- •Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения. Учеб. Пособие для студентов заочной формы образования. Казань: Казан. Гос. Энерг. Ун-т, 2012. - с.: ил.
- •1. Изоляция и перенапряжения или техника высоких напряжений
- •1.1. Применение высоких напряжений для передачи электрической энергии
- •1.2. Изоляция электрических установок
- •1.3. Перенапряжения, воздействующие на электроустановки
- •1.4. Работа изоляции в условиях длительного воздействия рабочего напряжения
- •2. Внешняя изоляция высоковольтного электрооборудования электроэнергетических систем
- •2.1. Общая характеристика внешней изоляции
- •2.2. Регулирование электрических полей во внешней изоляции
- •2.3. Диэлектрики, используемые во внешней изоляции
- •2.4. Назначение и типы изоляторов.
- •2.5. Электрофизические процессы в газах
- •2.6. Лавина электронов и условие самостоятельности разряда
- •2.7. Время разряда и вольт-секундные характеристики воздушных промежутков
- •2.8. Разряд в длинных воздушных промежутках
- •3. Разряд вдоль поверхности твердого диэлектрика
- •3.1. Механизм перекрытия изолятора в сухом состоянии
- •3.2. Механизм перекрытия изолятора при загрязненной поверхности и под дождем
- •3.3. Выбор изоляторов воздушных лэп и ру
- •4. Основные виды и электрические характеристики внутренней изоляции электроустановок
- •4.1. Общие свойства внутренней изоляции
- •4.2. Виды внутренней изоляции и материалы, используемые для их изготовления
- •4.3. Зависимость электрической прочности внутренней изоляции от длительности воздействия напряжения.
- •5. Кратковременная и длительная электрическая прочность внутренней изоляции электроустановок
- •5.1. Понятие “кратковременная электрическая прочность” внутренней изоляции и поведение изоляции при воздействии перенапряжений
- •5.2. Длительная электрическая прочность внутренней изоляции
- •5.3. Срок службы изоляции
- •5.4. Старение изоляции под воздействием частичных разрядов
- •5.5. Тепловое старение внутренней изоляции
- •5.6. Старение изоляции при механических нагрузках
- •5.7. Увлажнение как форма старения изоляции
- •5.8. Допустимые рабочие нагрузки на внутреннюю изоляцию
- •6. Система контроля и диагностика внутренней изоляции
- •6.1. Системы контроля качества изоляционных конструкций
- •6.2. Испытания изоляции повышенным напряжением
- •6.3. Испытания напряжением промышленной частоты
- •6.4. Измерения характеристик и испытания изоляции при повышенном напряжении
- •6.5. Профилактические испытания и диагностика изоляции оборудования высокого напряжения
- •7. Молния как источник грозовых перенапряжений, защита от прямых ударов молнии, молниеотводы
- •7.1. Физика разряда молнии
- •Общая характеристика молний
- •Электризация частиц и разделение зарядов в грозовых облаках
- •Процесс развития молнии
- •Основные электрические характеристики молнии
- •7.2. Принцип действия молниеотводов
- •7.13. Зона защиты двухстержневого молниеотвода
- •7.16. Крепление тросов на двухцепных металлических опорах вл 500 кВ
- •7.17. Двухцепные одностоечные опоры с двумя тросами
- •Вопросы для самоконтроля
- •Защитные аппараты
- •Защитные промежутки.
- •Трубчатые разрядники.
- •Вентильные разрядники.
- •Длинно-искровые разрядники.
- •Вопросы для самопроверки:
- •Молниезащита зданий и различных сооружений
- •7.6. Молниезащита в электроэнергетических системах
- •Общее и допустимое число отключений воздушных линий.
- •Применение защитных аппаратов для защиты воздушных линий.
- •Молниезащита подстанций от прямых ударов молнии.
- •Параметры импульсов грозовых перенапряжений, набегающих на подстанцию.
- •Зависимость максимального напряжения на электрооборудовании подстанций от крутизны набегающего импульса перенапряжения и от расстояния до защитного аппарата. Интервал координации изоляции.
- •Эффективность грозозащиты подстанции
- •Особенности молниезащиты подстанций и станций различного номинального напряжения
- •Вопросы для самопроверки:
- •8. Внутренние перенапряжения
- •8.1 Общая характеристика внутренних перенапряжений
- •8.2. Коммутационные перенапряжения
- •8.3. Квазистационарные перенапряжения на линиях электропередачи в симметричных режимах
- •8.4. Феррорезонансные перенапряжения при неполнофазных режимах
- •9. Влияние режима нейтрали сети на уровень перенапряжений
- •9.1. Режимы нейтрали электрических сетей
- •9.2. Резистивное заземление нейтрали
- •10. Способы защиты от перенапряжений
- •10.1. Система защиты от перенапряжений
- •10.2. Ограничители перенапряжений
- •10.3. Выбор ограничителей перенапряжений (опн) Условия надежной защиты с помощью опн
Вопросы для самопроверки:
Для чего в электроэнергетических системах применяют защитные аппараты?
Какие характеристики защитного промежутка и защищаемой изоляции должны быть согласованы?
Что называется сопровождающим током искрового промежутка?
Как называются защитные аппараты, обеспечивающие не только защиту изоляции от перенапряжений, но и гашение дуги сопровождающего тока?
Как осуществляется гашение дуги в трубчатых разрядниках?
Что составляет основу нелинейного резистора вентильного разрядника?
