Импульсные токи

Оборудование линий электропередачи подвергается воздействиям сильных токов, вызванных различными причинами. Следует упомянуть, прежде всего, токи КЗ с частотой сети, предельное значение которых может намного превышать 50 кА. Однако эти токи нельзя рассматривать как импульсные в узком значении этого слова, так как они оказывают сильные термические и механические воздействия на оборудование. Воспроизведение этих токов в лабораторных условиях производится с помощью так называемых ударных генераторов — специально сконструированных машинных генераторов высокого напряжения большой мощности, которые обеспечивают примерно в течение 1 с мощность в несколько тысяч мегавольт-ампер [Error: Reference source not found,Error: Reference source not found].

П од импульсными токами в узком смысле понимают существенно более кратковременные токи, непосредственно или косвенно связанные с воздействием молнии. Так, непосредственные удары молнии в воздушные линии электропередачи или оборудование линий очень часто приводят к перекрытию изоляторов или срабатыванию грозозащитного оборудования, и ток молнии может непосредственно воздействовать на пораженное устройство. Токи молнии имеют сильный статистический разброс, как по форме импульса, так и по его амплитуде, которая может превышать 100 кА. Поэтому устройства, прежде всего грозозащитные, должны быть испытаны импульсами экспоненциальной формы (рис.3.4) для того, чтобы определить термическое, механическое и электрическое воздействие на них молнии.

Н а грозозащитную аппаратуру длительно воздействует рабочее напряжение сети. После срабатывания разрядника через него начинает разряжаться ёмкость линии, к которой он подключён, до тех пор, пока напряжение на линии не снизится до рабочего напряжения, и в момент изменения полярности напряжения станет возможным гашение дуги в разряднике. Разряд линии можно приближенно описать прямоугольным импульсом тока, амплитуда которого в основном определяется рабочим напряжением и волновым сопротивлением линии. Подобный импульс представляет большую нагрузку на разрядник, если велика длительность прямоугольного по форме тока и выделяющаяся в разряднике энергия.

Импульсные токи применяются также при исследованиях высокотемпературной плазмы (управляемые термоядерные реакции), обработке металлов ударными волнами или магнитным импульсным полем, создании импульсных источников света. Параметры импульсов токов, как и импульсных напряжений, нормируются.

У импульса, образованного двойной экспонентой (рис. 3.4), нормируется длительность фронта и длительность импульса Т₂, равная времени спада тока до половины его максимального значения. Т₁ определяется подобно определению длительности фронта импульса напряжения на рис.3.1, но прямая проводится через точки 0,1 и 0,9 I_max. Часто используются импульсы 8/20 мкс или 4/10 мкс с допусками на длительности фронта и импульса ±10%. Допускается переход тока через нулевую линию и изменение полярности, причем выброс обратной полярности не должен превышать 20 %, а наложенные колебания — 5 % от максимального значения тока.

Прямоугольные импульсы тока (рис.3.5) обычно получают от искусственных формирующих линий. Форма импульса тока помимо «полки», определяемой временем Т₉₀, в течение которого ток превышает 0,9 I_max, задается временем Т_и, в течение которого ток больше 0,1 I_max . Допуски на характеристики импульса следующие: максимальное значение I_max, время Т₉₀ (-10 % ‑ +20%), время Т_и < 1,5 Т₉₀. Допустимый выброс обратной полярности не должен превышать 0,1 I_max. Номинальные значения Т₉₀ — 500; 1000; 2000; 2000—3200 мкс.