1. Kirish so‘zi. Asosiy tushinchalar va holatlar. O‘ta kuchlanish turlari va ularning paydo bo‘lishi

Mavzu №26: Elektr sistemalarida o‘ta kuchlanishlar.


Ma’ruza rejasi:

1. 
   Elektr sisstemada ko‘zatiladigan o‘ta kuchlanishlar.
   
2. 
   O‘ta kuchlanishlardan muxofazalash usullari va tadbirlari.
   

Elektroenergetikada yuqori kuchlanishdan foydalanish uchun o‘ta murakab ilmiy-texnikaviy masalalarni echish talab etiladi. Bu sistema elementlarining izolyasiyasiga ta’luqli kompleks masaladir. CHunki mukamal izolyasiyagina elektr sistema elementlarining uzoq vaqt shikastlanmasdan ishlashini ta’minlaydi. izolyasiyani loyixalashda asosiy masalalardan biri«izolyasiya satxini», ya’ni elementlarning shikastlanmasdan chidashi mumkin bo‘lgan kuchlanishini aniqlash xisoblanadi. CHunki ekspluatatsiya davrida sistema elementlarining izolyassiyasiga-o‘ta kuchlanish ta’sir etadi.

Ma’lum pog‘onaga mo‘ljallangan xavo elektr uzatish yo‘lining va elek-tr qurulmalar kuchlanishining maksimal ruxsat etilgan kuchlanishidan oshi-shiga - o‘ta kuchlanish deyiladi. Bu o‘ta kuchlanish elektr sistemaning xususiy xossalari bilan bog‘liqdir. O‘ta kuchlanishning paydo bo‘lishi ancha murakkab u manbaining elektr yurituvchi kuchiga, sistemada kechayotgan o‘tish jarayonning kechishiga, generatorlarning qo‘zg‘atish sistemasiga va sistemadagi statik reaktiv quvvat manbailarining mavjudligiga bog‘liq. SHuning uchun o‘ta kuchlanish faqat sistema xolatining keskin o‘zgarishida emas, balki sistema sxemasining o‘zgarishida ham sodir bo‘ladi. YAna shuni takidlash lozimki nimstansiyalar orasidagi masofaning kattaligi, avtotransformator kompensatsiyalovchi chulg‘amining kam quvvatliligi, havo elektr uzatish yulining qisqa tutashuv quvvatining natural quvvatga nisbatining pastligi, elektr uzatish yo‘lining to‘lqin qarshiligining kamligi ham sistemada o‘ta kuchlanishning paydo bo‘lishiga olib keladi. Solishtirish uchun, agar ichki o‘ta kuchlanishni 10%-ga pasaytirishga erishilsa XEUY-ning xar km-ning tannarxini 3%-ga, o‘ta kuchlanish 16%-ga pasaytirilganda esa 5%-ga kamaytiradi.
Havo elektr uzatish yo‘li chiziqli va nochiziq xarakteristikali elementlar bilan birgalikda murakab tebranish konturini tashkil etadi. Bu tebranish konturlarida rezonansli va ferrorezonansli o‘ta kuchlanish paydo bo‘lishi mumkin.
O‘ta kuchlanish o‘zining tabiati bo‘yicha ikki guruxga bo‘linadi:
CHaqmoqdan (tashqi yoki atmosfera) o‘ta kuchlanish -yashinning bevosita qurulmalarning elektr o‘tkazuvchi qismlariga yoki elektr qurulmalarga yaqin joyga urulishidan paydo bo‘ladi.
Ichki o‘ta kuchlanish -elektr sistemaning normal va shikastlanish xolatlarida amalga oshiriladigan kommutatsiyalarda va sistema xolatining keskin o‘zgarishlarida paydo bo‘ladi.
