения в момент срабатывания коммутационного разрядника (искровое присоединение реакторов), благодаря чему установившееся напряжение снижается до безопасного для разрядника уровня.
В том случае когда напряжение на трансформаторе, питающем линию, более чем на 10-15% превышает номинальное, сказывается влияние насыщения трансформатора, которое несколько уменьшает установившееся напряжение основной частоты, но может служить источником резонанса на высших гармониках, из которых наибольшее значение имеет вторая.

Возбуждение второй гармоники возможно при выполнении двух условий:
1. Собственная частота схемы должна быть приблизительно равна двойной частоте сети:

где — предвключенная индуктивность; L, С — индуктивность и емкость на единицу длины линии; l — длина линии; z — волновое сопротивление линии.
2. Глубина модуляции индуктивности должна быть больше удвоенного значения декремента затухания схемы d:

где и — максимальное и минимальное значения индуктивности трансформатора, определяемые его характеристикой намагничивания и амплитудой тока установившегося режима; r — активное сопротивление, отражающее все потери; T — период источника.