Лекция № 8-9. Әуе желілері өткізугіштеріндегі тұрақты және айнымалы тоқ кезіндегі тәждік разряд. Әуе желілері фазасының құрылымын таңдау.

Тақырыбы: Атмосфералық асқын кернеуліктер

Жоспары:

1. Найзағайдын тура соққысының аскын кернеулігі.

2. Индуктивтелген асқын кернеуліктер.

3. Контактілік тізбектің найзағаймен зақымданғыштығы.

Барлық электрмен жабдықтау жүйелерінің ішіндегі найзағайдың тура соққысына ең көп ұшырайтындары электр тасымалдағыш желілер, сонымен қатар темір жолдың контактілік тізбегі болып табылады. Найзағайлы маусымда ұзындықтың әрбір 100 км-інде бірнеше ондаған найзағайдың тура соққылары байқалады.

Жоғары көтерілген объектінің - желілер жағдайында опоралардың, найзағайдан қорғайтын тростарының және фазалық өткізгіштердің ең жоғарғы нүктесінде найзағай разрядына қарсы лидерлер түзіледі. Найзағайдың соғу орны ең жақсы жетілген қарсы лидерлермен анықталады, сондықтан электр тасымалдағыш желілер үшін келесі асқын кернеулік жағдайларын бөліп көрсетеді:

• найзағайдың өткізгішті соғуы, ары қарай өткізгіштен опораға немесе өткізгіштер арасына өтуі;

• найзағайдың опораның төбесінен соғуы, одан ары қарай опорадан өткізгішке өтуі;

• найзағайдың тростың ұшына соғуы, ары қарай тростан өткізгішке немесе жерге соғуы.

Желілер үшін негізгі қауіпті найзағайдың тура соққысының фазалық өткізгіштеріне түсуі туындатады, оның нәтижесінде пайда болған асқын кернеуліктерден изоляция зақымданады. Найзағай түскен жерде желінің жұмысшы кернеуінің есебінен доға пайда болады да қысқа тұйықталуды өшіру қажеттілігі туындайды. Импульсті жабынның доғаға өту ықтималдылығы жұысшы кернеуге және опоралардың материалына байланысты болады. Опоралар ағаштан жасалған жағдайда доғаға өту ықтималдылығы аз болады; ал темірбетоннан және металлдан жасалған опоралардың желілері үшін 3...35 кВ кезінде бұл ықтималдылық 0,5-ке, ал ЛЭП 110...500 кВ үшін бірге жақын болады.

Опораға жақын түскен найзағайдың опораға немесе тросқа түсу ықтималдылығы жуықтап қатынасы бойынша анықтала алады,

мұндағы һ_д-опора биіктігі; l_пр - пролет ұзындығы; егер есептеп шығарылған мән бірден үлкен болса, онда оны бірге тең деп алады.

Опоралар аралығында аз қашықтықта болатын контактілік тізбек үшін бұл тура соққылардың көп бөлігі контактілік тізбектердің опораларына келіп түсетіндігін білдіреді.

Бұл кезде опораның жерге тұйықтағышында төмендеу индуктивтілігімен және жерге тұйықтаудың белсенді кедергісімен анықталатын кернеу пайда болады. Контактілік тізбектің қапталуының ең үлкен кернеуі (айнымалы токтың контактілік тізбегі үшін 300 кВ) изоляцияның найзағайдың әрбір тура соққысы кезінде қапталуына (перекрытия) алып келеді. Қапталудың (перекрытия) жартысына жуығы контактілік тізбектің фидерін өшіретін басқа разрядқа айналады.

Бұдан жоғары кернеулі желілер үшін опораға немесе найзағайдан қорғайтын тросқа келіп түскен соққының барлығы бірдей изоляцияның қапталуына алып келмейді. Тізбектің найзағайға төзімділік деңгейі деп найзағайдың есептелген ең үлкен тоғын айтады. Ол кезде тізбектің изоляциясы әлі капталмайды. Изоляцияның капталу мүмкіндігіне найзағай каналындағы токтың айналымы да әсер етеді. Найзағайдан қорғаудың сенімділігінің көрсеткіші ретінде бір жылдағы тізбектің өшірілген орташа санын немесе кері шаманы - апатсыз жұмыс істелген жылдардың орташа санын қолданады.

Индуктивтелген асқын кернеуліктер

Ауадағы желілерге жақын жерге найзағай түскен кезде фазалық өткізгіштерде индуктивтелген асқын кернеуліктер пайда болады, олардың электрлік және магниттік құрамдас бөліктері U_инд= U_иэ+U_им болады.

Найзағай лидері каналының теріс заряды өткізгіште оң зарядтың пайда болуын тудырады (13.1-сурет). лидердің салыстырмалы баяу қозғалысы кезінде өткізгіштің потенциалы нөлге тең күйінде қалады, себебі өткізгіш зарядының электрлік өрісі лидердің зарядының электрлік өрісін теңестіреді. Басты разряд сатысында, лидер каналы өте жылдам бейтараптанған кезде өткізгіштегі зарядтар босап шығады және кернеудің желінің екі жағына да таралатын толқындарын түзеді. Міне осы индуктивтелген кернеудің құрамдасы болып табылады. Ол өткізгіштің ілінуінің һ_орт орташа биіктігіне тура пропорционалды және найзағайдың түсу нүктесіне дейінгі ең қысқа b қашықтыққа кері пропорционалды болады.

13.1-сурет. Индуктивтелген асқын кернеуліктің пайда болу сызбасы

Негізгі разрядтың магниттік өрісінің өзгеруі опора-өткізгіш-ең жақын демеуіш-жердің ЭҚК контурында индуктивтелген кернеудің магнитті құрамдасын туындатады. Кернеудің максимальды мәні сондай-ақ өткізгіштің биіктігіне және қашықтығына тәуелді болады. Ал электрлік құрамдас үшін индуктивтілік кернеутең болады, мұндағы Ом.