Ichki o‘ta kuchlanishni - ikki guruhga bo‘lish mumkin: - kommutatsiyadan keyin paydo bo‘ladigan va maxsus tadbirlar yordamida bartaraf etiladigan dinamik o‘ta kuchlanish;
Nimstansiyalarning va barcha elektr qurulmalarning izolyasiyaci unga ta’sir etayotgan atmosfera va ichki o‘ta kuchlanishlar hamda maksimal ishchi kuchlanish qiymatlari bo‘yicha koordinatsiyalanadi. Ichki va atmosfera o‘ta kuchlanishlarining amplitudasi asosiy himoya elementi hisoblangan ventili razryadlagichlar yordamida chegaralanadi. CHunki impuls sinash kuchlanishi shunday tanlanadiki, ventili razryadlagich bilan himoyalanayotgan nimstansiya sxemasining izolyasiyasi atmosfera o‘ta kuchlanishining to‘lqinidan shikastlanmasin, ya’ni himoyalanayotgan elementning teshilish va qoplanish kuchlanishi ventili razryadlagichning himoyalash kuchlanishi va uchqun oralig‘ining volt sekund xarakteristikasidan yuqori bo‘lishi kerak.
Havo elektr uzatish yo‘llariga chaqmoqning bevosita urulishidagi razryadlanishdan uning izolyasiyasiga ta’sir etuvchi o‘ta kuchlanish to‘lqini hosil bo‘ladi. Izolyasiyaning qoplanishi unga ta’sir etayotgan o‘ta kuchlanish to‘l-qini va izolyasiyaning impuls xarakteristikasining nisbati bilan aniqla-niladi. CHunki uchqun impulsining doimiy yonuvchi yoyga aylanish ehtimoli izolyasiya satxiga bog‘liq.
CHaqmoqdan muxofazalanish uchun elektr sistemada quyidagi uskunalar va qurulmalar qo‘llaniladi:
- Trosli va sterjen ko‘rinishidagi yashin qaytargichlar.
- Ishonchli zaminlagichlar.
- Himoyalanayotgan ob’ektga yaqin joylashgan o‘tkazgichlar.
- Razryadlagichlar.
- Uchqun oraliqlari.
Ichki o‘ta kuchlanishlarda ventili razryadlagichning maksimal kuchlanishi ishchi davrtezlikdagi uchqun oralig‘ining teshilish kuchlanishi bilan chegaralanadi. CHunki ventili razryadlagichning ichki kuchlanishida qolayotgan kuchlanish, teshilishi kuchlanishdan doimo kichik bo‘ladi.
Ichki o‘ta kuchlanish bilan tashqi izolyasiyaning satxini koordinatsiyalash, uning yomg‘ir paytidagi mustaxkamligi bo‘yicha olinadi va quyidagi formula yordamida aniqlaniladi.
U_tesh = U_tesh /K, K_r
bu erda K=1+0,5 ( U_o‘r / U_xrk -1) U_o‘r = U_xrk hamma tashqi izolyasiyalar uchun K_=1,1 deb qabul qilinadi.
Q_r -Bosimning standart qiymatdan farqining hisobiga oladigan koeffitstenti.
Toza va quruq tashqi izolyasiya uchun zarur bo‘lgan sinash kuchlanishing sathini ta’sir etayotgan ichki kuchlanish amplitudasi bo‘yicha baholash mumkin.
O‘ta yuqori kuchlanishli sistemalarda uning elementlariga uzoq vaqt davom etadigan ichki o‘ta kuchlanishlar ta’sir etishi mumkin. Bunga sabab qo‘zg‘atish sistemasining noto‘g‘ri ishlashi, elektr uzatish yo‘lining bir tomonlama uzilishi, keskin yuksizlanish va boshqalar kiradi. Bu o‘ta kuchla-nishlarning amplitudasi avtomatikada qo‘llaniladigan tadbirlar bilan chegaralanadi.
