Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

Фронт волны значительно сглажен вследствие индуктивности рас­ сеяния Ls.

Магнитные колебательные составляющие возникают за счет тран­ сформации на сторону НН собственных колебаний обмотки ВН, воз­ никающих при внезапном приложении к трансформатору импульсного напряжения, а также собственных колебаний обмотки НН. В резуль­ тате наложения этих составляющих суммарное перенапряжение в прин­ ципе при неблагоприятном наложении составляющих могло бы дос­ тигнуть опасной величины. Однако установка на стороне ВН совре­ менных магнитно-вентильных разрядников при соединении обмоток трансформатора 750-ь ПО кв по схеме «звезда (с глухим заземлением нейтрали) — треугольник» или трансформатора 35/6-ьЮ кв по схеме «звезда — треугольник» существенно ограничивает вероятность по­ явления опасных перенапряжений на стороне НН. Показатель грозоу­ порности такой схемы не ниже показателя грозоупорности трансформа­ тора на стороне ВН и имеет порядок сотен лет.

Если разрядник с магнитным гашением установить на стороне ВН трансформатора в непосредственной близости от него не представляется возможным, необходимо установить машинные разрядники на зажимах генератора. Наличие между машиной и воздушной сетью промежу­ точного трансформатора, особенно в случае блока генератор — тран­ сформатор, значительно снижает также вероятность коммутационных перенапряжений и при условии проведения своевременных испытаний изоляции создает наиболее благоприятные условия работы изоляции электрической машины.

в.Связь через трансформатор н воздушную перемычку

Вслучае средней мощности машины (порядка десятков мегаватт)

итрансформатора устройство кабельной перемычки на весьма большой рабочий ток требует прокладки большого числа параллельных ка­

белей. Устройство экранированного токопровода не экономично. В этих случаях применяется воздушная перемычка в виде шинного моста или гибкой связи, которая весьма надежно защищается стержне­ выми молниеотводами от прямых ударов молнии. Однако остается опас­ ность индуктированных перенапряжений, особенно при ударе молнии в близко стоящий молниеотвод. В этом случае при малой емкости ка­ белей генераторного напряжения для снижения индуктированных пе­ ренапряжений целесообразно установить защитные конденсаторы емкостью 0,1-ъ0,5лі/сф. Они же будут способствовать снижению емкост­ ной составляющей перенапряжения, переданного через трансформатор. При этом показатель грозоупорности такой схемы будет того же по­ рядка, что и в случае кабельной перемычки.

г. Связь через реактор

Наличие непосредственной электрической связи между электри­ ческой машиной и воздушной сетью без промежуточного трансформа­ тора, вообще говоря, нежелательно. При этом существенно возрастают

386

амплитуды и вероятности как грозовых, так и коммутационных пере­ напряжений, происходит ускоренное старение электромашинной изо­ ляции, снижаются ее надежность и показатель грозоупорности. Одна­ ко в отдельных случаях по организационным или технико-экономиче­ ским причинам возникают затруднения с установкой промежуточного трансформатора. При этом необходимо всемерно использовать естест­ венные защитные свойства аппаратуры присоединения, с тем чтобы

Рис. 14.13. Типовые схемы грозозащиты электрических машин:

по возможности повысить надежность грозозащиты при минимальных дополнительных приведенных затратах. В этом отношении наиболь­ шие возможности представляет реактор. При индуктивности реактора порядка 1 мгн фронт проходящей через него волны существенно сгла­ живается, что важно для уменьшения перенапряжений на витковой изоляции. Реактор Р одновременно способствует повышению напря­ жения со стороны линии и срабатыванию разрядника РТ2 или РВ2 (рис. 14.13, а), заземление которого присоединяется к общему кон­ туру заземления R CT. Это ограничивает амплитуду волны, прошедшей через реактор. Желательно, чтобы реактор имел надежную продоль­ ную изоляцию, для защиты которой можно установить шунтирующий

вентильный разрядник. Специальный генераторный разрядник РВМ с улучшенными характеристиками и конденсатор С0 (если отсутствуют кабели) необходимы на случай близкого удара молнии большой силы или пробоя продольной изоляции реактора. Дополнительные разряд­ ники РТ или защитные промежутки ПЗ и защита от прямых ударов подхода на длине порядка /п Ä 100 м повышают надежность защиты ре­ актора и всей схемы грозозащиты машины.

