Г а а в а 10. Способы снижения помех на электрических станциях и подстанциях

ющих проводов в трансформаторе и внут­реннего экранирования вторичных обмо­ток.

Опенка влияния переходного потен­циала корпуса. Явление повышения пере­ходного потенциала корпуса вследствие протекания высокочастотных токов по кор­пусу, также известное как переходное повышение потенциала земли, состоит из кратковременного переходного процесса при высоких уровнях напряжения на внеш­ней поверхности корпуса КРУЭ, связан­ного с пробоем элегаза, внутренними пов­торными зажиганиями между контактами работающих выключателей и разъедините­лей или внешними пробоями изоляции.

В любом случае скачок потенциала при­водит к появлению импульсов, распростра­няющихся во всех возможных направлени­ях от точки пробоя. Эти импульсы, харак­теризующиеся очень короткой длительно­стью фронта, вызывают очень быстрые перенапряжения.

Существуют две причины возникнове­ния повышения напряжения корпуса КРУЭ:

• пробой элегаза между фазным проводом­ и корпусом (замыкание на землю);

• повторные зажигания дуги между
контактами работающих разъединителей и
выключателей.

В обоих случаях импульсы распростра­няются внутри коаксиальных шин (вслед­ствие поверхностною эффекта) подстанции до точки разрыва. Точку разрыва можно смо­делировать двумя линиями передачи с раз­ными волновыми сопротивлениями. В этой точке импульс попадает на внешнюю поверх­ность корпуса КРУЭ, вызывая тем самым переходное повышение напряжения.

Наиболее типично возникновение раз­рывов на воздушных и на кабельных вво­дах КРУЭ (рис. 10.31, 10.32).

Остальные представляющие интерес разрывы возникают у трансформаторов тока, установленных снаружи корпуса, и, в ряде случаев, также у фланцев всех опор­ных изоляторов.

Рис. 10.32. Схема для оценки распространенна им­пульса за пределы КРУЭ

При замыкании на землю сначала появ­ляется скачкообразное изменение напряже­ния, амплитуда которого на разрыве равна пробивному напряжению разрыва. Можно принять, что максимальная амплитуда импульса напряжения составляет

U_100% ⁼ 1, 2x1, 12U_и.п,

где коэффициент 1, 2 составляет отношение между пробивными напряжениями при положительной и отрицательной полярно­стях; U_{и. п} — импульсная прочность; коэф­фициент 1, 12 осуществляет переход от U_{и. п}

10.7. Некоторые особенности проектирования заземляющих систем комплектных КРУЭ 359

(10 %-ная вероятность пробоя) к 100 %-ной вероятности (полагая, что закон распреде­ления U_{и. п} нормальный, среднеквадратич­ное отклонение а = 6 %).

При наличии внутренних дефектов мож­но получить внутренние пробои при уров­нях напряжения меньших U_{и.п круэ.} В этом случае возникающие отражения импульсов от разомкнутых концов могут приводить к вторичным пробоям на более высоких уров­нях напряжения, вплоть до U_1Q0%. В част­ности, это может происходить во время испытаний изоляции, даже если координа­ция изоляции была осуществлена верно.

Скачок напряжения при внутреннем пробое характеризуется временем нараста­ния Т, нижний предел которого, не, можно оценить как

Где p — давление газа.

При внутренних повторных зажиганиях наибольшая разность потенциалов между контактами равна примерно трехкратному номинальному напряжению, при комму­тации ненагруженного трансформатора (индуктивная нагрузка) — контура — дву­кратному для разъединителей. Из-за пробоя между контактами возникает два импульса напряжения, распространяющихся в проти­воположных направлениях к точкам раз­рыва, причем амплитуда каждого скачка составляет половину от начальной разно­сти потенциалов.

Далее рассматриваются коэффициенты преломления, относящиеся к распростра­нению первого скачка напряжения при внутреннем пробое, для каждого из двух главных видов разрыва в КРУЭ, т.е. для воздушных и кабельных вводов в КРУЭ.

Воздушный ввод можно представить как соединение трех длинных линий (см. рис. 10.31). Преломление падающей внут­ренней волны на воздушную линию и на корпус приводит к повышению напряжения относительно земли, амплитуда которого

может быть получена умножением ампли­туды начального скачка, появившегося внутри КРУЭ на коаксиальном шинопрово-де, на коэффициент

где Z₁ — волновое сопротивление коакси­ального шинопровода; Z₂ — волновое сопротивление линии; Z₃ — волновое сопро­тивление корпуса (относительно земли).

Когда волна распространяется на внеш­нюю сторону корпуса, в процесс вовлека­ются соединительные провода с землей и соседними фазами, которые можно рас­сматривать как длинные линии.

Амплитуда скачка, распространяюще­гося в сторону соединителей, определяется умножением амплитуды начального скачка на передаточный коэффициент соединения (см. рис. 10.32):

где Z— волновое сопротивление заземляю­щих проводников.

Часть волны, распространяющаяся вдоль заземляющих проводников, отражается в точке соединения с землей и возвращается к корпусу с обратным знаком, где снижает на­пряжение исходной волны (рис. 10.33). Если длина заземляющего проводника такова, что удвоенное время пробега меньше времени фронта исходного скачка напряжения, то изменение напряжения происходит до дос­тижения максимального значения, т.е. на фронте скачка.

Экраны кабелей и корпус КРУЭ обычно разделены изоляционной муфтой и соеди­няются с землей отдельно. Соединение кабеля и КРУЭ может быть представлено схемой на рис. 10.34. Передаточный коэф­фициент, связывающий амплитуду волны

360 Г а а в а 10. СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПОМЕХ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ И ПОДСТАНЦИЯХ

между корпусом и землей определяется следующим образом:

S₁=-2Z₃/(Z₁+Z₂+Z₃+Z_c)

где Z_c — волновое сопротивление экрана кабеля.

Обычно между экраном кабеля или кор­пусом КРУЭ установлены варисторы. кон­денсаторы или искровые промежутки, предназначенные для снижения быстрых

Рис. 10.33. Распространение импульса по заземляющему проводнику

перенапряжений на корпусе за счет обеспе­чения электрической целостности. Паление напряжения на конденсаторе, варисторе или искровом промежутке в сумме с паде­нием напряжения на соединительных про­водниках определяют напряжение, прило­женное к последовательной цепи, образуе­мой Z_c и Z₃ (рис. 10.35).

С учетом сказанного выше можно кон­статировать, что наиболее тяжелые условия возникают на воздушных вводах КРУЭ. Для одной фазы корпуса КРУЭ интересую­щие нас волновые сопротивления можно рассчитать следующим образом:

• для коаксиальной системы Z =60ln(R/r)

• для системы цилиндр—плоскость

Z = 60 ln[(h + √ h-R)/R], где r — радиус внутреннего проводника; R — радиус корпуса; h — расстояние (вы­сота) между центром проводника и плос­костью земли.

Следует иметь в виду, что формула для системы цилиндр—плоскость — прибли­женная.

Волновое сопротивление вертикально­го заземляющего проводника может быть приближенно получено так же, как для горизонтального проводника, находяще­гося на высоте середины вертикального. Волновые сопротивления других элемен­тов перехода меняются в широком лиапа-

Рис. 10.34. Схема мя расчета перенапряжений на корпусе, обусловленных вводом кабеля в КРУЭ

Рис. 10.35. Схема включения ограничителя н точке воздушник» ввода в КРУЭ