Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Быховский Я.Л. Высокочастотная связь в энергосистемах

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
5.59 Mб
Скачать

держивать напряжение

на

заградителе при

протекании

по нему наибольших токов к. з. Для этого

 

 

 

 

 

 

(Упр^и/удш/,,

 

 

 

 

 

(10-8)

где ипр

— номинальное

 

пробивное

напряжение

разряд­

ника, в;

/У д —ударный

ток

к. з., а;

со = 314

рад/сек

(для

промышленной частоты

50 гц); L — индуктивность

сило­

вой катушки,

гн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По данным табл. 10-1

можно, например,

определить

с/ п р для

разрядников заградителя ВЗ-2000-1,2:

 

 

 

 

 

 

 

с / п р = 1 , 3 - 7 0 - 103

- 314 - 1,2- 10-.3 = 34 400

в.

 

 

 

Исходя из этого, для защиты заградителя ВЗ-2000-1,2 приме­

няются разрядники РВП-6

с

импульсным

пробивным

напряжением

35 / с е м а к с .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пробивное

напряжение

разрядников

для

защиты

заградителя

РЗ-1000-0,6

составляет

около

7,5

 

/сэм а К г,

а заградителя

РЗ-600-0,25 — около

2,5

квмакс

 

 

Выпускаемая в настоящее время серия заградителей ВЗ характеризуется относительно небольшой величиной тока электродинамической устойчивости. Это обуслов­ лено конструкцией ВЗ со значительными расстояниями между рейками, в которых закреплены витки силовой

катушки. При

протекании тока

к. з. витки

притягивают­

ся друг к другу и могут замкнуться

в пролетах, между

рейками.

 

 

 

 

 

 

 

Динамическая устойчивость

катушки

рассчитывается

по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ у д ^ Ю ' 1 ) / ^ '

 

 

(Ю-9)

где

Q=124q/l;

q — сечение провода, см2;

I — длина про­

лета

провода

между

рейками,

см; Н — высота катушки,

см;

у — коэффициент,

определяемый

по

рис. 10-4 в за­

висимости

от

отношений HjD

и djD,

где

D — диаметр

катушки,

d — диаметр

провода;

п — число

витков.

Рассмотрим порядок расчета в. ч. заградителей на примере за­ градителя для обработки силовых кабелей с максимальным током нагрузки 500 а и / у д =50 ка.

Благодаря небольшой величине волнового сопротивления сило­ вого кабеля (около 30 ом) можно обойтись заградителем с неболь­

шой индуктивностью силовой катушки. На основании

выражения

(10-1) определяется

величина активной составляющей

сопротивле­

ния заградителя R3

по допустимому затуханию а3

 

2„

Если задаться а 3 =0,2 неп, то при Za=>30 ом

о30

1 = 2 (<?°.2 — I) = 6 8 °-м -

Индуктивность силовой катушки зависит также от полосы ча­ стот заграждения. При трехконтурной схеме для определения ве­ личины Li можно пользоваться формулой

Если, 'Например, принять /ч=40 кгц и / г = 4 5 кгц, то

_

(45 — 40) 10'

 

£., =

68 i_2i.6,28-40-45-10»

= 2 5 - 1 0 ~ " г « -

Остальные

параметры силовой катушки зависят от величин но­

минального (рабочего) тока и тока к. з.

на ток 500 а может быгь

Катушка с

•индуктивностью 25 мкгн

выполнена из провода А-300 (d=2,24 см).

 

8—300

 

[ 13

Если

выбрать диаметр

D=60

см

и число

витков

л = 7,

 

то при

просвете

между витками, равном 5 см, высота катушки //=7

•5,24+

+ 6-5=45,7

см. Индуктивность катушки

рассчитывается

по

 

формуле

 

 

 

 

£j =10,5/i=D

 

 

- Ю - 3 , мкгн;

 

 

 

 

(1042)

 

 

 

 

 

 

 

 

/

60

\ ° , 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L , =

10,5-72-60 ( 9 -

4

5 7

j

• Ю - 3 =

25 лкгн-1

 

 

 

 

 

Для

определения

/ у д

по

(10-9)

нужно

найти длину

 

провода

между рейками /, что определяется числом и шириной реек.

