Полагая /рвшах — / К00рд. получаем после преобразований прибли женную формулу для уровня грозоупорности при ударе молнии в начале подхода:
< 1 4 '6 5 )
а _ 0,7L4
ß^в(гн“Ь2ш)
гДе z8KB= Z „ zj(z n+ 2Ш) —эквивалентное сопротивление всей схемы. Такая схема может дать приемлемые результаты только при усло вии малого сопротивления заземления и большого числа отходящих кабелей от шин (малое гк). Показатель грозоупорности схемы получится аналогично предыдущим случаям из зависимости вида !MX=f(U) с учетом благоприятного влияния разрядников на другом конце линии.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а |
б л и ц а 14.9 |
Связь |
машины с воздушной |
сетью |
Значение |
показателя |
|
Примечание |
грозоупорностн, |
|
|
|
|
|
|
|
|
пгр |
лет |
|
|
|
Через |
трансформатор |
и |
экраниро |
500 |
При |
установке со сто |
ванный токопровод ............................... |
|
|
|
|
роны |
ВН трансфор- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
матора |
разрядников |
Через |
трансформатор |
и воздушную |
|
|
РВМГ |
|
500 |
|
То же |
перемычку |
(шинный |
м ост)................ |
|
|
Через |
реактор с |
индуктивностью |
|
|
|
|
|
Ip S: 1,5 мгн: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) без учета разрядников на про |
|
35 |
|
|
|
тивоположном конце линии . . . |
|
|
|
|
б) с учетом действия разрядни |
|
|
|
|
|
ков |
на |
противоположном |
конце |
|
70 |
|
|
|
линии |
.......................................... |
вставку |
длиной |
|
|
|
|
Через |
кабельную |
|
20 |
|
|
|
300 м ....................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Непосредственная связь с воздушной |
|
|
|
|
|
линией |
при |
длине защищенного под |
|
10 |
|
|
|
хода /п = 600 м ................................... |
|
|
|
|
|
|
|
— |
В табл. 14.9 приведены результаты исследования надежности гро зозащиты машин с различными схемами связи между машиной и воз душной сетью. При принятии окончательного решения вопроса о схеме связи машины с воздушными линиями по схеме грозозащиты машины необходимо учитывать возможность повреждения машины, ущерб народного хозяйства и приведенные затраты сравниваемых вариантов по формуле (В.1) с учетом местных условий — потребителя, грунта, схемы распределительного устройства, мощности машины и ее роли в энергосистеме.
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИЗОЛЯЦИОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ и ИХ ИСПЫТАНИЯ
ГЛАВА ХУ. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ИЗОЛЯЦИОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
§ 15.1. МЕТОДИКА ВЫБОРА ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
прочности и зо л яц и о н н ы х КОНСТРУКЦИЙ
а. Методика оценки электрической прочности многоэлементных изоляционных конструкции
Статистические испытания изоляции аппарата пли линии в целом принципиально возможны, но нецелесообразны из-за их высокой сто имости. Поэтому оценка электрической прочности многоэлементных изоляционных конструкций производится по данным многократных испытаний отдельных элементов (образцов). Если вероятность пробоя (перекрытия) г-го элемента при воздействии напряжения U; равна Pi(Ui), то вероятность пробоя изоляционной конструкции в целом, состоящей из s элементов, равна
|
Л , . н ( ^ м а к с ) = 1 - П [ 1 - Л '( ^ ,) ] . |
(15.1) |
|
1 |
= 1 |
U,• |
(і = 1, 2, . .., s). |
где £/макс— наибольшая амплитуда |
напряжения |
Если все s элементов одинаковы и находятся |
под одинаковым |
напряжением £/,■ = |
£/, то формула (15.1) упрощается: |
: (U) —1— |
[1—Рі m s=sPAU) |
■Pi |
(U) + |
|
+ ( s - l H s - 2 ) р ц ц у |
|
(15.2) |
|
|
|
|
Из выражения (15.2) видно, что при P1(U)<^.\/s |
|
Pn. A U ) ^ s P A U ), |
|
(15.3) |
т. е. вероятность пробоя изоляционной конструкции в целом опреде ляется простым суммированием вероятностей пробоя всех элементов.