YAshining bevosita elektr uzatish yuliga yoki unga yaqin joyga urilishida, elektr uzatish yo‘lining o‘tkazgichlari bo‘ylab tarqa-layotgan elektromagnit to‘lqini paydo bo‘ladi. Elektr uzatish yullarida va nimstansiyada hosil bo‘ladigan o‘ta kuchlanishning amplitudasi elektromagnit to‘lqinning sinishi hamda uning xarakati bilan aniqlaniladi. SHuning uchun to‘lqin jarayonini tahlil qilish elektr sistema elementlarining chakmoqbardosh-liligini aniqlashda o‘ta muxim xisoblanadi. Elektr uzatish yo‘lidagi to‘l-qin jarayoni ushbu parametrlari sig‘imi, induktivligi, aktiv qarshiligi va aktiv o‘tkazuvchanligi o‘z ichiga oluvchi xususiy differensial tenglamalar sistemasi yordamida aniqlaniladi.
YUqorida ko‘rilgan barcha xususiy hollarda sistemaning tebranish konturining shaxsiy tebranishining so‘­nishi e’tiborga olinmadi, aksincha uning ta’siri sezirarli darajada bo‘­ladi. Analiz qilishda nimstansiyaan ketadigan havo elektr uzatish yo‘lining soni hisobga olinishi kerak deb qaradik. Agar nimstansiyadan bir nechta elektr uzatish yo‘li ketadigan bo‘lsa, ular­ning to‘lqqin qarshiliklari elektromangit to‘lqinning qqaytish koeffitsientini kamaytirishi natijasida o‘ta kuchlanish qiymatining kamayishiga olib keladi.
Misol uchun yuklanmagan XEUYlarini uzishda rivojlanadigan o‘ta kuchlanishni quyidagicha tasvirlash mumkin:
O‘takuchlanishning rivojlanishi birinchi navbatda o‘chirgichlarning xarakteristikasi bilan aniqlaniladi. CHunki yoyning takroriy yonish extimoli o‘chirgichning xarakteristikaga bog‘liq.
Uncha uzun bo‘lmagan XEUYlarini uzishda elektr uzatish yo‘lida va shinadagi o‘ta kuchlanish qiymati bo‘yicha bir xil bo‘lsada shaklan xar xil bo‘ladi.
Stansiya yoki nimstansiyadan ketayotgan boshqa XEUY xisobiga si-g‘imning oshishi o‘ta kuchlanish amplitudasining pasayishiga olib keladi.
O‘ta kuchlanish amplitudasi XEUY-laridagi yuqori davrtezliklitebranishlarning tez so‘nishini ta’minlash xisobiga xam kamaytiriladi.
O‘zgarmas tok ilmiy tekshirish institutida olib borilgan taxlil shuni ko‘rsatadiki maksimal o‘takuchlanish zamonaviy o‘chirgichlar bilan jixozlan­gan sistemada 3Uf- dan oshmasligi aniqlangan. Lekin bu o‘ta kuchlanish qiy­mat jixatdan xavfli va uning tez-tez takrorlanishining izolyasiyaga ta’siri xavfli xisoblanadi. Agar izolyasiya satxini 2,5Uf-gacha pasaytirganimizda XEUY uzishdagi o‘ta kuchlanish asosiy xisoblanadi. Xozirgi vaqtda zamonaviy o‘chirgichlar yoyning takroriy yonishini bartaraf etganligidan va elektr mustaxkamlikning tiklanishini tezlashganligi natijasida salt ishlayotgan elektr uzatish yo‘lini o‘chirishda o‘ta kuchlanishining ta’siri batamom bar­taraf etilishi mumkin.
Hozirgi vaqtda yuklanilgan havo elektr uzatish yo‘lini uzishda sodir bo‘ladigan o‘ta kuch­lanishni reaktor hamda razryadlagichlar qo‘llash yo‘li bilan chegaralash usuli ham keng qo‘llanilmokda. Bu yu­nalishda qilingan izlanishlar natijasida quyidagi xulosaga kelish mumkin.
