Файл: Мельников, Н. А. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330-500 кВ.pdf

Сравнение кривых, приведенных на рис. 7-14 и 7-15, показы­ вает, что в диапазоне 5—10 м, практически необходимом при выборе габаритов опор, разрядные напряжения воздушных про­ межутков по результатам измерений в лаборатории фирмы General Electric оказались на 20—25% меньше, чем в Л ПИ. Это расхождение в основном объясняется рассмотренным выше раз­ личием в формах коммутационных импульсов, применяемых при измерениях. Необходимо также учитывать возможные погреш­ ности в измерениях, различия в макетах опор линий электропе­ редачи и подобные факторы.

Важное практическое значение имеет то обстоятельство, что в результате измерений, проведенных в США, установлен пре­

10—11 м абсолютный прирост разрядного напряжения вследст­ вие увеличения расстояния между электродами на 1 м снижает­ ся до 50 кВ.

Провод — провод. В ЛПИ были проведены измерения воз­ душного промежутка между пересекающимися проводами и установлено, что при коммутационных волнах в отличие от иш пытаний при промышленной частоте разрядные напряжения про­ межутка «провод — провод» выше, чем для промежутка «стер­ жень— стержень». Результаты измерений также показали, что разрядные напряжения в случае заземленного нижнего провода и при подаче на нижний провод напряжения мало отличаются друг от друга. Поэтому для промежутка между параллельными II пересекающимися проводами принята одна разрядная харак­ теристика, показанная на рис. 7-16. Полученные результаты ис­ пользуются для определения расстояния между проводами раз­ ных фаз, например на транспозиционных опорах, между элек­ тродами искровых промежутков и т. п.

Провод — земля. Исследования электрической прочности воз­ душного промежутка между проводом и землей выполнены в на­ туральных условиях на опытном пролете лаборатории ТВН ЛПИ длиной 300 м. Минимальное расстояние между проводом и зем­ лей изменялось в пределах от 3 до 9 м. Результаты измерений показали, что при расстояниях примерно до 5 м 50%-ные раз­ рядные напряжения промежутка между проводом и землей в се­ редине пролета и промежутка «стержень — плоскость» мало от­ личаются друг от друга. При больших расстояниях, когда пере­ крытие может произойти на участке длиной 100—150 м, наблю­ дается упрочнение промежутка «провод — земля» с протяженны­ ми электродами по сравнению с промежутком с сосредоточенны­ ми электродами «стержень — плоскость». Это явление объясня­ ется экранирующим влиянием протяженного электрода. После приложения напряжения, кроме отдельных лидеров, во многих точках по длине провода начинают развиваться стримеры, умень­

шающие напряженность поля вблизи того лидера, процесс раз­ вития которого может привести к перекрытию промежутка.

Необходимо также отметить, что размещение под линией электропередачи заземленных предметов, не имеющих развитой поверхности, не оказывает влияния на процесс разряда, который при положительной полярности продолжает развиваться между проводом и землей на протяженном участке размером около 30% всей длины опытного пролета.

На рис. 7-17 приведены разрядные напряжения воздушного промежутка «провод — земля» по данным ЛПИ и General Eleciric Company. Все измерения, так же как и для промежутков на опоре, проводились при наиболее неблагоприятных длинах фрон­ тов 400, 250 и 180 мкс.

Результаты испытаний в СССР и за границей, как показано на рис. 7-17, хорошо совпали и подтвердили, что даже при наи­ более неблагоприятных длинах фронтов снижения электриче­ ской прочности воздушных промежутков не происходит. В рас­ сматриваемом случае «насыщение» разрядной характеристики наблюдается при несколько больших длинах, чем у промежутка «провод в окне опоры» и имеет менее выраженный ха­ рактер.

Провод — транспорт. Для испытаний, которые проводились в ЛПИ, макет транспорта устанавливался под проводом в ме­ сте максимального его провеса поперек и вдоль пролета.

2. Установка на макете транспорта выступающих частей вы­ сотой до 1 м, представляющих собой сосредоточенные электро­ ды, не снижает электрической прочности промежутка между проводом и верхней поверхностью объемного предмета. Пока­ занные на рис. 7-17 (кривая 3) разрядные характеристики про­ межутка «провод — транспорт» позволяют выбрать расстояния между точками наибольшего провисания проводов на линии электропередачи и проходящим под ними транспортом и сель­ скохозяйственными машинами.

Габарит от линии до земли определяется по наибольшему изоляционному расстоянию, полученному в результате опреде­ ления требуемых размеров промежутков «провод — земля» и «провод — транспорт», причем высота транспорта принимает­ ся равной 4,5 м. Вследствие большего различия между разряд­ ными характеристиками промежутков «провод—транспорт» и «провод—земля» второй из этих промежутков оказывается определяющим при выборе изоляционных расстояний только на линиях ультравысокого напряжения (1 100 кВ и выше).

196

делительных устройствах опре­ деляются в зависимости от электрической прочности промежут­

ков между экранами и землей, экранами и металлоконструкци­ ями и между двумя экранами.

