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

Одновременно с этим явлением необходимо учитывать вол­ новой характер процесса распространения напряжения и тока. При импульсных процессах собственная индуктивность заземлителя препятствует распространению тока к удаленным от места его ввода участкам заземлителя, которые не успевают в такой же степени включаться в процесс растекания, как более близкие участки. Это обстоятельство приводит к повышению значений импульсных коэффициентов, которые возрастают с увеличением длины заземлителя. Неравномерное распределение потенциала вдоль заземлителя уже наблюдается при лучах длиной около ІО м. Поэтому заземлители, предназначенные для отвода им­ пульсных токов, подразделяются на две категории: сосредото­ ченные и протяженные. Сосредоточенным называется такой заземлитель, в котором распределение напряжения при импульсах практически не отличается от распределения напряжения при токах промышленной частоты. Протяженными называют также заземлители, у которых учитывается волновой процесс распрост­ ранения напряжения и тока.

Использование протяженного заземлителя в заданный мо­ мент времени характеризуется отношением напряжения в конце луча к напряжению в месте ввода тока.

При больших длинах протяженных заземлителей их недоис­ пользование может быть очень значительным, особенно при не­ больших импульсных токах; коэффициент а при этом может пре­

вышать 1.

В табл. 9-9 приведены экспериментальные данные, характе­ ризующие отношение напряжения в конце заземлителя к напря­ жению в месте ввода тока для заземлителей различной длины, уложенных в грунтах с удельным сопротивлением в диапазоне

5* ІО2—100-ІО2 Ом-м.

Чем длиннее заземлитель, тем меньше напряжение на отда­ ленных его элементах и участие их в растекании импульсных токов.

Необходимо отметить, что поведение непрерывного горизон­ тального заземлителя в плохо проводящем грунте при падении на него импульсной волны в существенной мере определяется его емкостью, так как при р]>100-102 Ом-м емкостная и актив­ ная проводимости заземлителя одного порядка. Емкостью обу­ словлены в этом случае волновой характер процесса стекания

240

тока и, следовательно, значение полного сопротивления непре­ рывного заземлителя, а также длительность переходного процес­ са, по истечении которого возникает установившееся состояние. Максимальное значение волнового полного сопротивления не­ прерывного заземлителя, к средней точке которого подведена ко­ соугольная волна импульса тока, при р= 100-102 Ом-м приходит­ ся на т = 0,3 мкс и составляет 80 Ом. Затем значение волнового сопротивления снижается и ко времени т = 4 мкс достигает поло­ вины первоначального значения.

Таким образом, при двойном непрерывном заземлителе у каж­ дой опоры существуют как бы четыре бесконечных луча, не имеющих неблагоприятных отражений. При прохождении ам­ плитуды тока молнии (т=4 мкс) эта система обеспечивает 20 Ом. Так как с помощью лучевых заземлителей конечной дли­ ны при р= 100-102 Ом-м такое сопротивление получить практи­ чески невозможно, то имеются основания рекомендовать приме­ нение непрерывных заземлителей. Опыт эксплуатации линий электропередачи, трасса которых проходит по грунтам с низкой электропроводностью, свидетельствует о достаточной эффектив­ ности системы непрерывного заземлителя в обеспечении грозен упорности линии.

В одной из энергосистем СССР был проведен подробный ана­ лиз опыта эксплуатации участков линии электропередачи, имею­ щих заземляющие устройства, выполненные в песчаных грунтах в виде непрерывных горизонтальных заземлителей. На этих участках линий по опыту эксплуатации 720 км-лет не зарегист­ рировано ни одного грозового отключения. Полученные резуль­ таты подтверждают сделанный вывод об эффективности непре­ рывных горизонтальных заземлителей.

