книги / Техника высоких напряжений

Рис.

35-25.

Влияние линий

и трансформ атора Т-1

на

напряж ения в

характерны х

точках

подстанции

при

падении

волны

с

ам плитудой

/ / пад=

1 200

кв

и

длиной

фронта

тф =

1

м ксек

по линии Л-1.

а — зав и си м о сть

н ап р я ж е н и я

о т

н ом ера

о ткл ю чен н о й ли н и и

при

тр ех

вк лю чен н ы х

л п н и я х ;

б — за в и с и м о с т ь

н ап р я ж е н и я

о т н ом ера

второй вклю ченн ой

лин и и при

д в у х

вклю чен н ы х

л и н и я х ; --------О ------- О -----------Т-1

в к л ю ч е н ; ----------- X -------------X -------------X - -------Т-1

откл ю чен .

от номера второй включенной ли­

наличию емкости в этом узле сразу

нии.

после

прихода

отраженной

волны

На рис. 35-26 приведена зависи­

наступает резкий спад напряжения;

мость наибольшего

напряжения

последующие отражения

влияют на

в тех же характерных точках под­

хвост волны и ограничивают напря­

станции от числа включенных линий.

жение

после

того,

как

емкость

Кривые

показывают,

что

число

в узле // зарядится. При отключен­

включенных линий мало влияет на

ном

трансформаторе

Т-1, емкость

амплитуду напряжения на линейном

в узле II меньше и влияние линий

разъединителе. Значительно больше

сказывается в большей мере.

влияет трансформатор Т-1. Это объ­

Напряжения

на

трансформато­

ясняется

тем,

что

к

узлу

1(ЛР)

рах Т-1 и Т-2 сильно зависят от чи­

прежде всего подходит волна, отра­

сла

включенных линий.

С увеличе­

женная от узла //, в который вклю­

нием числа включенных линий сни­

чен

трансформатор

Т-1. Благодаря

жаются

крутизна

волны,

приходя­

щей

к

разряднику,

и остающееся

напряжение на разряднике, увеличи­

вается затухание. Включение транс­

форматора Т-1 равносильно увели­

чению

емкости

вблизи

ввода

под­

станции;

емкость,

расположенная

до разрядника, По ходу волны

уменьшает

крутизну,

что

приводит

к

снижению

перенапряжений на

трансформаторе Т'2.

На рис. 35-27 приведены зависи­

мости напряжений на ЛР, Т-1 и Т-2

от крутизны как при полном, так и

сокращенном

числе

трансформато­

ров

и линий. Обращает на себя

внимание

то

обстоятельство,

что

кривые

зависимости

напряжения

Рис.

35-26.

Зависимость

напряж ения

в

ха­

на

трансформаторах

от

крутизны

рактерны х

точках

подстанции

от

числа

идут

очень

полого

в области

боль­

вклю ченных

линий.

ших

крутизн. В схеме с сокращен­

------ О ---- О -----Т-1 в к л ю ч е н ; --------X -------- X -------- 2 Т

отключен.

ным

числом линий

и одним транс-

форматором это объясняет­

ся тем, что напряжение при­

ближается

к своему преде­

лу— двойному остающемуся

напряжению

разрядника. В

полной схеме ток через раз­

рядник и остающееся напря­

жение резко

снижаются за

счет отсоса

тока отходящи­

ми

линиями;

кроме

того,

фронт волны,

проникающей

в

глубь

подстанции,

на­

Рис. 35-27. К ривые зависимости напряж ения в харак­

столько сглаживается

под

терных точках подстанции от крутизны,

Длина

опасной

зоны

полу­

пряжения с импульсной прочностью

чилась очень малой, т. е. опасными

трансформатора и кабеля при пол­

являются только удары в непосред­

ной волне, так как полупериод ко­

ственной

близости

от

подстанции

лебания

напряжения

на

трансфор­

(один-два пролета).

Но

при

боль­

маторе

измеряется

не

микросекун­

шем числе линий п произведение пх

дами,

а

десятками

микросекунд.

может оказаться больше, чем дли­

Кроме

того,

поскольку

опасность

на

опасной

зоны, найденная

по

для изоляции

могут

представлять

тупиковому режиму.

не только близкие, но и отдаленные

При

работе

на

двух

системах

удары, то, по-видимому, следует

шин общая

протяженность ошинов­

учитывать

кумулятивный

эффект,

ки в схеме

защиты

увеличивается,

т. е. принимать во внимание не ис­

так как

длина

проводов

в

ячейке

пытательное

напряжение,

а

гаран­

шиносоединительного

выключателя

тированную

прочность трансформа­

составляет

около

100 м.

Но

зато

тора и кабеля. Путем сравнения

при этом нормально включены два

этой

гарантированной

прочности

и

разрядника

(по

одному

в

каждой

напряжений на трансформаторе оп­

системе шин) и расстояние каждого

ределяются амплитуды набегающих

трансформатора

до

ближайшего

волн,

которые

представляют

опас­

разрядника остается таким же, как

ность для

трансформаторной

и ка­

и при работе на одной системе шин.

бельной изоляции.

СССР

еще

не

Никакого

принципиального

разли­

Энергосистемы

чия при работе на одной или двух

имеют опыта эксплуатации подстан­

системах

шин

не

наблюдается, но

ций с кабельными

присоединениями.