Импульсное пробивное напряжение разрядников серии РВМ не­ сколько превышает допустимое напряжение на изоляции даже при £/д = 1,7)/2£/ном. Поэтому целесообразно дальнейшее снижение вольт-

Анализ показывает, что разрядники, установленные на противо­ положном конце или на линии, существенно повышают надежность грозозащиты машины.

д. Связь через кабелыіую вставку

Если реактор отсутствует, то необходимо усилить защиту подхода. Желательно иметь наилучшие характеристики разрядников и мини­ мальные сопротивления их заземлений.

388

После срабатывания РТ2(при условии достаточно низкой его вольтсекундной характеристики) импульсный ток из жилы за счет влияния поверхностного эффекта вытесняется на оболочку, а с нее —• в землю или в заземление ЗРУ (RCT на рис. 14.13. б). Установка дополнитель­ ного комплекта РТі или ПЗ на подходах способствует уменьшению тока через РТ2 и РВМ и повышению уровня грозоупорностн схемы. Однако отсутствие реактора и низкое волновое сопротивление кабеля приводят к ненадежной работе разрядников РТ2.

В месте удара молнии вследствие слабой изоляции линий 64-10 кв вероятно возникновение перекрытия между всеми фазами и на землю. При этом волна от места удара распространяется по трем фазам. При срабатывании разрядника РТ2, например фазы а, напряжение на фа­ зах b и с снижается за счет взаимной связи между фазами. Одновре­ менно возникает падение напряжения на сопротивлении заземления от тока через РТ2 фазы а. При этом заметно снижаются напряжения, приложенные к разрядникам РТ2 на фазах b и с, в результате чего они могут не сработать. Приход отраженной от кабеля и разрядника РВМ волны обратного знака также снижает напряжение на разрядниках на подходе. Напряжение же приходящей волны продолжает возрастать, что может привести к чрезмерно большому току через РВМ и опасному перенапряжению на изоляции машины.

Расчеты и исследования на анализаторе ЛПИ показывают, что при некоторых параметрах тока молнии схема работает не вполне надежно. Наряду с уровнем грозоупорности / мѵ по (14.58), соответствующим успешному срабатыванию всех разрядников, имеется некоторая об­ ласть промежуточных значений амплитуды и крутизны фронта тока молнии, при которых не все разрядники работают и возможны опас­ ные перенапряжения на изоляции машины. Установленные с другой стороны линии разрядники оказывают благоприятное действие. Эти обстоятельства необходимо учитывать при вычислении показателя грозоупорности схемы. Результаты таких расчетов, приведенные в табл. 14.9, показывают заметное снижение надежности грозозащиты в схемах с кабельной вставкой по сравнению с предыдущими случаями. Поэтому отсутствие реакторов может быть допущено только для менее ответственных генераторов и двигателей средней и малой мощности.

е. Непосредственная связь машины с воздушной линией

Наименее надежная грозозащита получается, когда воздушная линия непосредственно включена на шины генераторного напряжения (рис. 14.13, в). Защита подхода содержит несколько РТ с малыми со­ противлениями заземления и защиту на длине порядка /„=3004-600 м от прямых ударов молнии отдельно стоящими молниеотводами. Та­ кая защита способствует уменьшению тока через РВМ на шинах, од­ нако требует значительных капитальных вложений. При применении деревянных опор и изоляции класса 35 кв можно на подходе вместо от­ дельно стоящих молниеотводов установить тросы с а = 20° и 10 ом и использованием изолирующей способности дерева траверс. На за­ жимах машины необходим РВМ с наилучшими вольтсекундной и

389-

вольтамперной характеристиками для ограничения амплитуды пере­ напряжений и защитные конденсаторы для существенного ограничения крутизны фронта.

Длина защищенного подхода Іп должна быть выбрана исходя нз условия ограничения амплитуды тока /рвтах чеРез разрядник

для эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами по сле­

а + ß+ V^aß

390