L- điện cảm tản của cuộn dây MBA
10.3.2 Tác dụng giảm tốc độ phục hồi điện áp trên pha chạm đất
Trong lưới có cuộn dập hồ quang, khi hồ quang cháy lần thứ nhất, quá trình xảy ra cũng tương tự như trong lưới có trung tính cách điện, tức là cũng kèm theo quá trình dao động mà tần số và biên độ của dao động ít phụ thuộc vào sự có mặt của cuộn cảm, vì cuộn cảm có trở kháng lớn đối với dòng điện cao tần. Cũng do nguyên nhân đó, cuộn cảm không có ảnh hưởng đến thành phần cao tần của quá trình quá độ xảy ra sau khi hồ quang tắt, lúc dòng điện cao tần qua trị số không.
Như đã trình bày ở trên, khi thành phần cao tần của dòng điện chạm đất qua trị số không, hồ quang tắt. Lập tức có sự phân bố điện tích từ điện dung 2C của các pha không sự cố cho điện dung C của pha sự cố, tạo nên trên các pha (và trên trung tính) lượng gia tăng điện áp ∆U(1) xếp chồng lên điện áp nguồn.
Khi không có cuộn dập hồ quang, điện áp trên pha sự cố (A) sau một nửa chu kỳ tần số công nghiệp bằng.
UA = Up + ∆U(1) = Up + 2 3 1 ( ) max U ≈ Up + 2 3×2,2Up ≈ 2,5Up
tức là sau khoảng thời gian
2
T(0,01s), điện áp phục hồi trên pha sự cố (A) cao hơn 2Up (H.10.8), do đó hồ quang dễ dàng cháy trở lại.
Hình 10.8 Sự phục hồi điện áp trên pha sự cố (a) khi không có cuộn cảm ở trung tính
Khi có cuộn dập hồ quang ở điểm trung tính, điện tích phân bố lại trên các điện dung C đi qua cuộn cảm gây nên dao động tắt dần với tần số riêng:
ωo = 1 1
3 3 3
(Lk +L/ ) C ≈ L Ck
tức xấp xỉ tần số nguồn trong chế độ bù chính xác, nói khác đi, lượng gia tăng điện áp ∆U(1) trong trường hợp này dao động tắt dần với tần số xấp xỉ tần số nguồn và đạt đến trị số không sau hàng loạt nửa chu kỳ. Xếp chồng dao động này (H.10.9 - đường cong 1) lên điện áp nguồn của pha chạm đất (đường 2) sẽ có được điện áp phục hồi (đường 3) trên pha này.
1-Dao động tự do; 2- Điện áp nguồn; 3- Điện áp tổng trên pha sự cố
Hình 10.9 Đường cong phục hồi điện áp trên pha sự cố khi hồ quang tắt lúc dòng cao tần qua trị số không
Như vậy sau hàng loạt nửa chu kỳ, điện áp trên pha sự cố (A) mới phục hồi đến trị số Up, trong thời gian đó khả năng cách điện của khe phóng điện đã được phục hồi, hồ quang không còn có khả năng cháy lại.
Khi bù không chính xác (q ≠ 1) thì điện áp phục hồi có dạng phách với tần số đường bao bằng: Ω = 1 1 2 1 2 2 2 4 4 | | ( ) | | ( ) , ( ) . o q q q T T − ω ω ω − ω − π − π = ≈ = ω = và chu kỳ dao động: TΩ = 2 4 1 T q π = Ω −
Như vậy, điện áp phục hồi sẽ đạt trị số cực đại sau một thời gian gần bằng
4
TΩ tức là sau 1
1
q− chu kỳ tần số công nghiệp. Lúc này dao động tự do đã tắt một phần và trị số cực đại của điện áp phục hồi gần đúng bằng:
Umax ≅ Up[1 + exp 2 1 ( )] ( ) t q − δω − = Up[1 + exp 1 ( )] q − δπ − (10.29)
Như vậy, bù càng không chính xác thì thời gian đạt đến điện áp phục hồi cực đại càng ngắn, tức là làm tăng tốc độ phục hồi điện áp và biên độ của nó, do đó tăng xác suất hồ quang cháy lại.
Tuy nhiên, ngay cả trong trường hợp này tốc độ phục hồi điện áp vẫn chậm hơn khi không có cuộn dập hồ quang.
Nhờ có tác dụng giảm tốc độ phục hồi điện áp trên pha sự cố, cuộn dập hồ quang có thể dập tắt được dòng điện lớn hơn nhiều so với dòng điện chạm đất trong hệ thống có điểm trung tính cách điện. Thực nghiệm cho thấy, khi chỉnh định cuộn điện cảm ở gần mức bù chính xác thì có thể dập tắt được cả dòng điện tác dụng tới 100 A trong hệ thống 220 kV. Bù không chính xác sẽ làm xấu rất nhiều điều kiện dập hồ quang. Vì vậy hiện nay thường dùng cuộn