Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 335

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Как

видно

из

рис.

14.10,

в

зависимости

от предразрядного

времени

тр

пли

крутизны

фронта

приходящей

волны U'0} = Да/тф

коэффициент

|х„|

по

абсолютной

величине сначала быстро падает

до нуля,

затем,

нарастая,

достигает тах = 0,217, далее вновь па­

дает и т. д. Желательно,

чтобы допустимая амплитуда

полной волны

на изоляции

оборудования была выбрана так, чтобы'

 

 

 

 

 

UT.доп X

1-I- А0 тах п0тах +

А) і/а «

1 ,ЗІ/а.

 

(14.46)

При этом

для

изоляции будут безопасны все волны

с параметром

Яр. кр= 5,2.

Для этого значения А.р и значения

полученного

по (14.43),

допустимая

крутизна

фронта

волны

равна

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

Ua

 

 

с12

ІД

(14.47)

 

12

Д О П -----

‘ р .Д О П

 

^•р. крАг

 

>'3/

:

С12

^12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5СТ +

 

 

Полученные результаты

качественно правильно отображают пере­

напряжения на подстанции. Однако колебания напряжения между многочисленными емкостями аппаратов и точками разветвления на реальной подстанции оказываются более сложными. Для получения надежных количественных соотношений в ЛПИ и ВНИИЭ были про­ ведены детальные исследования на анализаторе ряда конкретных наи­ более типичных схем подстанций 354-750 кв (рис. 14.11). Емкости аппаратов и волновые сопротивления при исследованиях принимались

по опытным данным. Характеристики современных разрядников ти­

пов РВС и РВМ учитывались по ГОСТ 8934—58 и 10257—62.

Для внешней изоляции (вводы, разъединители, выключатели,

конденсаторы связи)

£/доп

ограничивались кривыми,

построенными

по формуле Горева — Машкиллейсона:

 

 

Ндоп = Л )/1 4 -(7 У 0 ,

(14.48)

где t —время, мксек;

А и

Г0 — постоянные, значения

которых по­

лучаются подстановкой в (14.48) испытательных напряжений полной

и срезанной волны соответственно

при / = 8 и і = 2 мксек.

 

 

Для

внешней

изоляции

750 кв

Т/Д0(1 = 2600

кв

при / ^ 3 мксек

и £/доп = 2100 кв при / >

3

мксек.

Как правило, Umi для внешней

изоляции выше, чем для

внутренней.

 

 

 

Т а б л и ц а 14.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средние значения

 

 

Возможный диапазон

Номиналь­

Значения

Расстояние

 

Период

Расстояние

 

Период

входной

Время

Время

ное

напря­

емкости

от раз­

колеба­

/

от раз­

колеба­

жение

трансформа­

рядников

 

первого

тельной

рядияков

первого

тельной

^ном' кв

торов Ст, п ф

до транс­

максимума

составля­

до транс­

максимума

составля­

 

 

 

формато­

 

ть м к с е к

ющей Т ,

формато­

Tj, м к с е к

ющей Т ,

 

 

 

ров, лі

 

 

м кс е к

ров,

м

 

м кс е к

 

35

800

60

 

1,3

2,0

30

-- 90

1,0ч-2,0 1,84-3,5

150

ПО

800

60

 

1,3

2,0

30

--

120

1,04-2,8 1,84-3,8

220

1500 4- 2000

90

 

2,0

3,0

30

--

150

1,64-3,0 2,24-5,2

330

3000

90

 

2,5

4,2

45

--

180

1,84-3,3 2,44-5,6

 

500

5000

90

 

3,0

4,6

45

--

180

2,44-4,0 2,84-6,4

 

750

4000

90

 

3,0

4,4

75

--

105

2,44-4,0

3,64-4,8

376.


Эти исследования показали, что при типовых случаях перенапря­ жения на силовых трансформаторах имеют форму униполярной ко­ лебательной волны (кривая 3 на рис. 14.9, в). Амплитуды последующих максимумов этой волны затухают, как правило, быстрее, чем спадает напряжение на хвосте полной испытательной волны стандартной фор­ мы (кривая 4 на рис. 14.9, в). Время первого максимума ^ и период собственных колебаний Т приведены в табл. 14.6.

На рис. 14.12, а, показаны кривые опасных волн в координатах

^оі =

^шах> ^oi = ^max. а на рис.