количественные

результаты

во

вто­

Однако

первые работы

в этом на­

ром случае получаются более бла­

правлении

показывают, что опасные

гоприятными,

так

как

остаточное

перенапряжения

на

кабелях,

защи­

напряжение на разрядниках умень­

щенных

разрядниками

на

шинах,

шается вследствие того, что общий

могут

возникать

в

исключительно

ток распределяется

между

двумя

редких,

особенно

неблагоприятных

разрядниками.

случаях.

Принципиально

по другому дол­

Выше мы рассматривали приме­

жна

оцениваться

надежность

гро­

ры подстанций, на которых распо­

зозащиты подстанций, где присоеди­

ложение разрядника было фиксиро­

нение

трансформаторов

к

шинам

вано,

и

задача заключалась

лишь

ОРУ

осуществляется

кабелями

вы­

в определении показателя грозо-

сокого напряжения. В § 35-4 было

упорности

подстанций,

т. е. число

показано, что напряжение на транс­

лет безаварийной работы. При про­

форматоре,

включенном

через

ка­

ектировании

подстанций

следует

бель, зависит не от крутизны, а от

провести аналогичные оценки и вы­

длины и амплитуды

падающей вол­

брать

такое

место

расположения

ны, т. е. опасными являются не об­

разрядника, при котором показатель

ратные перекрытия вблизи подстан­

грозоупорности

является

наиболь­

ции, а прорывы молнии по всей дли­

шим. В тупиковых подстанциях раз­

не линии или прямые удары в про­

рядник

обычно

выгодно

распола­

вод,

не

сопровождающиеся

пере­

гать приблизительно в центре тяже­

крытием на землю, если линия не

сти подстанций, т. е. на одинаковых

имеет тросов

по всей

длине.

Для

расстояниях от наиболее удаленных

определения

надежности

грозоза­

ее точек. В проходных

подстанциях

щиты

следует

снять

зависимость

наивыгоднейшее

расположение раз­

максимального

напряжения

на

рядника может быть иным из-за

трансформаторе

от

амплитуды

па­

влияния отходящих

линий.

дающей волны при достаточно боль­

В подстанциях со сложной схе­

шой длине волны

(40—50 мксек) и

мой, когда расстояния по ошиновке

сравнить полученные

значения

на­

получаются весьма большими, уста­

стей обмоток

относительно

земли,

существуют также и емкости меж­

ду обмотками, которые также име­

ют распределенный

характер,

так

что полная емкостная схема транс­

форматора

имеет

вид,

показанный

на рис. 36-2,

где

1— обмотка

вы­

сокого

напряжения,

2 — обмотка

Рис. 36-1. Работа генератора на воздушную

низкого

напряжения.

линию через

трансформатор.

Если продольные емкости /С2 об­

мотки низкого напряжения были бы

няются

с воздушными

линиями

че­

пренебрежимо малы,

каждый

эле­

мент этой обмотки

был

бы

незави­

рез

обмотки

трансформаторов

сим от

остальных

и

напряжение

(рис. 36-1).

Сторона

высокого

на­

в любой

ее точке

можно было

бы

пряжения

защищается

от

атмо­

Подсчитать по формуле

сферных перенапряжений в соответ­

ствии

с

правилами

грозозащиты

U2(x) =

U1(x)c

1 '2С

■

(36-1)

подстанций

(см.

гл.

35),

следова­

'-JT ^ 12

тельно,

к

обмотке

высокого

напря­

В

действительности,

из-за

на­

жения трансформатора

может быть

личия

связи

между

отдельными

приложено

напряжение,

амплиту­

да

которого

не

превосходит

испы­

элементами

обмотки

низкого

на­

пряжения

происходит

перераспре­

тательного напряжения для данного

деление

потенциала

и

распределе­

трансформатора.

На

изоляцию

ге­

ние напряжения

во

вторичной

об­

нератора

при этом

будет

воздейст­

мотке

имеет

другой

характер,

чем

вовать

некоторая

часть

этого

на­

в первичной. Соответствующие

рас­

пряжения,

которая

будет

передана

четы

весьма

громоздки

и

не

при­

от

обмотки

высокого

напряжения

водятся

в

настоящей

книге,

так

к

обмотке

низкого

напряжения.

как (36-1)

дает

все

же

достаточно

Возможны два основных пути пере­

правильное

представление о поряд­

хода волны через обмотки транс­

ке величины.

форматоров.

На рис. 36-3 приведены кривые

а)

Емкостная передача

напряжения

распределения

напряжения

вдоль

обеих

обмоток

трансформатора.

через обмотки трансформаторов

Из этих кривых следует, что рас­

В

гл.

16

указывалось,

что

при

чет по (36-1) дает преувеличенное

воздействии

импульсной

волны

на

значение напряжения в начале об­

трансформатор

в

обмотке устанав­

мотки и, наоборот, несколько пре­

ливается

распределение

напряже­

уменьшенное

для

конца

обмотки.

ния,

определяемое

емкостями

об­

Следует

иметь

в

виду,

что

мотки, которое в дальнейшем не­

и (36-1)

и кривые рис. 36-3

отно­

прерывно изменяется в связи с раз­

сятся

к случаю, когда

обмотка

низ-

витием собственных колебаний. Од­

нако

к моменту

максимума

напря­

п

т

жения,

который

обычно

наступает