Контактілік тізбектің найзағаймен зақымданғыштығы

(Грозапоражаемость контактной сети)

Контактілік тізбектің изоляциясының бір жылдағы жабылып қалуының (перекрытия) орташа санын бағалау үшін индуктивтелген асқын кернеуліктерді және найзағайдың тура соққыларын ескеру қажет. Контактілік тізбекке түскен найзағайдың әрқайсысы изоляцияның жабылып қалуына алып келетін тура соққыларының санын бағалау 12.3-бөлімнің формулалары бойынша жазыла алады. опораның орташа 10 м биіктігі аймақтың жолының санын есептемей-ақ қоюға болатындай, себебі бұл кезде һ_орт =60 м -ге тағы 5-7 м қосу керек, оның бағалайтын есептеулер кезінде ерекше маңызы жоқ.

Индуктивтелген асқын кернеуліктер үшін 3һ_орт қашықтықтан ұзақта болуы мүмкін найзағайдың барлық соққыларын алып, олардың ішінен контактілік тізбек изоляциясының жабылып қалуына апарып соғатын асқын кернеуді тудыратын соққыларын бөліп алу қажет. Бұл бөлімде 100 км контактілік тізбектің изоляциясының найзағайдың тура соққылары және Тr=30 сағат болатын Иркутск жағдайындағы индуктивтелген асқын кернеуліктерінің салдарынан жабылып қалу санын бағалау жүргізілген.

Ұзындығы 100 км контактілік тізбекке 100 найзағайсағаты ішінде түскен найзағайдың тура соққыларының саны N*_НТС=4h_ор=40-қа тең, ал 30 найзағай сағаты ішінде ол

тең болады. Бұл орташа мән, ал жоғарғы үйім-табанды(насыпями) жолдың ашық аймақтарында найзағайдың күтілетін соққыларының саны бұдан көп болады.

Индуктивтелген асқын кернеуліктің саны көбірек болады, дегенмен үлкен токты ең жақын болған соққылар ғана изоляцияның жабынының кернеуінен асып түсетін кернеуді түзе алады. Ұзындығы 100 км, ені db (м), жолдың осінен b (м) қашықтықтағы жер жолағын қарастырып көрейік. Бұл жолаққа бір жылдағы найзағайдың тура соққылырының жалпы саны 12.3-бөлімдегі мәліметтерге сәйкес мынаған тең:

Мұндағы 10^-3 километрдегі db өлшемін айналдыру үшін қажет. Индуктивтелген кернеу шамасы изоляцияның жабылып қалу егер де мына шарт орындалсакернеуінен асып түседі. Токтың I_M-мәні үлкен болатын найзағайдың үлесі теңдеуімен анықталады, бұл кездегі берілген I_M токтан артық токты жер жолақтарындағы найзағай соққыларының саны мынаған тең болады

немесе

мұндағы U киловольтпен өрнектеледі.

Егер Тr=30 сағ, U_а = 300 кВ болса, онда N=3 болады. Индуктивтелген асқын кернеуліктердің салдарынан изоляцияның жабылып қалу саны найзағайдың тура соққысының салдарынан болған жабылып қалулар санынан аз болады, ал найзағайлы маусымдағы (негізінен бұл жаз айлары) контактілік тізбектің 100 км-індегі изоляциялардың найзағаймен жабылып қалуының жалпы саны 15-ке тең болады. Бұл жабылып қалулардың жартысына жуығы қысқа тұйықталу доғасының пайда болуына және контактілік тізбектің өшіп қалуына алып келеді.

[I] оқу құралында электр тасымалдағыш желілер үшін индуктивтелген асқын кернеуліктермен жабылып қалулар санына ұқсас өрнектер келтірілген:

Бұл өрнек кернеулігі 110 кВ желілер үшін индуктивтелген асқын кернеуліктің салдарынан жабылып қалудың саны аз болатынын көрсетеді. 220 кВ және одан жоғарғы кернеулі желілер үшін индуктивтелген асқын кернеуліктер іс жүзінде қауіп тудырмайды.

Әдебиеттер тізімі:

Негізгі:

1. Техника высоких напряжений: Учеб. по направлению 650900 «Электрэнергетика» и специальности «Высоковольт. Электроэнергетика и электотехника» И.М. Богатенков, Ю.Н. Бочаров, Н.И. Гумерова; под общ. ред. Г.С. Кучинского.-СПб.:Энергоатомиздат. С.-Петерб. отд-ние, 2003.

2. 125 вопросов и ответов по ЭТМ и ТВН: Учеб. пособие В.В. Егоров, А.А. Смирнов; Петерб. гос. ун-т путей сообщ. М-ва путей сообщ. Рос. Федерации (ПГУПС - ЛИИЖТ) СПб.: Петерб. гос. ун-т путей сообщ., 2003

Қосымша:

1. Изоляция и перенапряжения системах электроснабжения: Учеб. пособие С.В. Горелов, Л.Н. Татьянченко, С.О. Хомутов; М-во оброзования Рос. Федерации. Алт. гост. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002.

2. Методы испытаний и диагностики кабелей и проводов. Холодный С.Д. Москва, Госэнергоиздат.

3. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. Привезенцев. В.А., Ларина Э.Т. Москва. Энергия.

Бақылау сұрақтары:

1. Найзағайдың тура соққысының асқын кернеулігі.

2. Найзағайдан индуктивтелген асқын кернеуліктер.

3. Коммутациялық асқын кернеуліктер.

ЛЕКЦИЯ № 10-11. ІШКІ ОҚШАУЛАМА.