Из формул (15.1) и (15.3) следует, что зависимость вероятности пробоя изоляционной конструкции в целом тем сильнее смещается в сторону меньших значений напряжения, чем больше число элемен тов (рис. 15.1) или кратность увеличения площади электродов s,
т. e. электрическая прочность конструкции в целом ниже, чем отделы ного элемента.
Снижение 50%-ных разрядных напряжений при увеличении числа параллельных образцов элементов s или увеличении площади электро дов в s раз сопровождается увеличением крутизны зависимости Рн к (U), что соответствует уменьшению величины сг^ (см. рис. 15.1 и 15.2).
Определеиие характеристик электрической прочности изоля-
Рнс. 15.1. Зависимости вероятности про |
Рис. 15.2. Зависимости относительного |
боя Ра к от величины (U—и0іЪ-,1)/а1для |
сдвига 50% -ных разрядных напряжений |
единичного изоляционного элемента 1 и |
ß=(Un, ; |
1— / , : |
S)/CTI и отношения |
5 |
1 0 0 |
числа параллельных |
совокупности |
s=100 (2), s= 1000 (3), |
OJ/OJOT расчетного |
s= 10000 (4) |
параллельных изоляцион |
изоляционных элементов s |
ных элементов |
|
|
|
ционных конструкций^ данным |
испытаний отдельных образцов, пред |
ставляющих собой часть конструкции, является вынужденной мерой. В тех случаях, когда статистическое испытание всей конструкции воз можно, предпочтительно определять характеристики электрической прочности конструкции в целом, которые определяются прочностью
|
слабого |
элемента. |
оценки вероятности Pa K(U) пробоя конструкции, |
|
Например, |
для |
|
составленной |
из s |
одинаковых параллельных образцов, с заданной |
|
относительной |
погрешностью |
е = А Pn.K{U)/Pa,K (U) и надежностью, |
|
равной |
0,95, необходимое число испытаний |
|
|
|
|
|
„ |
1 - Я , . , (^) / 1,96 у |
(15.4) |
|
|
|
|
"Л,.к |
яи.к((/) |
V в ) |
|
При |
испытании |
согласно |
|
образцов |
порознь |
вероятность пробоя |
|
формуле (15.3) и рис. 15.1 уменьшается |
приблизительно в s |
раз. Сле |
довательно, для определения вероятности пробоя единичного образца
при том же напряжении и с той же точностью потребуется |
увеличить |
число испытаний, которое в этом случае составит |
|
пРі = |
1 - P i ( U ) ( 1,96 у |
|
|
PAU) |
|
|
1 ~ РИ.К(С) 1,96 |
(15.5) |
|
iSllp |
4 - р н .к ( U)
Необходимое число испытаний отдельных .образцов увеличивается во столько раз, на сколько элементов разделены конструкции. В ре зультате при увеличении объема испытаний в s раз получается та же точность определения вероятности пробоя конструкции в целом Рк к, но увеличивается объем информации о статистических характеристи ках ее элементов.
б. Методика оценки вероятности пробоя (перекрытия) изоляционной конструкции
Пробой (перекрытие) изоляции при воздействии перенапряжений является случайным событием. Среднее число перекрытий УѴпер в те чение года при воздействии N„ перенапряжений определенной формы и случайной амплитуды может быть вычислено по формуле
W„cp= W n |
S f„(UmJ P « . A U ma*)dUmw |
(15.6) |
|
и |
|
|
н . р т |
|
где Н„.рт— амплитуда |
наибольшего фазного рабочего |
напряжения; |
fn{Umax)—плотность статистического распределения амплитуд перенап
ряжений; Pv.K{Umax)— вероятность пробоя |
(перекрытия) |
изоляции |
при воздействии перенапряжения с амплитудой Umax. |
|
Если общее число перенапряжений с произвольной амплитудой, |
но приблизительно одинаковой формы, в |
течение года |
равно /Ѵ„, |
то средний срок службы изоляции, в течение которого следует ожидать одно перекрытие или пробой,
Зависимость Р и_к (f/max) в ряде случаев изменяется от нуля до еди ницы в узком диапазоне изменения Umax по сравнению со статисти ческим разбросом амплитуд перенапряжений, особенно для нару жных изоляционных конструкций с большим числом параллельных элементов. Кроме того, Pu. K(Umax) для каждого вида перенапряже ний мало изменяется в зависимости от формы кривой воздействующих перенапряжений.
