УДК 621.311
Шифр специальности ВАК 2.4.2.
Авторы: Ю.П. Гусев, к. т. н., профессор, Н.О. Посохов, аспирант, posokhovno@mpei.ru, ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»
Ключевые слова: пофазно-экранированные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена; маслонаполненные кабели высокого давления; высоковольтные выключатели; воздушные линии; частотнозависимая нелинейная модель линии электропередачи; параметры переходных восстанавливающихся напряжений.
Аннотация: Расчетно-теоретическое исследование переходных процессов выполнено с использованием нелинейных широкополосных и частотно-зависимых математических моделей воздушных и кабельных линий в программном комплексе EMTP-RV. В качестве прототипа объекта исследования использовалась подстанция 220 кВ с токами трехфазного и однофазного короткого замыкания 30 кА.
Проанализировано влияние на параметры переходных восстанавливающихся напряжений особенностей конструкции воздушных линий электропередач, линий с маслонаполненными кабелями высокого давления, линий с кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена. Дана оценка влияния изменения сечения экранов кабелей на параметры переходных восстанавливающихся напряжений. Установлено, что применение пофазно-экранированных кабелей, по сравнению с воздушной линией, увеличивает пиковые значения переходных восстанавливающихся напряжений на 10 и более процентов, а скорости нарастания уменьшает в 5 и более раз. По сравнению с маслонаполненными кабелями высокого давления, пиковые значения увеличиваются на 20 и более процентов, а скорости нарастания уменьшаются в 4 и более раза.
Уменьшение сечения экранов кабелей положительно сказывается на успешности процесса отключения коротких замыканий, пиковые значения и скорости нарастания переходных восстанавливающихся напряжений уменьшаются примерно на 10–20 % при уменьшении сечения экранов кабелей с 185 до 50 мм 2. Замена воздушных высоковольтных линий на кабельные позволяет уменьшить скорости нарастания переходных восстанавливающихся напряжений, но при этом увеличиваются пиковые значения.
При замене воздушных линий на кабельные рекомендуется проводить проверку соответствия отключающей способности выключателей изменившимся параметрам переходных восстанавливающихся напряжений.
Changing transient recovery voltages of high-voltage circuit breakers when overhead lines are replaced by cable lines
Authors: Yu.P. Gusev, N.O. Posokhov, National Research University «MPEI»
Keywords: screen single-phase power cables with XLPE insulation; high-pressure oil-filled cables; high-voltage switches; overhead lines; frequency-dependent nonlinear model of a transmission line; parameters of transient recovery voltages.
Abstract: The influence on the parameters of transient recovery voltages of overhead transmission lines, lines with high-pressure oil-filled cables, lines with cables with XLPE insulation is analyzed. The influence of changing the cross-section of cable shields on the parameters of transient recovery voltages has been evaluated. It is established that application of phase-shielded cables, in comparison with the overhead line, increases peak values of transient recovery voltages by 10 and more percent, and decreases the rate of rise by 5 and more times. Compared to high-pressure oil-filled cables, peak values are increased by 20 percent or more and rate of rise is reduced by a factor of 4 or more.
Reducing the cross-section of cable shields has a positive effect on the success of the short-circuit interrupting process, the peak values and rate of rise of transient recovery voltages are reduced by about 10–20 % when the shield cross-section of cables is reduced from 185 to 50 mm2.
When replacing overhead lines with cable lines, it is recommended to check the compliance of the breaking capacity of circuit breakers with the changed parameters of transient recovery voltages.