Расчет импульсного сопротивления заземляющих устройств. В связи с тем что грозозащитный эффект заземления определя­ ется величиной его импульсного сопротивления, следует оценить соотношения между сопротивлением при токах промышленной

241

Г л а в а д е ся та я

ВНУТРЕННИЕ

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

Ю-1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

В соответствии с установившей­ ся в настоящее время терминологией к категории внутренних перенапряжений относятся различные случаи повышения напря­ жения в электрической системе, причиной которых являются:

1) энергия, продолжающая поступать в линию электропере­ дачи от генераторов при различных изменениях схемы сети или

еепараметров, приводящих к резонансным условиям;

2)энергия, ранее накопленная в электрических и магнитных полях и освобождающаяся в начале переходного процесса, воз­ никающего вследствие коммутационных операций.

Как следует из приведенного определения, возможные ампли­ туды внутренних перенапряжений ограничены запасами энергии

врассматриваемой электрической системе. Внутренние перена­ пряжения подразделяются на длительные или установившиеся повышения напряжения, имеющие резонансный характер, и крат­ ковременные коммутационные перенапряжения.

Длительные повышения напряжения возникают после появ­ ления резонансных колебаний в установившихся или относи­ тельно медленно изменяющихся режимах работы электропере­ дачи при коммутационных операциях, приводящих как к сим­ метричным, так и несимметричным схемам сети. Коммутационные перенапряжения появляются в процессе или вследствие раз­ личного рода нормальных или аварийных включений или от­ ключений линии, выполняемых выключателями или другими аппаратами. После нарушения существовавшего режима элек­ трической сети (при внезапном изменении э. д. с., схемы элек­ тропередачи или ее параметров) в контурах, образованных индуктивностями различных элементов электропередачи и ем­ костью линии, начинается непрерывный, как правило, колеба-

243

тельный процесс перехода к последующему установившемуся состоянию.

В начале переходного процесса возникают свободные токи и напряжения, которые постепенно уменьшаются и к моменту его окончания становятся равными нулю. Переходные процес­ сы, сопровождающиеся резкими изменениями режимов работы электрической сети, могут явиться причиной возникновения опасных для аппаратов, трансформаторов и изоляторов повыше­ ний напряжения по отношению к земле или разности напряже­ ний между фазами. Подразделение внутренних перенапряжений на два основных вида, прежде всего, необходимо в связи с раз­ работкой мероприятий для их ограничения. В то же время при­ веденная выше классификация внутренних перенапряжений но­ сит условный характер, так как оба вида повышений напряже­ ния взаимно связаны. Длительные повышения напряжения, которые также называют вынужденной составляющей, возника­ ют после окончания переходного процесса и характеризуют по­ следующий установившийся режим работы линии, который бу­ дет продолжаться до очередного изменения параметров сети. Следовательно, уровни коммутационных перенапряжений непо­ средственно зависят от величины вынужденной составляющей. Кратковременные коммутационные перенапряжения, как прави­ ло, выше, чем длительные повышения напряжения в установив­ шемся режиме, за исключением редко встречающихся в эксплу­ атации случаев точного резонанса. Необходимо также отметить наиболее тяжелый режим, когда на уже существующие, но еще не опасные для изоляции длительные повышения напряжения накладываются перенапряжения, вызванные переходным про­ цессом при коммутации.

В отличие от вызванных внешними причинами грозовых пе­ ренапряжений, при которых воздействию токов молнии подвер­ гается изоляция только на ограниченном участке, внутренние перенапряжения распространяются на значительную часть элек­ трически связанной сети и характеризуются различной ампли­ тудой и длительностью протекания процесса в зависимости от причин их возникновения, схемы электрической сети и парамет­ ров линий, трансформаторов, шунтирующих реакторов, генера­ торов и параметров присоединенных приемных систем.

Расчеты длительных повышений напряжения производятся для определения допустимости с точки зрения воздействия на изоляцию, существования в реальных условиях эксплуатации различных схем сети, приводящих к резонансным колебаниям Такие расчеты необходимы также для выбора характеристик вентильных разрядников. Интенсивность воздействия на изоля­ цию во время переходного процесса в той или иной точке элек­ тросети принято характеризовать кратностями перенапряжений относительно земли, которые определяются как отношение ам­ плитуды коммутационных перенапряжений к амплитудному

244