Файл: Гессен В.Ю. Защита сельских электрических сетей от аварий.pdf

с напряжением рабочей частоты. В электроустановках 10 кВ при этом опасность для изоляции ие возникает. Отрицательный эффект резонанса на повышенной час­ тоте проявляется преимущественно в виде помех радио­ приему.

Когда в системе с изолированной нейтралью обры­ вается и падает на землю провод, возникает новая схема: источник энергии присоединен к индуктивности транс­ форматора, подключенного к ВЛ за местом обрыва, че­ рез реактивное сопротивление, обусловленное емкостью проводов ВЛ на землю. Напряжение на реактивном емкостном сопротивлении пропорционально току, а на индуктивном — зависимость между напряжением и то­ ком аналогична кривой намагничивания стали. Ввиду

в химии названия железа — феррум). При феррорезонансе возможно возникновение повышенных напряжений в ли­ нии и на трансформаторе, а также внезапное изменение направления вращения электродвигателя небольшой мощности из-за нарушения обычного чередования' фаз. Величины перенапряжений ограничиваются активными сопротивлениями и не достигают опасных значений.

В сельских электроустановках напряжением до 35 кВ включительно обычно никаких мер защиты от внутрен­ них перенапряжений не применяют, поскольку величины перенапряжений непосредственной опасности для изо­ ляции не представляют. Однако внутренние перенапря­ жения все же сказываются на работе электроустановок. Многократные воздействия на изоляцию даже неболь­ ших повышений напряжения в некоторых случаях уско­ ряют ее износ.

Атмосферные перенапряжения. При прямых ударах молнии в элементы электроустановок,-а также при уда­ рах или грозовых разрядах вблизи от них, в электроуста­ новках возникают перенапряжения в виде импульсов повышенного напряжения. Наиболее опасными являются перенапряжения, обусловленные прямыми ударами мол­ нии в провода. Амплитуда (наибольшая величина) таких перенапряжений может достигать нескольких миллионов вольт. Если удар молнии или разряд между облаками произойдет вблизи линии электропередачи, в проводах линии возникают индуктированные перенапряжения. Их амплитуда в редких случаях превышает 200—300 кВ .

44

Особенность техники грозозащиты состоит в том, что регулировать параметры грозового разряда и воз­ никновение гроз ие представляется возможным. Много­ летние наблюдения за грозовой деятельностью дали материал-, позволяющий судить о распределении основ­ ных параметров грозового разряда и об интенсивности грозовой деятельности в различных районах. Эти мате­ риалы используются при разработке грозозащитных мероприятий. Изучение работы грозозащитных устройств

нее число грозовых часов в году колеблется от 10 до 40. Иногда интенсивность грозовой деятельности оценивают

В районах со средней интенсивностью грозовой деятель­ ности на каждые 100 км линии приходится в среднем 10— 20 поражений прямыми ударами в год.

Вероятность поражения подстанций прямыми уда­ рами молнии меньше вероятности поражения воздушных линий, так как последние благодаря их значительной про­ тяженности собирают удары молнии с больших площадей.

Перенапряжения, возникающие на проводах ВЛ, распространяются по ним со скоростью, близкой к ско­ рости света, в виде блуждающих, волн. Волны, распро­ страняясь по проводам ВЛ, могут проникнуть на подстан­ ции и в электропроводки потребителей. Электрическая прочность изоляции подстанционного оборудования обычно ниже, чем линейной изоляции, и перенапряжения неопасные для изоляции линии могут привести к повре­ ждениям на подстанции.

Оборудование подстанций и провода ВЛ недоступны для населения. Приближение на опасное расстояние к токоведущим частям на подстанции и к проводам ВЛ практически исключено. С электропроводками и электро­ приемниками, напротив, население постоянно соприка­ сается. Если волны перенапряжения проникнут с ВЛ в проводки потребителей, возможныпоражения людей, возникновение пожаров, повреждение электрооборудо­ вания и проводки. В сельских электрических сетях, где распределение электроэнергии осуществляется почти исключительно по воздушным линиям, волны перенапря­ жений довольно часто проникают в проводки.

45

ГРОЗОЗАЩИТНАЯ АППАРАТУРА

Принцип действия. Грозозащитные аппараты: вен­ тильные разрядники (РВ), трубчатые разрядники (РТ) и защитные искровые промежутки (ПЗ) включают между землей и проводами каждой фазы. При перенапряжениях искровой промежуток (непременный элемент грозоза­ щитного аппарата) пробивается, энергия волны отводится в землю и перенапря­ жение срезается. Этот процесс может быть представлен следующим образом. Вдоль ВЛ дви­ жется волна перенапря­

жения с амплитудой Um (рис. 11) по направле­ нию к разряднику с про­ бивным напряжением искрового промежутка Unp. Мимо разрядника по ВЛ пройдет началь­ ная часть волны. Как

только напряжение на разряднике достигнет величины £ / п р , искровой промежуток разрядника пробьется и волна будет срезана. После пробоя искрового промежутка в землю пойдет импульсный ток. Напряжение на разрядни­ ке, а также в линии за разрядником по ходу волны будет определяться падением напряжения (i„JR3) в сопротивле­ нии заземления R3 от импульсного тока t'„. В момент пробоя искрового промежутка фазный провод окажется соединенным с землею, т. е. возникнет замыкание на землю.

Процессы, рассмотренные для одной фазы, могут воз­ никать в двух или в трех фазах. Тогда при пробоеискро-

47

вых промежутков произойдет короткое замыкание, двух­ фазное или трехфазное, и через искровые промежутки, кроме, импульсного тока, пойдет ток рабочей частоты — сопровождающий ток. Дуга сопровождающего тока, установившаяся в искровом промежутке под действием рабочего напряжения, может не погаснуть до тех пор, пока не будут приняты специальные меры для ее гашения.

определяемой величиной приложенного напряжения и геометрией (размерами и конфигурацией) изоляционного промежутка, так и от времени воздействия напряжения.

Д л я пробоя изоляции требуется ничтожно малое время на формирование разряда, т. е. на выделение энергии электрдческой искры. При воздействии импульсов ат­ мосферного электричества время формирования разряда влияет на величину пробивного напряжения . Известно, что импульсное пробивное напряжение выше, чем про­ бивное напряжение при частоте 50 Гц, так как при воздей­ ствии импульса с амплитудой, равной амплитуде напря­ жения промышленной частоты, достаточного для пробоя, разряд не успевает развиться. При воздействии импульс­ ных напряжений с различной амплитудой и различной

48

формой волны также наблюдается зависимость величины

характеристикой. Д л я надежной защиты изоляции вольтсекундная характеристика защитного аппарата должна быть на 15—20% ниже вольт-секундной характеристики защищаемой изоляции. В справочной литературе и в стан­

Вентильные разрядники. Основной грозозащитный аппарат для подстанциониого электрооборудования — это вентильный разрядник. Все схемы грозозащиты под­ станций в электросистемах строятся с применением вен­ тильных _ разрядников. Требования к электрической прочности изоляции электрической аппаратуры подстан­ ций, в первую очередь трансформаторов, увязаны с воз­ можностями вентильных разрядников обеспечивать соот­ ветствующий уровень защиты от волн перенапряжения.

49