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

волны. Будем рассматривать обмотку в первом прибли­ жении как сосредоточенную индуктивность, что, как по­ казывает более подробный анализ, вполне допустимо. В качестве расчетной индуктивности возьмем одну треть индуктивности рассеяния одной фазы обмотки. Это со­

где и и і означают напряжение и ток разрядника; R — сопротивление определяется наклоном прямой А.

Во втором случае характеристика выражается урав­ нением

причем показатель п изменяется в пределах 4—12. Уравнения (4-49) и (4-50) справедливы после того,

как пробивается искровой промежуток разрядника. При

181

этом (4-50) относительно полно охватывает рабочую об­ ласть современных нелинейных сопротивлений. Уравне­ ние (4-49) справедливо с некоторым приближением для

где U — номинальное (линейное) напряжение, кВ; Р — номинальная мощность, MB - А; Ек — напряжение корот­ кого замыкания, %.

Расчет с помощью линеаризованной характеристики. Для схемы замещения, представленной на рис. 4-49, имеем дифференциальное уравнение:

Последние два уравнения справедливы в предполо­ жении, что Ui>UQ. Максимальное напряжение и макси­ мальный ток имеют место при t = T.

Для расчета используется эквивалентная прямая ли­ ния, касательная той точке характеристики, где ожида­ ются максимальные значения тока и напряжения. Если необходимо, то на основании полученных значений при­ ходится выбирать новую эквивалентную прямую и по­ вторять расчет.

182

183

рактеристики на рис. 4-48 используем уравнение

г = 1 5 0 (ішЛо^)6 -

Тогда согласно (4-63)

У0.035-150 ( - 2 3 3 ^ ) '

ииз табл. 4-3

=0,83.

vh у 500 J

Далее из (4-62) максимальное напряжение

«макс = 377- 0,83 = 312 кВ

и максимальный ток

W = 150(312/223)6 =l 160 А.

Как следует из приведенного примера и ряда других, максимальное напряжение на разряднике не превышает 65% амплитуды соответствующей волны, если разрядник выбран так, что его напряжение гашения соответствует линейному напряжению трансформатора. Поэтому до­ статочно взять уровень изоляции нейтрали, равный 70% уровня изоляции на входе. Если разрядник выбирается с более низким напряжением гашения, то максимальное напряжение на нейтрали будет соответственно ниже.

4-3. Защита трансформаторов от перенапряжений разрядниками или искровыми промежутками

Представление о защитном действии разрядника и стержневого промежутка дает сравнение разрядного на­ пряжения UA этих защитных устройств с импульсной прочностью трансформатора при разных крутизнах фрон­ та импульса,

185

На рис. 4-50 кривая 1 представляет импульсную проч­

Защитные устройства должны быть такими, чтобы их срабатывание не приводило к мгновенному спаду на­ пряжения, так как быстрое изменение напряжения со­ провождается увеличением градиентов в обмотке.

Кривая напряжения при срабатывании стержневого искрового промежутка представлена на рис. 4-51, Из

186

рисунка видно, что в очень короткое время Л / = 0,1 мкс имеет место спад напряжения, что равноценно появле­ нию в начале обмотки импульса с амплитудой AU и кру­ тым фронтом длительностью At. Это может оказаться для обмотки более опасным, чем воздействие основной

протекании разрядного тока. В современных разряд­ никах остаточное напряжение в среднем немного меньше напряжения срабатывания, так что скачок напряжения AU будет небольшим. Длительность At для разрядника значительно больше, чем для защитного искрового про­ межутка. Она составляет Л^ = 0,5-т-1,0 мкс, так что изме­ нение напряжения на разряднике получается более плав­ ным, чем на искровом промежутке, и перенапряжения в обмотке, обусловленные крутыми импульсными волна­ ми, не имеют места.

Айшлиман (Äschlimann) [Л. 4-25] провел обширные экспериментальные исследования изменения напряжения на трансформаторах, защищенных разрядниками и искровыми промежутками; эти исследования полностью подтверждают сделанные выводы. На рис. 4-53 пред­ ставлено напряжение на первых двух катушках обмотки высокого напряжения трансформатора 6 000 кВ-А, за­ щищенного стержневым искровым промежутком, а на

187

рис. 4-54 — напряжение на тех же катушках трансфор­ матора, защищенного разрядником. Из рисунков видно, что отношение максимальных перенапряжений для этих

защиту. Разрядник должен быть установлен к транс­ форматору так близко, насколько это возможно. Защит­ ное действие разрядника уменьшается, если он слишком удален от трансформатора. В простых схемах, например, в таких, как одиночная линия 220 кВ, расстояние между разрядником и трансформатором не должно быть более 20—30 м. При наличии кабельной вставки, когда разряд­ ник установлен на входе кабеля, в кабеле происходят колебания. На рис. 4-55 приведены результаты измере-

188

Ний, проведенных на модели, с разрядником и без раз­ рядника (Л. 4-8].

Разрядник существенно уменьшает импульсное воз­ действие, однако вследствие отражений в кабеле проис­ ходят высокочастотные колебания.

Опасные перенапряжения могут иметь место, если

1 ООО м от подстанции.

Глава пятая

ИМПУЛЬСНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СТЕРЖНЕВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ С МНОГОСЛОЙНЫМИ ОБМОТКАМИ И БРОНЕВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ С ДИСКОВЫМИ ОБМОТКАМИ

5-1. Начальное распределение напряжения

при импульсе

Как было указано в гл. 2, емкость на землю однослойной ци­ линдрической обмотки вызывает нелинейное начальное распределение напряжения при импульсе. Переход от нелинейного начального рас­ пределения напряжения к конечному сопровождается свободными колебаниями. Увеличение емкости между витками (продольной емко­ сти) выравнивает начальное распределение напряжения, приближая его к линейному.

Уменьшение емкости на землю н одновременное увеличение про­ дольной емкости, таким образом, уменьшают свободные колебания в обмотке. Исходя из этих соображений, в трансформаторах на сто­ роне, высшего напряжения применяют многослойные обмотки, кото­

слои обмотки обладают заметной емкостью на землю. Одновременно продольная емкость (емкость между слоями) достигает значительно большего значения, чем у цилиндрической катушечной обмотки (емкость между катушками). Благодаря этому можно ожидать бо­ лее равномерного распределения напряжения в обмотке при импуль­ сах, что подтверждается экспериментами.

На рис. 5-3 представлена схема замещения для п слоев обмотки

189