Раздел 3. Воздействие внутренних перенапряжений

НА ИЗОЛЯЦИЮ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ 94

3.1. Общая характеристика внутренних перенапряжений 94

3.2. Перенапряжения установившегося режима 95

3.2.1. Повышение напряжения в конце разомкнутой линии

за счет емкостного эффекта линии 95

3.2.2. Установившиеся перенапряжения при коротких замыканиях 97

3.2.3. Феррорезонансные перенапряжения 97

3.3. Коммутационные перенапряжения 99

3.3.1. Отключение ненагруженного трансформатора 99

3.3.2. Отключение конденсаторов 100

3.3.3. Отключение ненагруженных линий 101

3.3.4. Включение разомкнутой линии 101

3.3.5 Отключение больших токов 102

3.3.6. Перенапряжения при автоматическом повторном

включении (АПВ) 103

3.3.7. Перенапряжения при перемежающихся замыканиях на землю 104

3.4. Ограничение внутренних перенапряжений 105

3.5. Допустимые значения коммутационных перенапряжений 106

Заключение 106

Библиографический список 107

Предисловие

Учебное пособие состоит из трёх разделов. Первый раздел посвящён изоляции электрических систем, сетей и распределительных устройств. В этом разделе изложены вопросы теории газового разряда при высоких давлениях и наиболее важные изоляционные конструкции, применяемые в электрических системах и их основные характеристики.

Во втором разделе рассмотрено воздействие грозовых перенапряжений на изоляцию воздушных линий и электрооборудование открытых распределительных устройств. Рассмотрены физические основы возникновения и развития молнии и вызываемые ею перенапряжения, а также средства защиты как от прямых ударов молнии, так и от возникающих перенапряжений, воздействующих на электрооборудование станций, подстанций и линий электропередачи.

Третий раздел посвящен разбору различных видов внутренних перенапряжений и принципам их ограничений.

Каждый раздел подробно иллюстрирован, а для более глубокого изучения дисциплины в конце пособия изложен список рекомендованной литературы. Пособие предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника» очной и заочной форм обучения, требующих определенного представления о технике высоких напряжений, используемых в системах электропривода и электроснабжения

Раздел 1. Изоляция электрических систем и сетей и распределительных устройств

1. Основные виды электрической изоляции вл и ру

Изоляция внешняя и внутренняя

Надежность работы электроэнергетической системы и сетей определяется надежностью ее составляющих (ЛЭП, и всего комплекса электрооборудования: генераторов, трансформаторов, коммутационной аппаратуры, компенсирующих устройств и т. д.). В значительной степени решение этой задачи обеспечивается надежной работой изоляции электрических систем и оборудования при всех постоянно воздействующих на нее или кратковременно возникающих напряжениях.

Изоляция электроустановок разделяется на внешнюю и внутреннюю.

К внешней изоляции относятся воздушные промежутки (например, между проводами разных фаз ЛЭП), внешние поверхности твердой изоляции (изоляторов), а также промежутки воздуха между контактами разъединителя и т. д. Основной особенностью внешней (воздушной) изоляции является зависимость ее электрической прочности от атмо­сферных условий: давления, температуры и влажности воз­духа. На электрическую прочность изоляторов наружной установки существенно влияют также загрязнения их поверхности и атмосферные осадки.

К внутренней изоляции относится изоляция обмоток трансформаторов и ЭМ, изоляция кабелей, герметизированная изоляция вводов и т. д. Внутренняя изоляция представляет собой комбинацию твердого и жидкого диэлектриков (например, в трансформаторах) или твердого и газообразного диэлектриков(например, в герметизированных РУ с элегазовой изоляцией).

Электрическая прочность внутренней изоляции электро­оборудования практически не подвержена влиянию атмо­сферных условий. Ее особенностью является старение, т. е. ухудшение электрических характеристик в процессе эксплу­атации.

Воздушная (внешняя) изоляция после пробоя полностью самовосстанавливается, если снимается напряжение или гаснет дуга в месте пробоя.

Пробой твердой и комбинированной изоляции — явле­ние необратимое, приводящее к выходу из строя электрооборудования. Жидкая и внутренняя газовая изоляция самовосстанавливается, однако пробои приводят к ухуд­шению их характеристик. Вследствие этого состояние вну­тренней изоляции контролируется во время эксплуатации, чтобы выявить развивающиеся в ней дефекты и предотвра­тить аварийный отказ электрооборудования.

Требования, предъявляемые к изоляции в электрооборудовании (ЭО):

1. требуемый ресурс (срок службы) при рабочем напряжении;

2. достаточная электрическая прочность при воздействии внутренних и грозовых (если это требуется) перенапряжений;

3. достаточная механическая прочность при всех возможных рабочих и аварийных нагрузках;

1. требуемая надежность;

4. минимальная стоимость;

5. в ряде случаев — минимальные размеры и масса;

6. технологичность изготовления изоляции и всего оборудования в целом;

7. простота ремонта;

10. безопасность обслуживания;

11. экологическая безопасность.