Кольцо — плоскость. Кольцо диаметром 4 м из трубы диа­ метром 80 мм подвешивалось в горизонтальной плоскости над бетонированной площадкой 20X20 м2. Результаты измерений при плавном подъеме напряжения промышленной частоты пока­ зали, что промежутки «кольцо вертикальное — плоскость», «шар — плоскость» и «кольцо — стойка портала» имеют одина­ ковые разрядные напряжения во всем исследованном диапазо­ не длин, т. е. существующие отличия от конфигурации электро­ дов практического значения не имеют. Разрядные напряжения промежутка «кольцо — плоскость» в диапазоне длин до 6 м очень близки к разрядным напряжениям несимметричного про­ межутка «стержень — плоскость». При дальнейшем увеличении расстояния между электродами электрическая прочность рас­ сматриваемых промежутков повышается по сравнению с проме­ жутком «стержень — плоскость», так как при этих длинах ста­ новится заметным экранирующее влияние протяженного элек­ трода, выполненного в виде кольца. Разрядные характеристики промежутка «кольцо — горизонтальная плоскость» (рис. 7-18) используются при выборе изоляционных расстояний в открытых распределительных устройствах между аппаратами й металли­ ческими конструкциями, а также между аппаратами и фунда­ ментами, на которых они установлены. Для уменьшения габари­ тов изоляционных конструкций в распределительных устройст­ вах сверхвысокого напряжения может оказаться целёсообраз. ным применение подвесных аппаратов, которые монтируются на гирляндах изоляторов, закрепленных на порталах распредели­ тельного устройства. В этих случаях изоляционные расстояния

т

между аппаратами и металлическими конструкциями могут при­ ближенно оцениваться по разрядным характеристикам проме­ жутка второй группы «провод — опора».

Кольцо — кольцо. Разрядные характеристики промежутка «кольцо — кольцо» определялись при различных отношениях вы­ соты подвески колец hK к длине воздушного промежутка 5. Отно­ шение hK/S изменялось от 1 до 2. С увеличением высоты подвески колец разрядные напряжения промежутка возрастают. Элек­ трическая прочность промежутка «кольцо — кольцо» практиче­ ски не отличается от прочности показанного на рис. 7-16 проме­ жутка второй группы «провод — провод». Разрядные характе­ ристики промежутков «кольцо— кольцо» используются при вы­ боре изоляционных расстояний между аппаратами соседних фаз или цепей в открытых распределительных устройствах.

Определение коэффициента запаса. Как было показано вы­ ше, в формулы для определения амплитудного значения средне­ го разрядного напряжения единичного воздушного промежутка вводится коэффициент запаса, который учитывает среднеквадра­ тичные отклонения разрядных напряжений единичных проме­ жутков, отмеченное выше снижение разрядного напряжения все­

Коэффициент запаса при рабочем напряжении. По данным,

приведенным в табл. 7-7, среднеквадратичное отклонение сіі при рабочем напряжении для воздушных промежутков независимо от их конфигурации может быть принято равным 3,5%.

Применительно к высоте 1 000 м над уровнем моря при на­ личии на фазе участка линии сверхвысокого напряжения отно­ сительно большого количества воздушных промежутков длиной

чину коэффициента запаса, который при рабочем напряжении для всех линий электропередачи 330—750 кВ может быть при­ нят одинаковым.

Коэффициент запаса при коммутационных перенапряжениях.

Расчетная кратность коммутационных перенапряжений выбира­ ется таким образом, чтобы перенапряжения, превышающие уровни изоляции, в том числе и 50%-ное разрядное напряжение воздушных промежутков, возникали достаточно редко, напри­ мер не чаще чем 1 раз в 5 лет.

198

Таким образом, требуемая величина запаса электрической прочности воздушных промежутков по отношению к перенапря­ жениям переходного процесса обеспечивается правильным вы­ бором расчетной кратности коммутационных перенапряжений. В рассматриваемом случае необходимо учитывать, что при воз­ действии коммутационных перенапряжений напряжение вдоль линии распределяется неравномерно. Произведенный анализ по­ казал, что зависимости вероятности перекрытия изоляции участ­ ка линии от вероятности перекрытия единичного промежутка, подвергающегося воздействию наибольших коммутационных перенапряжений, изменяются в небольшой степени при разных длинах участков линии и принятых при проектировании конст­ руктивных решениях. Поэтому в практических расчетах факти­ ческое распределение перенапряжений вдоль линии может быть условно заменено равномерным с амплитудой, соответствующей расчетной кратности коммутационных перенапряжений. Одно­ временно фактическое количество воздушных промежутков т должно быть заменено эквивалентным. Необходимо учитывать, что присоединенные непосредственно к линиям шунтирующие реакторы в известной степени выравнивают распределение на­ пряжения вдоль всего участка. В этом случае эквивалентное ко­ личество воздушных промежутков т следует принимать равным 500. Если шунтирующие реакторы присоединены ко вторичным обмоткам автотрансформаторов или вообще не применяются, то распределение напряжения становится резко неравномерным и эквивалентное количество воздушных промежутков должно быть уменьшено до 100.

В табл. 7-10 в соответствии с описанными исходными данны­ ми приведены результаты расчетов по определению коэффициен­ тов запаса при воздействии коммутационных перенапряжений для линий 330—750 кВ. Расчеты выполнены для всех реальных конфигураций воздушных промежутков на высоте до 1 000 м над уровнем моря, используемых при выборе изоляционных расстоя­ ний на линиях электропередачи. Для линий 330—500 кВ эквива­ лентное количество воздушных промежутков т = 1 0 0 , а для ли­ ний 750 кВ /п=500. В коэффициентах запаса для промежутков между проводом и землей и между проводом и транспортом уч-

Т а б л н ц а 7-10

* т=20.

199