При этих условиях и сравнительно общих допущениях о харак тере зависимостей P„.K(Umax) и / п (t/max) можно показать, что Р„.к ((/тах) под интегралом можно заменить скачкообразной функцией вида
^и.к(^шах) |
0 |
П р и |
U max < |
U 0,5; |
,! |
1 |
П р и |
i / m ax> |
U 0,5; |
(15.8) |
|
s. |
При этом из (15.6) и (15.7) имеем
|
|
|
Nnept t N n (Um n > U ü,b,s), |
(15.9) |
где |
Uо,5; s— 50%-ное |
разрядное напряжение изоляционной конструк |
ции |
из s |
элементов, |
определенное для |
наиболее |
типичной формы |
импульса; |
Nn(Umax^ U о,б; s)—среднее |
число |
перенапряжений |
С |
|
^ 0 ,5 ; s З Э Г О Д . |
|
|
Оценим срок службы внутренней изоляции, для которой воздей ствие каждого импульса приводит к остаточным явлениям, ухудшаю щим ее характеристики (кумулятивный эффект), если разрушение от одного воздействия достаточно мало. В первом приближении ку мулятивный эффект при воздействии последовательного ряда импуль сов перенапряжений может быть учтен исходя из допущения равной доли разрушения
Д/?х = |
1/7ѴР (£/max), |
(15.10) |
вызываемой каждым из N |
(Umax) импульсов |
с амплитудой |
t/max, |
в совокупности приводящих |
к |
полному разрушению изоляции |
или |
к разрушению, недопустимому с точки зрения дальнейшей длитель ной эксплуатации при рабочем напряжении (см. § 9.7).
Чем больше Umax, тем меньше |
число |
импульсов до |
разрушения |
N p(Umax) и тем больше АRx. Доля |
разрушения, вызываемая Nn им |
пульсами с |
различной |
амплитудой |
Umax в течение года, при этом |
предположенин |
|
|
|
|
|
|
|
|
ARr — Nn |
U |
5 |
fniUmax) i n {r - ) dUmax. |
(15.11) |
|
|
|
|
|
p |
ш а х |
|
|
|
|
|
II. p m |
|
|
|
Соответственно средний срок службы стареющей изоляции в годах |
до полного |
разрушения |
от |
воздейстия перенапряжений |
|
тсл |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
' щ т |
N ” |
|
I |
Nv(Umax) d U ™* |
( 1 5 . 1 2 ) |
|
|
|
|
и |
|
|
|
H . p m .
в.Методика координации изоляции по требованию надежной работы
Впроцессе эксплуатации на изоляцию воздействуют рабочее на пряжение, квазистационарные, коммутационные и грозовые перена пряжения.
Впрактике проектирования электропередач и выбора изоляции их элементов необходимо обеспечить оптимальную с экономической точки зрения надежность работы изоляции.
Электрическая прочность изоляционных конструкций на подстан ции при воздействии перенапряжений должна быть согласована с ха рактеристиками защитных разрядников. В условиях эксплуатации эти характеристики должны проверяться путем систематических испы таний.
Таким образом, под координацией изоляции следует понимать уста новление и поддержание в эксплуатации необходимого соответствия между электрической прочностью изоляции и воздействующими на нее напряжениями с учетом характеристик защитных устройств. При этом
может быть допущена некоторая, достаточно малая с точки зрения прак тики, экономически оправданная вероятность повреждения изоля ции, или перерыв в электроснабжении менее ответственных потреби телей.