 

 

 

При

16

рейках

шириной

 

по

4

см

/ = -уту—4=7,7

ли;

Q =

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 2 4 ^

=48,4 кг/еж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По графику рис. 10-4 для

Я/Д = 0,76,

d/£) = 0,0377,

коэффициент

у=6,5,

тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48,4-45,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

6 | 7 , 7

 

=

69 ка.

 

 

 

 

 

 

 

Допустимую величину установившегося тока к. з. можно найти

по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К Г = qQ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где / к . з — установившийся

ток

к. з.,

a;

t—время,

сек;

q

 

сечение

провода,

ммг;

Q — коэффициент,

зависящий от материала

и

допу­

стимой температуры нагрева Т, °С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

7=200 °С

и

алюминиевого

 

провода

й = 8 8 ,

 

 

/ к . а =

= 300 - 88 = 26,4

ка-сек0 '5 .

Пробивное

напряжение

разрядника

по

формуле(

10-8)

 

равно:

У п р = 1,3 • 69 • 103

• 314 • 25 • 10-6 =

700

в.

 

В ближайшие годы должна появиться серия высокочастотных

заградителей на повышенные токи короткого замыкания:

 

 

 

 

 

на

ток 630

а . .

. 0,25,

0,5,

1,0

и 2 мгн; ток к.з. 50 ка

 

1 250

а . .

.0,25,

0,5,

1.0

и 2 мгн;

ток

к.з.

100

 

ка

 

.

2 000

а . .

. 0,5,

1,0

 

и 2 мгн;

ток к.з. 100

ка

 

 

 

 

 

„ 4 000

а . . . 0,5 мгн;

ток

к.з.

125 ка

 

 

 

 

 

 

 

 

В ы с о к о ч а с т о т н ы е з а г р а д и т е л и з а р у б е ж ­

н ы х ф и р м .

Фирма

«Brown Воуегу»

освоила

выпуск

в. ч. заградителей на большие токи к. з. В [Л. 60] при­ ведены сравнительные данные о допустимых (с точки зрения механических и термических нагрузок) соотно­ шениях ударных токов к. з. и номинальных токов, про­ текающих через силовые катушки в. ч. заградителей,,

рекомендуемые CIGRE, международным

электротехни­

ческим комитетом IEC и стандартами

американской

ассоциации промышленников NEMA.

 

По CIGRE: /к .з=20/н <ж; / у д = 5 0 / Н О м .

 

По

NEMA-: / к . 3 = (37,5-25)/Н ом; / у д =

(106 + 70,7) W

По

IEC: / к . 3 = 25/ном", /уд=63,7/Н О м,

 

114

где / к . з номинальный ток к. з. («термическая устойчивость»); / н о м — номинальный ток силовой катушки заградителя.

 

Допустимое время про­

 

 

 

 

 

 

 

 

текания

тока к. з. через

 

 

 

 

 

 

 

 

силовую

катушку

загра­

 

 

 

 

 

 

 

 

дителя

по

стандартам

 

 

 

 

 

 

 

 

NEMA

составляет 2 сек,

 

 

 

 

 

 

 

 

фирмой же «Brown Bove-

 

 

 

 

 

 

 

 

гу»

принято

равным

 

 

 

 

 

 

 

 

1 сек.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зависимость

токов

 

 

 

 

 

 

 

 

к. з. и их асимметричных

2001 60011000

1600

2500

а

максимумов

(ударныхто­

 

Ш

800

 

2000

3000

ков) от номинального то­

Рис.

10-5. Зависимость токов

к. з.

ка

заградителей по реко­

мендациям различных ор­

и их асимметричных

максимумов

(ударных значений)

от номиналь­

ганизаций

показана на

ного тока в. ч. заградителя.

 

рис.

10-5.

 

 

/ — ударный ток

по

C I G R E ;

2 — ток

 

Новые типы в. ч. за­

к. з.

по

C I G R E (практически

рекомен­

 

дуемые

значения);

3 ударный

ток

градителей,

выпускаемые

ный

ток

по NEMA;

6 — ток

к. з. по

 

 

 

 

 

по I E C ; 4— ток к. з . по

I E C : 5 — у д а р ­

фирмой

«Brown

Bovery»

NEMA .

 

 

 

 

 

 

указаны в табл. 10-2.

