Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

пряжения в точке х;

жения собственных колебаний (стоячих волн) на вынужденную сос­ тавляющую ивш (рис. 10.12). Амплитуды этих волн распределены вдоль линии по определенному закону ик (х), где k = 1, 2............

В случае пренебрежения потерями собственные колебания не зату­ хают. Эго существенно упрощает решение и при ßx > 1,5со для сетей высокого напряжения не вносит существенных погрешностей в ре­ зультаты расчета максимальных перенапряжений на линии.

д. Исследование на модели

Для исследования переходных процессов в электрических сетях целесообразно использовать модели, электрически подобные эквива­ лентным схемам этих сетей. Условия подобия переходных процессов в сложной электрической схеме и ее модели имеют вид:

М *м. X„) = vu{t, X), ім(/„, xH) = ai(t, х), tM= st, (10.75)

где и, і — напряжение и ток в элементе х реальной схемы в момент

нить модель из подобных элементов; 2) соединить их в той же по­ следовательности; 3) выбрать параметры каждого элемента в соот­ ветствии с условиями подобия (10.75). Если выполнены первые и вторые условия, то каждому контуру или узлу реальной схемы

228

где Q, = v/a, H = sv/a, F — sa/v—численные масштабы сопротивления, индуктивности, емкости.

Линию длиной I целесообразно моделировать приближенно с по­ мощью эквивалентной цепной схемы. Для этого разбиваем всю длину I на ряд коротких участков, заменяем их эквивалентными П-схемами и по формулам (10.76), (10.77), (10.78) получаем параметры соответствую­ щих П-схем модели. Цепная схема содержит только элементы с сосре­ доточенными параметрами, и распространение волн в ней, строго го­ воря, отсутствует. Однако если каждое звено эквивалентно такому ко­ роткому участку линии, двойное время пробега волны по которому на порядок меньше длины фронта (или среза), существенного для иссле­ дуемого процесса, то напряжения и токи во всех соответственных точках или элементах линии и ее модели удовлетворяют условиям подобия (10.76), (10.77), (10.78) с достаточной для практики точностью.

Характеристическое сопротивление модели линии удовлетворяет

Электродвижущие силы моделируются подобными э. д. с., соглас­

Приход по линии с волновым сопротивлением w на подстанцию вол­ ны заданной формы иОх(0 моделируется в соответствии с рис. 10.4, б

и сопротивлением ReM= Q,w.

Модель вентильного разрядника состоит из моделей его вольтсе-

отпирается при напряжении и времени в соответствии с условиями подобия для в. с. X . :

UdbAstd) = vud (td). (10.82)

Модель в.а.х. можно получить путем кусочно-линейной аппрокси­ мации заданной нелинейной в.а.х. цр = цр(ір) в соответствии с усло­ виями подобия:

^ р . М (^р.м ) ^’^ р (Ц ) > Ц .м ^ р -

При исследовании грозовых перенапряжений обычно выбирают

будут иметь в модели длительность /м=100 мксек.

При использовании генератора повторяющихся импульсов (на­ пример, 50 раз в секунду) на экране осциллографа получаем ста­

229

бильные изображения напряжений и токов в определенных масшта­ бах. Модель собирается из маломощных элементов, однако паразитные индуктивности и емкости монтажной схемы влияют незначительно. Построенный в ЛПИ на этом принципе анализатор грозозащиты под­ станций (АГП), предназначенный для исследования быстропереход­ ных процессов, дает погрешность в максимальных значениях пере­ напряжений не более 5% по сравнению с расчетами методом бегущих волн (такое сопоставление приведено на рис. 10.9, б, в).

При исследовании коммутационных перенапряжений обычно вы­

ная аппаратура и разрядники воспроизводятся с помощью бесконтакт­ ных элементов. Существенное значение имеет моделирование харак­ теристик коронного разряда на проводах линии электропередачи.

Рис. 10.13. Схемы, моделирующие проводимость Кп участка однопроводной коронирующей линии (а) и проводимости Рп и Y12 трехпроводной транспонированной коронирующей линии (б)

При коронировании одного провода эти характеристики могут быть учтены с помощью схемы, показанной на рис. 10.13, а. На схеме С — емкость провода некоронирующей линии; остальные элементы ими­ тируют характеристики короны. При |w ]= |£ | = £/Hодин из вентилей (Вj или В2) отпирается и параллельно емкости С подключаются эле­ менты Ск1, Скг и RK. При спаде напряжения этот вентиль запирается, а затем отпирается другой вентиль, имитирующий корону обратного знака. В установившемся режиме воспроизводятся характеристики АС и G (см. § 3.3). При соответствующем подборе параметров Ск1, Ск2, Як удается с достаточной для практики точностью воспроизвести зависимость потерь на корону от амплитуды (до 2,5 Uu) и частоты (в диапазоне 50-1-500 гц) приложенного напряжения (см. § 3.3). Вы­ полнение этого требования оказывается достаточным для воспроизве­ дения вольткулоновых характеристик короны в переходном про­ цессе и квазиустановившемся режиме внутренних перенапря­ жений.

230

ГЛАВА XI. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЛИНИЯХ

СПОТЕРЯМИ

§11.1. ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ЛИНИИ С УЧЕТОМ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ЗЕМЛИ И ПРОВОДОВ

а. Телеграфные уравнения гі,-проводной линии с учетом сопротивления земли н проводов

При больших длинах пробега по линии волны искажаются и зату­ хают вследствие потерь в земле и проводах, короны на проводах, а также в меньшей степени вследствие утечки по изоляторам, потерь в тросах и других факторов.

Если удельные сопротивления земли рэ и проводов рп не равны нулю, то магнитное поле частично проникает в проводящую среду, затухает и меняет свою фазу. Например, для простейшего случая на­ бегания плоской электромагнитной синусоидальной волны с частотой ю на плоскую поверхность раздела воздух — земля имеем для танген­ циальной составляющей напряженности поля

Н. (г) л; Н.оехр (— сел) cos (соt —аг), а = Y ®р.3/2рэ,

где Н.п = Н-(г) |г=0.

Соответственно меняется по амплитуде и фазе плотность тока в различных точках среды.

Электрическое поле в земле много слабее электрического поля в воздухе, поэтому поверхность земли можно рассматривать как пло­ скость зеркального изображения.

При напряжении ниже коронного уравнения (10.2), (10.4) остаются без изменения, а уравнения (10.1) принимают вид

Щ .і)

і=і

где zki—взаимное (іФЩ и собственное (i = k) сопротивления между

231