14.12, б— в координатах

и о1 —

=

и і = Тф. При этом опасной

считалась волна с такими

пара­

метрами, при которых хотя бы в одной точке подстанции возникало

перенапряжение,

равное допустимому

импульсному напряжению.

 

 

д. Грозозащита подхода лишш

 

Все волны с амплитудой

Un и длиной эквивалентного косоуголь­

ного

фронта Тф,

приходящие на подстанцию, можно разделить на

четыре группы (рис.

14.12,

б):

 

 

1) б.в.— безопасные

(ниже к. о. в.— кривой

опасных волн) и

возможные (ниже

в. с. х.— вольтсекундной характеристики изоля­

ции

линии);

 

 

 

 

 

 

2) б. н.— безопасные

и

невозможные

(вызывающие перекрытие

на линии);

 

 

 

 

 

 

3) о. н.— опасные (выше кривой опасных волн),

но невозможные;

4) о. в.— опасные

и

возможные.

 

 

Надежность защиты подстанции от грозовых перенапряжений тем выше, чем выше располагается и круче идет кривая опасных волн. Ход кривой опасных волн зависит от интервала координации ДU между і/лоп и остающимся напряжением защитных разрядников РВ: Ди = и до„ — U3. С увеличением ДU кривая опасных волн располага­ ется выше. Кроме того, при одинаковых AU кривая опасных воли рас­ полагается тем выше и идет тем круче, чем больше линий отходит от подстанции, так как при этом часть тока грозовой волны ответвляется в отходящие линии, ток через РВ уменьшается, напряжение Ua сни­ жается, и перенапряжения, равные допустимому, возникают при боль­ ших амплитудах проходящих на подстанцию воли.

Количество разрядников и удаление /р защищаемого аппарата от ближайшего к нему разрядника также существенно влияют на кри­ вую опасных волн. Чем ближе расположены разрядники к защищен­ ному электрооборудованию, тем выше и круче идет кривая опасных волн и тем более благоприятны условия грозозащиты. Этот эффект имеет место и с увеличением количества разрядников на подстанции.

В большой мере надежность грозозащиты подстанции зависит и от грозозащиты подхода. Длина подхода, защитные углы тросов и со­ противление -заземления опор должны быть такими, чтобы сделать весьма маловероятным приход на подстанцию волн, относящихся к группе о. в., которые, даже будучи срезанными в точках 1, 2 пли 3 (см. рис. 14.12, б), все же приведут к возникновению на подстанции опасных перенапряжений.

378



При ударе молнии в провод или в опору с последующим перекры­ тием изоляции линии на проводе возникает волна с весьма крутым фронтом, подчас приближающимся к прямоугольному. Амплитуда волны может быть самая разнообразная. Длина волны в зависимости от ее амплитуды ограничена моментом среза в точках 1, 2 или 3 в со­ ответствии с вольтсекундной характеристикой изоляции линии (кри­ вая в. с. X . на рис. 14.12, б в координатах U, і) или затуханием тока молнии (кривая 4 на рис. 14.12, б), если амплитуда волны ниже ми­ нимального, разрядного напряжения изоляции линии. Эти волны при распространении по линии искажаются и несколько затухают в основ­ ном вследствие импульсной короны (см. § 11.2) и в сравнительно мень­ шей степени вследствие других потерь на линии (см. § 11.1). Поэтому

минимальное

напряжение кривой опасных волн (при тф= 0

на

рис. 14.12, б)

должно быть выше начального напряжения короны

U„

на проводах

линии.

 

Волна, возникшая на проводе и имеющая амплитуду и длину фрон­ та, соответствующие зоне о. в. (см. рис. 14.12, б), при распространении по линии к подстанции должна пробежать определенное расстояние /0 з, чтобы крутизна фронта снизилась до безопасной и волна была правее и ниже кривой опасных волн (к. о. в. на рис. 14.12, б). Эта длина пробега определяет «опасную зону» для рассматриваемой волны. Опас­ ная зона пропорциональна необходимому смещению точки фронта волны на уровне пересечения с кривой опасных волн. Наибольшая критическая длина опасной зоны /кр будет при этом у волны 2 (см.

рис. 14.12, б) с прямоугольным фронтом и с амплитудой

Дкр. При этом

согласно (11.22)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L а тах= /кр= Ѵ 'І(-) = Д Л Р/(0,5Л,р + 8Дкр),

 

(14.49)

где

і'і(_) = 0,5 +

8Дкр//гср — интенсивность смещения фронта

отрица­

тельной волны

вследствие импульсной короны, мксек/кв,

при

^

l,5/icpH„/(/jcp —8UH);

/іср— средняя

высота

провода

над

поверхно­

стью земли, м;

t

и

UKp— по рис.