 

 

 

 

 

 

 

 

Формой

выпускаются

также

разрядники

с магнит­

ным дугогашением, рассчитанные на работу с загради­ телями указанных в табл. 10-2 типов.

Величина С/Пр для разрядников «Brown Bovery» со­ ставляет от 1,2 до 20 кв, пределы защиты разрядника 7,5—76 кв, пределы изоляции заградителя при иссле­ довании волной 1,3/50 мксек— 10—100 кв.

Высокочастотные заградители фирмы «Brown Bove'ry» выпускаются с одно- и двухчастотной настройкой, а так­ же с широкополосной настройкой 1[Л. 61].

Соответствует рекомендациям CIGRE также в. ч. аппаратура присоединения и обработки фирм «Tesla»

и«Siemens» [Л. 62, 63].

Втабл. 10-3 приведены данные о новых в. ч. загра­ дителях фирмы «Tesla».

Втабл. 10-4 приведены данные в. ч. заградителей фирмы «Siemens».

З а г р а д и т е л ь н ы е п е т л и . В целях упрощения и удешевления в. ч. обработки Б. И. Застелло в 1960 г.

8*

115

- Т а б л и ц а 10-2

 

 

 

 

 

 

 

0 1 Высокочастотные заградители

фирмы „Brown Bovery"

 

 

 

 

 

 

Номинальный ток, а

 

 

 

 

 

Tim заградителя, T L I O

 

 

 

Индуктивность, мгн

 

 

no I E C

по N E M A

 

 

 

 

 

100/0.18

 

100

0,18

 

 

 

 

200/0,18

 

200

0,18

 

 

 

 

400/0,18-400/1,8

400

400

0,18

0.265

0,44

1,0

1.8

630/0,18—030/1.8

630

0,18

0.265

0,44

1,0

1.8

800/0.18—800/1,8

800

800

0,18

0,265

0,44

1,0

1,8

1 000/0,18—1 000/1,8

1 0Q0

0,18

0,265

0,44

1,0

1,8

1 250/0,18—1

250/1,8

1 250

1 200

0,18

0,265

0,44

1,0

1.8

1 600/0,18—1

600/1,8

1 600

1 600

0,18

0,265

0,44

1,0

1,8

2 000/0,18—2 000/1.0

2 000

2 000

0,18

0,265

0,44

1,0

2 500/0,18—2 500/0,44

2 500

0,18

0,265

0.44

3 150/0,18—3 150/0,44

3 150

0,18

0.265

0,44

4 000/0.18—4 000/0,265

4 0С0

0,18 0,265

Пределы

по току к.з.

' т д / ' * . з - к а

по I E C

по N E M A

6,4/2,5

12,8/5

25,5/10

42,5/15

40.8/16

51/20

56,6/20

63,8/25

80,3/31.5

102/36

102/40

125/44

128/50

178/63

128/50

. —

128/50

. —

128/50

Т а б л и ц а 10-3

 

 

 

 

 

Новые типы в. ч. заградителей

фирмы

„Tesla"

 

 

 

Допусти­

ток

 

Номиналь­

Индуктив­ ность,мгн

мая

тер­

Удельный з.,к.ка'

 

2 с.к, ка

Тип заградителя

ный ток,

 

нагрузка

 

 

а

 

по току в

 

 

 

 

течение

 

Диапазон частот наст­ ройки, кгц

7 -т.3

Однополосный

630

0,25

20

50

40—300

 

Двухполосный

300—500

 

 

 

 

 

7у.

Однополосный

1 250

0,25

30

75

40—300

 

Двухполосный

300—500

 

 

 

 

 

ZT5

Широкополосный

630

2,0

20

50

40—500

ZT6

Широкополосный

1 250

2.0

30

7

40—500

[Л. 54] предложил применять заградительные петли, выполняемые путем подвески дополнительного провода на расстоянии 0,5—1 м от фазного провода (рис. 10-6).

