книги из ГПНТБ / Геллер Б. Импульсные процессы в электрических машинах

Б. Г Е Л Л Е Р и А. ВЕВЕРКА

ИМПУЛЬСНЫЕ

ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ

Перевод с английского под редакцией

А. К. Лоханина и В. М. Погостина

МОСКВА «ЭНЕРГИЯ» 1973

Предисловие редакторов-переводчиков

Предлагаемая вниманию читателей книга является переводом вышедшей в 1968 г. в Пра­ ге на английском языке монографии членов Чехословацкой Академии наук: директора Ин­ ститута электротехники Академии наук Б. Гел­

в русском переводе в 1960 г. книгой этих же авторов «Волновые процессы в электрических машинах».

При подготовке перевода в него были включены присланные авторами добавления к тексту и списку литературы. В итоге новое

А. Веверки, на наш взгляд, заключается в до­ статочно широком обобщении и систематиза­

3

Предисловие авторов к английскому изданию

Работы, проведенные за последние 25 лет, практиче­ ски привели к завершению исследований основных воп­ росов импульсных процессов в трансформаторах и вра­ щающихся машинах. Авторы полагают, что обзор про­

Всеобщий интерес к этим вопросам хорошо иллюст­ рируется тем, что за чешским изданием книги «Импульс­ ные процессы в электрических машинах» в 1954 г. после­

Данное английское издание и предыдущие издания имеют общим только название; английское издание пол­ ностью переработано по сравнению со всеми предыдущи­ ми изданиями. Оно учитывает работы, опубликованные

в трансформаторах напряжения» и гл. 11 «Анализ им­ пульсных процессов в обмотках трансформаторов с по­ мощью ЦВМ» — новые.

Авторы надеются, что им удалось в этой книге кри­ тически изложить современное состояние теории и тех­

ценные критические советы и замечания.

6

Глава первая

КООРДИНАЦИЯ ИЗОЛЯЦИИ В СИСТЕМАХ СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Основой выбора изоляции в системах высокого напряжения, являются, с одной стороны, напряженности, возникающие вследствие случайных кратковременных перенапряжений, и, с другой стороны, длительно действующие рабочие напряженности. С точки зрения воздействия на изоляцию первые имеют чисто электрический харак­ тер. Вторые могут иметь также и тепловой характер, вызываемый в основном диэлектрическими потерями в диэлектрике и поверхност­ ными токами утечки, уменьшающими прочность изоляции, при этом могут иметь место также частичные разряды, разрушающие со временем органическую изоляцию.

Системы передач не могут быть спроектированы без предвари­ тельной оценки, с одной стороны, основных капиталовложений в обо­ рудование, имеющего определенную прочность изоляции, и, с другой стороны, ущерба, вызываемого перерывами в передаче электроэнер­ гии из-за различных причин. Техническим аспектом этой оценки яв­

в мерах, предпринимаемых для предотвращения повреждений элек­ трооборудования из-за перенапряжений и для ограничения перекры­ тий (когда их полное предотвращение экономически не оправдывает­ ся) теми местами, где они не вызывают повреждения. Координация изоляции достигается .установлением необходимых соотношений между электрической прочностью изоляции электрооборудования и характеристиками защитных устройств от перенапряжений, характе­ ризующихся импульсным выдерживаемым уровнем и импульсным за­ щитным уровнем соответственно. Прочность изоляции аппаратуры выражается через амплитудное значение импульсного напряжения, называемое его импульсным выдерживаемым уровнем, и через дей­ ствующее значение одноминутного напряжения промышленной ча­ стоты, которое электрооборудование должно выдерживать при ис­ пытании в нормированных условиях Защитное устройство характе­ ризуется импульсным защитным уровнем — наибольшим напряжением (амплитудное значение), возникающим на его зажимах при норми­ рованных условиях».

1 Публикация 71 МЭК. 1967 г. — Прим. ред.

7

Перенапряжения могут быть атмосферного происхождения, вы­ зываемые молниями, или возникать внутри самой системы вследствие преднамеренных или непреднамеренных коммутационных операций. Грозовые и коммутационные перенапряжения имеют различные ха­ рактеристики и вследствие этого по-разному воздействуют на эле­ менты линий передач. Поэтому они должны быть рассмотрены от­ дельно. Ниже придерживаемся данных, опубликованных в работах Гольда (Golde) [Л. 1-4] и Батца (Baatz) {Л. 1-5].

1-1. Грозовые перенапряжения

Грозовые перенапряжения могут воздействовать на линию пере­ дачи в виде прямых ударов в- провода линии, опору или в зазем­ ляющий трос. Защитные тросы служат для защиты линии передачи от грозовых поражений путем безопасного отвода разрядов в землю. Опыт показал, что тросы значительно сокращают число повреждений в системах сверхвысокого напряжения. Однако если волновое сопро­ тивление фундамента опоры или высота опоры превышают допусти­ мую величину, то потенциал защитного троса по отношению к земле может превзойти урозень изоляции линии и вызвать так называемое «обратное перекрытие» на одну, две или три фазы.

Надежность электрической системы зависит от надежности ее компонент. Наиболее уязвимыми являются линии передачи, поскольку вследствие большой протяженности они более подвержены атмос­ ферным воздействиям. Грозовые перенапряжения, как правило, не зависят от напряжения энергосистемы, тогда как изоляция линий усиливается с ростом их номинального напряжения. Поэтому энерго­ системы сверхвысокого напряжения более грозоупорны. Однако для классов напряжений вплоть до 765 кВ грозовыми воздействиями нельзя пренебрегать и их следует принимать в качестве критерия при оценке изоляции компонент системы.

Амплитуда грозового перенапряжения, возникающего вследствие как прямого удара, так и обратного перекрытия, в значительной

Формы волн грозовых перенапряжений обычно униполярны и могут быть охарактеризованы длительностью фронта, которая из­ меняется от долей до десятков микросекунд, и длительностью спада волны до половины ее амплитудного значения, обычно при полном импульсе достигающий нескольких десятков микросекунд. Однако

представляющим собой сумму двух экспонент (рис. 1-1). Характери­

собой зависимость максимального значения импульсного напряжения заданной формы от предразрядного времени (рис. 1-2). Она полу-

8