Что такое «остающееся напряжение» РВ?
На каких физических принципах основана работа длинно-искровых разрядников?
Что составляет основу нелинейного резистора ОПН?
В чем заключается главная особенность нелинейного резистора ОПН?
Какие преимущества имеют ОПН перед РТ и РВ?
Для каких целей применяют ОПН?
Молниезащита зданий и различных сооружений
Непосредственное опасное воздействие молнии – это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов – радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.
Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.
Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии (внешняя молниезащитная система – МЗС) и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.
Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы – стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов) или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.
Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии, предотвращения искрений внутри защищаемого объекта и снижения амплитуд грозовых импульсов перенапряжения, набегающих на объект по линиям электропитания, связи и сигнализации.
Токи молнии, попадающие в молниеприемники и защитные аппараты, отводятся в заземлитель и растекаются в земле.
Молниезащита промышленных сооружений, общественных и жилых зданий осуществляется в соответствии со строительными нормами и другими нормативными документами в зависимости от степени опасности их поражения молнией.
При ударах молнии непосредственно в провода воздушных линий (электрических, телефонных, радиотрансляционных, сигнализации и т.п.), а также вследствие электромагнитной индукции при ударах молнии в землю, на проводах возникают импульсы высокого напряжения. Проникая по проводам в здания и сооружения, они вызывают разряды на заземленные части, что может привести к тяжелым последствиям. Вследствие этого во взрывоопасные и пожароопасные здания ввод воздушных линий любого назначения не допускается. Вместо них должны применяться подземные кабельные линии, как правило, от центральных распределительных пунктов.
Высокие объекты (телебашни, высотные дома и пр.) достаточно часто поражаются молнией. Высотные дома Москвы поражаются 1–2 раза в год. Останкинская телевизионная башня (высота 540 м) поражается в среднем 30 раз в год, при этом в 1–3 случаях точки удара бывают заметно ниже ее вершины, на боковых выступающих элементах.
Целью защиты от молнии высоких объектов является обеспечение безопасности людей, предохранение от разрушений внешних непроводящих частей объекта, обеспечение безаварийной работы электрооборудования и средств связи.
Защита высоких объектов осуществляется с помощью молниеприемников, устанавливаемых на самом объекте. Токоотводом может служить металлический или железобетонный каркас здания или сооружения. Следует предусматривать надежное соединение во время строительства стальной арматуры железобетонных деталей каркаса. Для предотвращения разрушений керамической облицовки или каких-либо других непроводящих элементов в местах возможных поражений молнией должны быть установлены молниеприемники, соединенные с каркасом здания. В качестве таких молниеприемников могут быть использованы как конструктивные элементы здания (парапеты, перила балконов, пожарные лестницы и т.д.), так и специально проложенные стальные проводники. Следует иметь в виду, что объекты высотой более 100 м могут поражаться молнией не только в вершину, но и в боковые выступающие части.
К каркасу объекта, являющемуся токоотводом, с целью выравнивания потенциалов по этажам на разных горизонтальных уровнях (через каждые 10–15 м) должны быть присоединены все внутренние трубопроводы, протяженные металлические элементы (например, каркасы лифтов), а также металлические экраны электропроводки и оболочки кабелей. Каркас объекта через каждые 20–30 м по его периметру присоединяется к заземляющему контуру.
Для защиты электрооборудования и установок связи осуществляются следующие основные мероприятия: все сети низкого напряжения как внутри, так и снаружи объекта прокладываются в стальных трубах, которые через каждые 10–15 м соединяются с каркасом; кожухи всех электроаппаратов, а также сердечники и нейтрали трансформаторов присоединяются к каркасу, оболочки входящих в объект кабелей различного назначения присоединяются в месте входа к каркасу или к заземляющему контуру.
Заземляющий контур должен охватывать объект по всему периметру и иметь сопротивление растеканию тока не более 0,5 Ом. Последнее, как правило, не вызывает затруднений, поскольку к контуру присоединяются подземные трубопроводы и обсадные трубы буровых скважин, используемых с целью получения данных по геологическому строению выбранной для строительства площадки.
Если ранее молниезащита была направлена в первую очередь на предотвращение повреждения изоляции электротехнического оборудования, поражения людей и возникновения пожаров, взрывов и т.д., то в настоящее время все большее значение приобретает обеспечение электромагнитной совместимости различных устройств, в том числе и микропроцессорной техники, систем управления и автоматизации технологических процессов, т.е. способности нормально функционировать при возможных электромагнитных воздействиях, в том числе и при мощных воздействиях, вызванных грозовыми разрядами.
Ситуация усугубляется с расширением использования микропроцессорной техники во всех областях деятельности человека, снижением уровня рабочих напряжений этой техники, а следовательно, и повышением ее чувствительности к помехам. Поэтому в последнее время все больше внимания уделяется обеспечению электромагнитной совместимости современного электронного и микропроцессорного оборудования, компьютерной техники, включая также компьютерные центры, сети и т.д.
Особое место при этом уделяется молниезащите, ориентированной на обеспечение электромагнитной совместимости электротехнического, электронного оборудования, размещенного внутри зданий, промышленных, электроэнергетических объектов, в том числе и защищенных от прямых ударов молниеотводами.
Изложенные принципы молниезащиты легко учесть при проектировании и строительстве новых зданий. В то же время имеется много старых зданий, у которых система молниезащиты не отвечает современным требованиям.