1. Stansiya yoki nimstansiya shinasiga o‘rnatilgan razryadlagich shinada­gi o‘ta kuchlanishni chegaralasada, havo elektr uzatish yo‘lining oxirida paydo bo‘ladigan o‘ta kuchlanishga ta’­sir qilmaydi.
2. Havo elektr uzatish yo‘lida o‘rnatilgan razryadlagich stansiya va nimstansiya shinasidagi hamda uning o‘zidagi o‘ta kuchlanishlarni chegaralaydi. Bunda asosiy ta’sirni elektr uzatish yo‘lining oxiriga o‘r­natilgan razryadlagichga ko‘rsatiladi.
3. Razryadlagich ishlaganda u orqali oqayotgan tokning amplitudasi U=Uut/Z-dan ortmaydi, bu erda Uut ­o‘ta kuchlanish qiymati, Z-to‘lqin qarshilik. Oqib o‘tayotgan tokning qiymati SQp bilan aniklanadi. Misol uchun U=220 kV kuchlanishga mo‘ljallangan elektr uzatish yo‘lining har 100 km -dagi har bir fazaning sig‘imi S=1mkf, Rp= 300 om bo‘lsa, tokning o‘tish vaqti t = 300 mksek-ga teng bo‘ladi.
Kondensatorni uzishda paydo bo‘ladigan o‘ta kuchlanishni taxlil etish uchun kondensatorlar ba­teriyasi ma’lum induktivlikga ega bo‘lgan manbaidan uzilayotgan bo‘lsin. Bu kondensatorlar bataråÿsi elektr sistemaning quvvat koeffitsientini yax­shilash va havo elektr uzatish yo‘lida kuchlanishni rostlash, uning o‘tkazuvchanlik qobilyatini oshirish uchun qo‘llanilmoqda. Kondensator batareyasini o‘chirishda ham xuddi salt havo elektr uzatish yo‘lini uzishdagi kabi sig‘im tokini uzish kondensatordagi kuchlanish maksimumiga erish­ganda sodir bo‘ladi. SHuni takidlash lozimki bu vaqtda kontaktlar orasida hham kuchlanish maksimumga teng. SHunga ko‘ra yoyning qayta yonishi extimoli bor, bunda kuchlanish U=2Uf amplituda bilan tebranadi. Bu tebranishlar natijasida kuchlanish 3Uf-gacha etadi. Agar yana bitta takroriy yonishi sodir bo‘o‘lsa kuchlanish 5Uf-gacha etishi mumkin. Bu holda kondensator batareyasini uzish salt ishlayotgan havo elektr uzatish yo‘lini uzishdan farqi bitta xususiy erkin tebranish chastotasiga ₀=1/ LoC -ga ega bo‘lishidir. Kondensatorlar batareyasini alohida saqlagich bilan muxofazalangan aloxida seksiyalarni paralel va ketma-ket ulash natijasi­da hosil qilinadi. SHu sababdan kondensatorlar batareyasini uzishda to‘la qisqa tutashuv sodir bo‘lmasligi tufayli soddalashtirilgan o‘chirgichlar o‘r­natsa ham bo‘ladi. Bu o‘chirgichlarning tezligi ancha katta bo‘lib ularda yoyning takroriy yonishi kuzatilmaydi. Maxsus kondensatorlar batareyasini o‘chirish­ga mo‘ljallangan o‘chirgichlar o‘ta kuchlanishni chegaralashga imkon beradi, hamda o‘chirgichning ishlash sharoitini yaxshilaydi. Xozirgi vaqtda sig‘imiy toklarni o‘chirishga mo‘ljallangan moyli va xavo, ya’ni yoyni o‘chirgich vosita­si sifatida o‘ta mustaxkam gaz-elegaz va freon qo‘llaniladi. Bu yo‘na­lishda vakiumli o‘chirgichlarni qo‘llash ham katta qiziqish uyg‘g‘otmoqda. Bu o‘chirgichlar kontaktlari orasidagi elektr mustaxkamlikning tiklanish tez­ligi juda katta.