книги / Техника высоких напряжений

Индуктивность

рассеяния транс­

С <

Li + L2

1000

мкф.

форматора,

приведенная

к

стороне

4г2

4-1 600 = 0,15

низкого

напряжения,

В большинстве случаев это нера­

êК%^н

венство

выполняется,

но

из

этого

^1 +

^2

примера

следует,

что

чрезмерно

Р н-31,4 »

большие емкости на шинах могут

где UB — номинальное

напряжение,

иметь

вредное влияние.

Если

принять,

что

собственные

кв

и

Рн — номинальная

мощность,

колебания

во

вторичной

цепи

ква. Например, для трансформато­

демпфированы, то при современных

ра

121/10 кв

мощностью

31 500 ква

магнитно-вентильных

разрядниках,

LI +L2=10“3

гн.

Волновое

сопро­

установленных

на

стороне

высоко­

тивление

генератора такой

мощно­

го напряжения,

никакой

дополни­

сти имеет величину около 40 ом.

тельной

защиты

на стороне генера­

Следовательно,

постоянная

време­

торного

напряжения

не требуется.

ни Т имеет порядок 25 мксек.

Действительно,

например,

для

Напряжение

на

зажимах транс­

трансформатора

121/11

кв,

л=11;

форматора

состоит

из

остаточного

£/ост = 265 кв (табл. 33-6)

и

макси­

напряжения на разряднике с нало­

мальное

напряжение

на

обмотке

женными

на

него

колебаниями

генератора

будет

равно

^ 2макс=

(см. гл. 35), период которых состав­

265

П/1

кв,

что в

соответствии

ляет несколько микросекунд, т. е.

= -ур =24

значительно

меньше,

чем

постоян­

с табл. 36-1 безопасно для изоляции

ная времени Т. Поэтому при пере­

генераторов

с номинальным

напря­

даче

через

обмотку

трансформато­

жением

10 кв.

принято

счи­

ра эти колебания будут значитель­

Поэтому

обычно

но сглажены и в качестве

UQ сле­

тать,

что генераторы,

соединенные

дует

принимать величину

остаточ­

с воздушными линиями с помощью

ного

напряжения

на

разряднике,

трансформаторов, не требуют ника­

установленном

на

стороне

высоко­

кой дополнительной защиты от ат­

го напряжения.

С на стороне низ­

мосферных

перенапряжений

и

на

Если

емкость

генераторном напряжении

вентиль­

кого напряжения отлична от нуля, то

ные разрядники могут не устанав­

в

схеме

возникают собственные ко­

ливаться. При этом следует, одна­

лебания

с частотой

со =

--.L- —,

ко, иметь в виду, что могут быть

VC[Lt + L j’

случаи (большая емкость на ши­

которые накладываются на напряже­

нах,

маломощные

генераторы),

при

ние UJn. В пределе напряжение на

которых

свободные колебания

вто­

генераторе

могло бы достигнуть ве­

ричной цепи окажутся незадемпфи-

личины 2 —

Однако в связи с демп-

рованными, и напряжение на гене­

п

действием

волнового

раторе превысит допустимое. В этих

фирующим

случаях следует разрядники на ге­

сопротивления

генератора

эти ко­

нераторном

напряжении

устанав­

лебания сильно затухают, а в боль­

ливать.

шинстве

случаев

полностью демп­

фируются. Для

демпфирования ко­

36-3.

ГРОЗОЗАЩИТА

ГЕНЕРАТОРОВ,

лебаний в схеме рис. 36-4, как из­

СОЕДИНЕННЫХ

НЕПОСРЕДСТВЕННО

вестно,

необходимо

выполнение не­

С

ВОЗДУШНЫМИ

ЛИНИЯМИ

равенства

Грозозащита

генераторов,

со­

единенных

непосредственно

с

воз­

* <

W

± i¥

i ~

душными

линиями,

может

быть

В

рассмотренном

нами

примере,

в принципе осуществлена теми же

средствами, что и грозозащита под­

колебания

будут

демпфированы во

станций, т. е. на шинах генератор­

всех

случаях,

когда

емкость

ного

напряжения

устанавливается

доли ома на 1 км, то величина это­

го падения напряжения даже при

больших токах молнии и длинных

кабельных

вставках

оказывается

1

значительно ниже импульсной проч­

ности

изоляции

электрической

ма­

Рис. 36-6. Использование защитных свойств

шины. Если на станционном конце

кабельной

вставки.

