Резонансные перенапряжения.

Электрические системы содержат в большом количестве эле­менты, способные накапливать электрическую или магнитную энергию - емкости и индуктивности. Комбинация этих элементов составляет целый ряд колебательных контуров. Поэтому в элект­рических системах имеются большие потенциальные возможнос­ти для развития резонансных явлений.

В нормальных режимах работы эти колебательные контуры зашунтированы нагрузкой, поэтому в них невозможны сколько-нибудь существенные колебания с опасными амплитудами. Од­нако при некоторых схемах переключений в системе, главным образом аварийных, часть колебательных контуров отсоединяет­ся от нагрузки, и в них становится возможным возникновение свободных колебаний.

Резонансные перенапряжения при насы-щении магнитопроводов электрических машин и трансформаторов, обладающих нелинейной харак-теристикой намагничивания, называются ферро-резонансными и являются одними из наиболее опасных для электрооборудования и сложным для анализа видом перенапря­жений. Вероятность возникновения резонансных перенапряже­ний уве-личивается с увеличением протяженности ка-бельных ли­ний и емкости сети, искусственным поддержанием повышенного напряжения в сети с целью компенсации потерь, наличием сла­бонагруженных трансформаторов, использованием в магнитных системах трансформаторов мате-риалов с улучшенными характе­ристиками, повы-шающие их индуктивность и шунтирующие ем­кость.

В зависимости от параметров резонансных контуров феррорезонансные перенапряжения могут возникать на основной часто­те, высших гармониках и на субгармониках. Как показывают результаты многочисленных исследований и опыт эксплуатации промышленных сетей, наиболее опасные феррорезонансные на­пряжения возни-кают на промышленной частоте.

В сетях с изолированной нейтралью или дугогасящим реакто­ром феррорезонанс может возникать в полнофазных режимах работы в сети при наличии индуктивности с насыщающимся сер­дечником, включенной параллельно фазной емкости сети на зем­лю. Такой индуктивностью часто является обмотка трансформа­тора напря-жения. Однако наиболее вероятной схемой для развития феррорезонанса являются неполнофазные режимы, выз­ванные обрывом фазного провода или перегоранием предохра­нителя, а также неодно-временным отключением (0.04 с и более) всех, трех фаз коммутационным аппаратом.

Опасность феррорезонанса при неполно-фазных режимах зак­лючается как в высоких амплитудах перенапряжений, превыша­ющих уровень изоляции отдельного оборудования (например, элек­тродвигателей), так и в длительности их воздействия, которое соответ-ствует времени существования неполнофазного режима в сети.

Неполнофазный режим приводит к феррорезонансному преоб­разованию однофазного напряжения в трехфазное. Направ­ление чере-дования фаз при этом может установиться как пря­мое, так и обратное. В первом случае феррорезонанс приводит к длительному повы-шению напряжения до 2.2...2.3 U_фm. При об­ратном чередовании происходит опрокидывание фазы и повыше­ние одного из фазных напряжений до 3.8...4.2 U_фm. При этом возможны повреждения вентильных разрядников, нелинейных ог­раничителей перенапряжений и трансформаторов напряжения.

Феррорезонанс в промышленных сетях, как правило, возника­ет при замыкании фазы на землю у источника питания при ра­боте трансформатора в конце линии с изолированной нейтралью, при отключении (обрыве) одной или двух фаз на первичной сто­роне трансформатора, при работе трансформатора на холостом ходу, при возникновении резонансного контура на промышлен­ной частоте, образованного емкостью линии и индуктивностью трансформатора.

Режим заземления одной фазы у источника напряжения и об­рыва фазы со стороны трансформатора обычно создается при повре-ждениях проводов. Режим с разомкнутыми одной или дву­мя фазами на первичной стороне трансформаторов возникает при срабатывании предохранителей, отказе одной или двух фаз вык­лючателей и при неодновременности коммутации его полюсов.

При проектировании и эксплуатации сетей необходимо прини­мать все меры конструктивного и схемного характера по недопу­щению возни-кновения условий, благоприятных для возникнове­ния феррорезонанса. Следует учитывать, что в соответствии с рекомендациями международной электротехнической комиссии (ТК 37 МЭК: разрядники) квазистационарные перенапряжения феррорезонансной природы не должны влиять на выбор пара­метров защитных устройств.