Шунтирующие резисторы, применяемые в выключателях, могут выполнять следующие функции:
ограничивать скорость восстановления напряжения на контактах выключателя при отключении коротких замыканий;
ограничивать коммутационные перенапряжения при отключении ненагруженных трансформаторов, реакторов и линий;
ограничивать коммутационные перенапряжения при включении ненагруженных линий;
выравнивать распределения напряжения по разрывам многоразрывного выключателя.
Наиболее широко в воздушных выключателях применяются резисторы для выполнения функций первой группы. Сопротивление таких резисторов изменяется от десятых долей Ома для генераторных выключателей до сотен ом — для выключателей высокого напряжения.
Резисторы второй группы, а также резисторы из третьей группы применяются в основном для выключателей сверхвысокого напряжения. Сопротивление резисторов этих групп изменяется в пределах от десятков до нескольких тысяч ом.
Наиболее тяжелым режимом работы воздушного выключателя является отключение неудаленного КЗ. Поэтому в дальнейшем более подробно будет рассмотрено влияние ШР на ПВН при работе выключателя в этом режиме.
Упрощенная расчетная схема коммутации выключателя при отключении неудаленного КЗ приведена на рис 1, где Umt — линейно нарастающее напряжение на контактах выключателя для временного интервала с момента прерывания дуги до прихода отраженной от места КЗ волны напряжения; zB — волновое сопротивление линии; С — емкость присоединенного к шинам оборудования; Rw и Llu — сопротивление
Рис. 1. Схемы коммутации выключателя при неудаленном КЗ
Сравнивая (1) и (2) получаем, что применение ШР уменьшает du/dt в отношении
Применение низкоомных шунтирующих резисторов (Rlls < zB) позволяет существенно снизить du/dt. Заметим, что низкоомные ШР наряду со снижением du/dt значительно облегчают условия гашения дуги до перехода тока через нулевое значение в результате увеличения интервала времени между моментами перехода тока и напряжения через нулевое значение.
Конструкции низкоомных шунтирующих резисторов могут быть подразделены на две группы:
ШР с металлическими токоведущими элементами (круглыми или плоскими). В качестве материала для шунтирующих резисторов применяется проволока или лента из сплавов, имеющих удельное сопротивление 1,1 — 1,4 мкОм-м. Конструктивно такие ШР выполняются со спиральными или ленточными токоведущими элементами в виде отдельного конструктивного узла. ШР наружной установки помещаются в герметизированную фарфоровую покрышку;
объемные ШР из специальной керамики. Такие резисторы могут быть как линейными, так и нелинейными. В России в качестве материала для ШР применяется бетэл (бетон электротехнический) с объемной теплоемкостью при адиабатном нагреве примерно 100 Дж/см3. Некоторые объемные резисторы меняют сопротивление в зависимости от приложенного напряжения. Такие нелинейные резисторы перспективны для снижения коммутационных перенапряжений при отключении малых индуктивных токов.
Термическая стойкость ШР является одним из важнейших показателей, определяющих надежность работы выключателя в целом.
Следует учитывать, что выключатели должны выполнять и повторять определенные циклы операций. Этим в основном определяется надежность шунтирующих резисторов при многократном нагреве его до высокой температуры. Если принять за исходный цикл операций двойное АПВ (О - /бт - ВО — 180 - ВО) и учесть, что за время бестоковой паузы 0,2 — 0,3 с обычно не происходит теплообмена между токоведущими и изоляционными элементами ШР, то можно считать, что две операции отключения следуют одна за другой без выдержки времени.
Для определения полного времени остывания ШР, по истечении которого выключатель может повторить заданный цикл операций, следует рассматривать не только стадию адиабатного нагрева токоведущего элемента без теплообмена с нетоковедущими элементами, но и стадии теплового процесса, связанные с теплообменом между токоведущими и изоляционными элементами шунтирующих резисторов.