жилы

кабеля

присоединены

непо­

средственно

к

обмотке

машины,

шенно

неприемлема

.по экономиче­

а оболочка — к заземляющему кон­

туру и

корпусу

генератора,

то

на­

ским соображениям.

пряжение

на

изоляции

генератора

Воздушные

линии

электропере­

не превысит

допустимых

величин.

дачи

ре’дко

заводятся

непосредст­

Таким образом, схема с кабельной

венно

в распределительные устрой­

ства станций.

В

большинстве

слу-

вставкой

при

условии

надежного

срабатывания

трубчатого

разрядни­

чаер

между

линией

и

зданием

ка

обладает

очень

большим

уров-

станции

имеется кабельная вставка

нем

грозоупорности.

длиной 50 м и более. Наличие этой

кабельной

вставки

открывает

не­

К сожалению, это условие да­

которые дополнительные возможно­

леко не всегда выполняется. Труб­

сти для

грозозащиты

вращающих­

чатые

разрядники

генераторного

ся машин. Если в месте перехода

напряжения обладают пробивными

воздушной линии в кабель устано­

напряжениями,

значительно

превы­

вить

трубчатый

разрядник

(рис.

шающими

пробивные

напряжения

36-6), то при срабатыв-ании этого

станционных

вентильных

разряд­

разрядника

жила

кабеля

оказы­

ников.

Вместе

с

тем

разрядник

вается

накоротко

соединенной

в схеме рис. 36-6 установлен па­

с оболочкой,

и

они

приобретают

раллельно с кабелем, волновое со­

одинаковое

напряжение

относи­

противление которого

может

иметь

тельно земли. Под действием этого

величину

порядка

15—20

ом

и

напряжения

вдоль

кабеля

будет

меньше.

Поэтому,

если

с

воздуш­

двигаться волна тока по направле­

ной

линии

падает

волна

даже

нию к станции. Вследствие поверх­

с очень большой амплитудой по­

ностного эффекта этот ток будет

рядка 400—500 кв, она не вызовет

проходить только по оболочке ка­

работы разрядника, так как коэф­

беля, ток же в жиле будет отсутст­

фициент

преломления в

месте

его

вовать. Если кабель проложен не­

установки меньше 0,1. Волна, про­

посредственно

в

земле,

то

часть

пущенная

трубчатым

разрядником,

тока

будет

стекать

с

оболочки

приведет

к срабатыванию

вентиль­

в землю по пути к станции, а осталь­

ного разрядника на шинах, благо­

ная часть тока замкнется через за­

даря чему отраженная от станции

земляющий

контур

станции.

Если

волна

будет

иметь

отрицательный

бы активное

сопротивление оболоч­

знак, а следовательно, еще больше

ки было равно нулю, то на всем

затруднит

работу

трубчатого

раз­

протяжении

кабеля

жила

пассивно

рядника. Поэтому, если этот разряд­

воспринимала

бы

потенциал

обо­

ник

в

конце

концов

и

сработает,

лочки

и

напряжение

между

ними

то уже после того, как ток через

отсутствовало бы. При наличии ак­

вентильный

разрядник

на

шинах

тивного

сопротивления

оболочки

возрастет

до

недопустимо

больших

между нею и жилой возникает на­

величин.

улучшения

защитных

пряжение,

равное

падению

напря­

Для

жения в этом активном сопротив­

свойств

схемы

можно

установить

лении от проходящего по оболочке

индуктивность либо

между

воздуш­

тока. Так как активное сопротив­

ной

линией

и

кабелем,

либо

на

ление

оболочек кабелей составляет

станционном конце кабеля. В первом

Рис. 36-8. Схема защиты с кабельной

Рис. 36-7. Схема защиты с индуктивностью

вставкой и реактором.

в

начале

кабельной

вставки.

случае

(рис.

36-7)

индуктивность

В связи с трудностями осуще­

может

быть

небольшой

(порядка

ствления надежных

схем грозоза­

50—100 мкгн), во втором случае ее

щиты

вращающихся

машин

в на­

величина должна быть значительно

стоящее время запрещается

вклю­

больше.

Этот

второй

случай (рис.

чать на воздушные линии генера­

36-8) соответствует схемам с реак­

торы

мощностью 15 000

ква

и бо­

торами,

которые

уста н авливаются

лее. В случае необходимости отбо­

для ограничения

токов

короткого

ра мощности на генераторном на­

замыкания. Обе эти схемы обеспе­

пряжении применяются

кабельные

чивают

весьма

высокую надеж­

линии

или машины

соединяются

ность

грозозащиты

вращающихся

с воздушными линиями через транс­

машин, однако пока не нашли ши­

форматоры с коэффициентом транс­

рокого

распространения.