14.12,6,

мксек

и Мв;

Un— на­

пряжение начала

короны, Мв.

 

 

 

 

 

Всовременной практике грозозащиты длина защищенных подходов

кподстанциям Іп выбирается /„ ^ /кр. Такой защищенный подход называется безопасным подходом. Полученные в результате иссле­

дований на анализаторе длины подхода Іп для подстанций 35-1-330 кв с различными расстояниями /р, числом вентильных разрядников и количеством отходящих линий приводятся в «Руководящих указани­ ях» и «Правилах устройств». Для типовых условий длина подхода на­

ходится в следующих пределах: 1—2 км — для

подстанций

35 кв;

1—3 км — для подстанций ПО кв; 2—3 км — для

подстанций

150-1-

Ч-ЗЗО кв.

 

 

Для подстанций 500 кв и выше необходимо обеспечить малое (ме­ нее 10 ом) сопротивление заземления опор в пределах подхода длиной 3—3,5 км. Другие специальные меры по защите подходов не преду­ сматриваются, так как линии этого напряжения выполняются на од­ ноцепных опорах с двумя тросами и имеют на всей длине достаточно высокую надежность грозозащиты и соответственно малую вероят­

379


ность возникновения грозовых волн на проводах вблизи подстанцийДля подстанции 500 кв и выше предусматривается ограничение допу­ стимого удаления /р от защищаемого электрооборудования, чтобы при этом ограничить опасную зону линий до 3-f-3,5 км.

При прорыве молнии на провода пли ударе молнии в опору с пе­ рекрытием между опорой и проводом в пределах подхода, особенно вблизи подстанции, на последнюю могут приходить опасные волны. Поэтому защитные углы тросов и сопротивления заземления опор на

подходе

желательно сделать минимальными и не более

а ^ 20°,

Я ,-^Ю

0.11 (см. § 14.3, б). Это важно выполнить даже в

местности

с высоким удельным сопротивлением земли, например путем прокладки

вдоль

подхода линии сплошных

заземляющих полос «противовесов» и

применения

глубинных заземлнтелей.

 

 

 

 

 

 

 

Удельное число (на 100 км и 100 грозовых часов или дней) прорывов

и перекрытий в пределах подхода можно оценить по формуле

 

 

 

 

ЛГ; = Л С У. м.(Р пр +

Р0Р /(0)),

 

 

(14.50)

где

Р

— вероятность

прорыва

молнии

 

по

(14.12);

РПо) =

= ехр (—0,04/о)— вероятность

перекрытия

при

ударе

в опору

по

(14.2);

Я0 яз 0,5 — вероятность

удара

в

опору.

 

 

 

 

 

Вероятное число приходов опасных волн

на подстанцию в'год

вследствие

ударов молнии в

подходы /п ^ /І(р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nл = п л 100

100

 

p ndl

 

щ,пч/крУѴп5-10"

 

(14.51)

где /іл>

пч,

/кр— число

отходящих линий,

число

грозовых

часов

в

году и длина максимальной безопасной зоны,

км.

 

 

 

В формуле (14.51) принято, что вероятность прихода

на под­

станцию опасной волны при прорыве

или

перекрытии

на

подходе

Рп= 1

 

при

/ = 0; при / = /

значение

Яп —>0

и

изменяется

по ли­

нейному закону

Яп ^ 1 - ( / / / кр).

 

 

 

 

(14.52)

 

 

 

 

 

 

 

 

При длине подхода /п менее длины максимальной опасной зоны

/вероятность прихода на подстанцию опасных волн резко воз­

растает, особенно

 

при отсутствии защитных тросов на участках

А/ = I

Вероятное число в год прихода на подстанцию опасных

волн

вследствие ударов молнии в линию за пределами защищенного

подхода при

/„ <

/кр

 

Nп. у. м.

кр

 

1 РлШ ^ п лп У п.у .ы.(Ікр~ І п)Р ,.ср10-\ (14.53)

= «л ' 00

1ÖÖ“

 

где с некоторым запасом можно принять: а) при отсутствии защит­ ных тросов за пределами Іп значение Ял. ср « 1; б) при наличии защитных тросов за пределами /п величина Рл, гр= Япр4-0,5Я/(о) — вероятность возникновения грозовых волы на проводах при проры­

380