Длина петли может составлять от нескольких десятков

Т а б л и ц а 10-4

Новые типы в. ч. заградителей фирмы „Siemens"

 

 

 

 

Термн iec-

Тип заградителей

 

Индуктив­

Номиналь­

кая на­

Настройка

ность,

ный ток, а

грузка

 

 

мгн

 

(ток к. 3.),

 

 

 

 

ка

Дннам и- ческая нагрузка (ударный ток), ка

EWSp

Резо­

0,2

400

16

40

EWSp

нансная

600

33

50

 

 

WDi

360/20

Широко­

1

400

16

40

 

 

 

полосная

 

 

 

WDi

360/20

 

G00

33

50

 

 

KWTEw34

To же

2

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

WDI

400/24

я •

 

400

16

40

VDi

440/36

 

2

600

33

50

VDi

440/36

 

 

8С0

33

50

VDi

440/36

 

 

1 000

33

50

VDi

520/32

 

 

'1 200

33

50

117

до сотен метров. Для настройки на ту или иную частоту применяется конденсатор, подключаемый между прово­ дами со стороны линии. Со стороны подстанции петля закорочена.

Последующие измерения (Л. 55, 56] показали, что эквивалентная индуктивность петли небольшой длины

(десятки

метров)

составляет

1,5

мкгн/м

на

 

частотах

ниже 300

кгц

(когда

длина волны

К>1

км

или

Я/43>/,

где

•/ — длина

петли). Заградительные

петли

 

представ-

П/ст.

1

 

 

 

ляют

 

 

несомненный

 

 

 

практический

 

интерес

0—Т-

 

 

 

 

для

обработки

отпаек

 

 

 

 

 

 

в

 

распределительной

 

 

 

 

 

 

сети,

уплотненной

в. ч.

 

 

 

 

 

 

каналами

в

узкой

по­

 

 

 

 

 

 

лосе частот.

Они

могут

 

 

 

 

 

 

применяться

также

на

 

 

 

 

 

 

линиях

с большими

то­

 

 

 

 

 

 

ками

нагрузки

или к. з.,

 

 

 

 

 

 

превышающими

допу­

Рис. 10-6. Схема обработки и при­

стимые

для

выпускае­

мых

промышленностью

соединения

с применением загради­

заградителей.

 

 

 

тельной петли.

 

 

 

 

 

 

/ — фазный провод

ВЛ;

2 — дополнитель­

 

Однако в настоящее

ный

провод;

3 — конденсатор

настройки

время

они

почти

нигде

петли; 4 — конденсатор связи;

5 — фильтр

присоединения; 6—в.

ч.

аппаратура.

не

применяются. Име­

 

 

 

 

 

 

ется, правда,

 

упомина­

 

 

 

 

 

 

ние

[Л.

57]

о

 

том,

что в Японии с 1961 г. используются

четвертьволновые

петли, но, по-видимому, лишь

в отдельных

случаях.

 

 

Такое положение в значительной мере объясняется

отсутствием методики

расчета

заградительных

петель.

В данном разделе даются формулы для их расчета, что может облегчить более широкое применение петель для в. ч. обработки ВЛ.

Кроме того, рассмотрен вопрос об использовании петель в качестве устройств присоединения к ВЛ в. ч. сигнализаторов гололеда и других источников информа­ ции, находящихся под высоким напряжением.

Р а с ч е т в х о д н о г о с о п р о т и в л е н и я п е т л и . Для расчета входного сопротивления петли можно вос­

пользоваться

теорией двухпроводной линии с учетом

двух

волновых

каналов — нулевого (два провода — зем­

ля)

и междуфазного (провод — провод).

118

Ufa

ha

hi

U1L

- Ф -

 

 

 

 

 

 

hi

U2L

 

Рис. 10-7.

Эквивалентная схема

к расчету

входного сопротивления

петли.

 

 

 

 

d — диаметр

провода; 5 — р а с с т о я н и е

м е ж д у проводами петли; h — высота

подвеса на д

землей.

 

 

 

На рис. 10-7 показана эквивалентная схема петли, заземленной со стороны подстанции. Линия замещена генератором с напряжением, равным 1.

Напряжения и токи в проводах петли могут быть выражены формулами

( У . ^ Д + Л + С. + С ;

С/ав = Л1 + Л , - С 1 - С , ;

} (10-13)

r i a =

±(Al-At-qC1^-qCa);

- V . (10-14)

где Z0 и 2ф — волновые сопротивления нулевой и между­ фазной волн на один провод; yo и у ф постоянные пе-

119

редачк волн нулевой последовательности и между­ фазной.