формации 1:1.

тяженность

линий,

благодаря

чему

любое замыкание на землю будет

емкостный ток замыкания на зем­

приводить

к

немедленному

селек­

лю может возрасти до десятков и

тивному

отключению

поврежден­

даже сотен ампер. Дуга замыкания

ного

участка. Благодаря

быстрому

на землю при таких токах может

отключению дуга не только не

гореть длительное

время,

причем,

успевает

переброситься

на

другие

как правило,

под

действием

ветра

фазы, но и не причиняет сущест­

и тепловых перемещений дуги она

венных

повреждений

изолятору,

на

перебрасывается

на

соседние

фазы

поверхности

которого

она горела.

и однофазное замыкание на землю

Поэтому линия может быть вновь

переходит в двухили трехфазное,

включена в работу почти немедлен­

которое

отключается

релейной

за­

но после ее отключения, что и ис­

щитой. Очевидно, что работа с изо­

пользуется

в

различных

системах

лированной

нейтралью

в

таких

автоматического

повторного

вклка­

условиях

является

совершенно

не­

чения.

приемлемой.

Каждое

короткое

за­

2.

Резонансное

заземление

ней­

мыкание

на

линии,

сопровождаю­

трали

осуществляется

путем

вклю­

щееся

прохождением через

генера­

чения

в

нейтрали

трансформаторов

торы,

трансформаторы

и

выключа­

реакторов

с

большой

индуктив­

тели

больших

токов,

изнашивает

ностью

(дугогасящих катушек), ток

оборудование и приводит к его по­

через

которые

компенсирует

ем­

степенному старению. Поэтому, чем

костный

ток

замыкания

на

землю,

реже

будут

с

происходить

короткие

в результате чего ток в месте за­

замыкания

предельно

большими

мыкания

на

землю

резко

умень­

токами,

тем

больше

будет

срок

шается. Это обстоятельство, а так­

службы

оборудования

системы.

же

некоторые

другие

факторы

В настоящее время практически при

(ом. гл. 38) приводят к тому, что

всех применяемых

способах

зазем­

дуга

однофазного

замыкания

на

ления нейтрали ток при однофаз­

землю очень быстро гаснет и вос­

ном

замыкании,

как

правило,

станавливаются нормальные

усло­

меньше,

чем

при двухфазном, а тем

вия работы системы без отключе­

более

при

трехфазном

коротком

ния

поврежденного

участка.

замыкании. При

изолированной

же

На

первый

взгляд

может

пока­

нейтрали мощных систем, как было

заться,

что

резонансное

заземление

указано

выше, практически

все

за­

нейтрали имеет бесспорные преиму­

мыкания

в системе

в конце

концов

щества

перед

эффективным

зазем­

сводятся

к

трехфазному,

что

со­

лением,

однако

такое

заключение

вершенно недопустимо.

было бы неправильным, и вопрос

Для того чтобы предупредить пе­

требует более

подробного

изучения.

реход однофазных замыканий в трех­

С этой целью рассмотрим простей­

фазные, в настоящее время приме­

шую трехфазную систему, в кото­

няются в основном два различные

рой произошло замыкание на зем­

способа

заземления

нейтрали.

ней­

лю одной

из

фаз (рис.

37-1). Схе­

Эффективное

заземление

ма

имеет

одностороннее

питание,

трали, которое осуществляется пу­

нейтрали

обоих

трансформаторов

тем соединения с землей наглухо

заземлены

через

различные

сопро­

или

через

небольшие

сопротивле­

тивления

гн1 и гн2, при анализе

ре­

ния нейтралей всех или некоторых

жима

замыкания

влиянием

нагруз­

трансформаторов

системы.

Основ­

ки мы будем пренебрегать. Пока­

ное назначение

заземления

нейтра­

занная на схеме линия обладает

ли заключается в том, чтобы сде­

емкостями

относительно

земли

Со,

лать ток замыкания на землю ин­

которые

представляют

собой

емко­

дуктивным по фазе и достаточным

сти

нулевой

последовательности, и

по величине для приведения в дей­

междуфазовымн

емкостями

САВ,

ствие

релейной

защиты. При этом

Сас

и

Свс< Треугольник

междуфа-