В схеме, показанной на рис. 10-6, начальными усло­ виями будут:

£ / , „ = [ / =

1;

"J

 

£ / 2 0 = 1 - / 2 а Х ;

[

(Ю-15)

£/1 в = С/

= 0,

j

 

Исходя из этих условий, можно определить коэффи­ циенты, токи и напряжения и после некоторых преобра­ зований получить формулу для. входного сопротивления петли

в х

~ ~

ф

 

 

4Z.th Y ^ + 2AT

l 1 U - l b >

Рассмотрим некоторые упрощенные частные случаи,

а)

Конденсатор

 

настройки

петли

закорочен, Л'=0:

 

 

 

 

 

Zsx=

Z | , t * Y

' f .

 

 

(10-17)

Если пренебречь

потерями,

приняв •ао/=0, то

 

 

 

 

Yo'=aoJ+/pV=7pV;

 

 

 

 

7

_

z„thjp/

_

. Z„ tg р0/

 

 

 

А

"

 

2

~ ~ '

 

2

*

 

 

Для небольших длин петли р„/ < 1 при этом

 

Подставляем

 

значения

 

Z0 = YLJC0;

рв = ш/у0 =

= m V r L 0 C e ,

тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 „ =

/ ^ Ь - = / » / ^ 1 ± ^ - .

(10-18)

б)

Петля

разомкнута,

Х = о о :

 

 

 

 

 

 

Z„

= Z

^

 

+

^ .

 

(10-19)

Для небольших длин (W—0; {W<Cl)

 

 

 

Z t x

=

j W

- ^

=

j

« .

L

„ ;

(10-20)

 

 

L 0 =iLii +Af 1 2 ;

Ьф = —УИЙ.

 

120

Из формул (10-18) и (10-20) видно, что эквивалент­ ная индуктивность короткой петли (1 м) равна для закороченной петли (Lu + Mu.)/2 и для разомкнутой Ьц.

Интересно сравнить результаты измерений петли, приведенные в [Л. 55], и расчетов по формуле (10-16). Измерялся модуль входного сопротивления петли дли­

ной 55 м из проводов

АС-120 (rf= 1,52 см) при 5 = 75 см,

£ э к в = 108 ч-118 мкгн;

с помощью конденсатора 3 860 пф

петля настроена на 235 кгц.

 

Результаты

измерений

приведены

в табл. 10-5.

Т а б л ifц а

10-5

 

 

 

Входное сопротивление

петли

 

1, кгц

Z

со стороны под­

7. со стороны ли­

 

станции, ом

нии, ом

 

 

230

 

 

600

2 500

235

 

 

1 200

6 000

239

 

 

3 000

3 100

250

 

 

400

1 200

Двухпроводная симметричная линия, показанная на рис. 10-6,

при rf= 1,52 см, /1=10 м, S=0,75

м, р=100

 

ом-м

и /=235

кгц

рас­

считывается следующим образом:

 

 

 

 

г-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,4'

 

 

 

 

 

 

D,, =

20 м; D,, = 20,2 м; г, =

—^— Vf

= 3,44

ом/км,

о„

=

 

=

 

 

2с/,,

 

 

 

4 000

 

 

- 142-10е;

a i s =

 

 

 

1810s In — j 1 1 - =

18-10° In

, 5 9

 

 

 

 

= 1810s

 

2D,,

18-106

 

20,2

=

 

59,1-10°;

C'„

=

 

In —g1^- =

In 0

? 5

 

 

 

4i

 

= 4,99-10-°

ф'км; C 1

2

= ,

 

,

=

 

 

 

 

a i l т a i 2

 

 

 

 

 

 

 

 

— a]-,

 

 

 

 

=

3,54-10-9

ф/км; C„ =

=

7,05-10-°

ф/км; C I 2

=

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

= C ' I

2

 

= 6,04- 10-э ф/км;

Z.'1 I =-4L =

15,8-10~* гн/км;

уИ'1 2

=

- ^у - = 6,58-10-» гн/кн;

/•„ =

2,8 • Ю"'3

 

D11V7f=2,72.

Поскольку

между Du

и D J 2

разница

невелика,

то гм^гц

и по

кривым

 

Карсона

Q=0,25;

/'=0,165;

 

Д / . = Д М = 4 • 10~4 • Q=l X

Х 1 0 - 4

гн/км;

Z . u = I ' n + A L =

16,8 • 10~4

 

гн/км;

 

 

Ма+АМ=-

9-300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

121

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