2.3. Вольт-секундные характеристики изоляции

Распределительные устройства могут быть достаточно хорошо и надежно защищены от прямых ударов молнии с помощью мол­ниеотводов. Линии электропередачи с той же степенью надежно­сти защитить невозможно. Волны перенапряжений, возникающие на линиях при ударах молний, доходят до подстанций и могут пред­ставлять опасность для установленного там оборудования. Такой же опасности могут подвергаться отдельные места на линии, име­ющие ослабленную изоляцию, или особенно ответственные участ­ки (транспозиционные опоры, пролеты пересечения, переходы че­рез транспортные магистрали, населенные пункты, большие реки). В этих случаях наряду с защитой от прямых ударов молнии приме­няется защита от набегающих волн. Для предупреждения перекры­тия или пробоя изоляции следует применять иной тип защиты — разрядники.

Рассмотрим такую характеристику изоляции, как вольт-секунд­ная характеристика. Вольт-секундная характеристика представляет собой зависимость импульсных разрядных напряжений от предразрядного времени. Предразрядное время — это время от момента приложения испытательного напряжения до момента развития раз­ряда по изоляции. Наиболее опасные волны импульсных перенапряжений возникают в электроустановках при атмосферных перенап­ряжениях, вызванных разрядами молнии. Чтобы создать достаточ­но прочные грозоупорные электроустановки, требуется тщательное изучение прочности изоляции при воздействии импульсных напря­жений. Эти напряжения получают в лабораторных условиях с по­мощью генераторов импульсных напряжений или генераторов им­пульсных токов.

Для испытания изоляции в настоящее время используется стан­дартная испытательная волна, длина которой составляет 50 мкс при длительности фронта 1,2 мкс. Эта волна условно обозначается ±1,2/50, причем знаки плюс и минус означают ее полярность. Кро­ме этой волны для стандартных испытаний изоляции используется срезанная волна со временем среза 2—3 мкс. Волны с указанными характеристиками удовлетворительно воспроизводят действие ат­мосферных перенапряжений на изоляцию.

При испытании изоляции импульсами на основании осцилло­грамм, снятых при помощи электронного осциллографа, строят вольт-секундную характеристику изоляции.

В зависимости от формы и амплитуды импульса, воздействую­щего на испытуемую изоляцию, разряд может произойти на фрон­те волны, на ее хвосте или не произойти вообще.

Если изоляция пробивается, волна импульса получается срезан­ной (рис. 2.6, а). Осциллограмма позволяет определить амплитуду импульса U_imax предразрядное

t_р, а также время запаздыва­ния t_{з ,} если известно статическое разрядное напряжение U_cт.

Пред­разрядное время t_р — это время от момента приложения импульса до момента пробоя;

Время запаздывания t_з — это время, прошедшее с момента, когда возрастающее напряжение импульса достигло про­бивного статического напряжения, до момента пробоя. Чтобы по­строить вольт-секундную характеристику, на исследуемый объект

Где: а — осциллограмма пробоя воздуха между плоскими электродами; б — построение вольт-секундной характеристики; в — вольт-секундные характеристики защи­щающего аппарата; г — вольт-секундные характеристики защищаемого объекта посылают импульсы одинаковой формы (_ф/_в=cоnst), но разной амплитуды.

На рис. 2.6, б показаны срезы волн при воздействии их на изоляцию. Волны 1 и 2 имеют настолько большие амплитуды, что разряд происходит еще до того, как волна достигнет своей мак­симальной величины на фронте. В этом случае максимальное на­пряжение на изоляции равно напряжению среза (разряда). При воз­действии на изоляцию волн 3, 4 и 5 разряды происходят на хвосте. Максимальные величины напряжений на изоляции равны не напря­жениям среза, а амплитуде импульса. Предразрядные времена во всех случаях определяются от начала волны до момента среза.

Откладывая по оси ординат максимальные напряжения на изо­ляции при воздействии импульса, а по оси абсцисс — соответству­ющие предразрядные времена, как это показано на рис. 2.6, б, по­лучают кривую вольт-секундной характеристики изоляции U_imax (t_р). Из кривой видно, что максимальные напряжения на изоляции уменьшаются с увеличением предразрядного времени.

Более детальное изучение разряда при импульсах показывает, что для одной и той же изоляции в случае воздействия на нее од­ним и тем же импульсом наблюдаются разные предразрядные вре­мена, т.е. некоторый разброс измеренных значений (рис. 2.6, в, г). Это объясняется не погрешностью измерений или отклонением волны от предписанной ей формы, а представляет собой вполне закономерное явление. Дело в том, что скорость ионизационных процессов в газовом промежутке будет тем выше, чем большее число свободных электронов окажется между электродами в момент при­ложения импульса. При отсутствии искусственного ионизатора их число в промежутке весьма неопределенно. Следовательно, напря­жение разряда и предразрядное время не будет иметь постоянное значение. Чем короче импульс, тем большим будет разброс изме­ренных значений.

Практически за вольт-секундную характеристику и у защищаю­щего аппарата, и у защищаемого объекта принимают среднюю кривую между точками разброса, однако у защищающего аппара­та эта характеристика должна лежать ниже, чем такая же характе­ристика у защищаемого объекта, с интервалом, не меньшим 15 % от значений характеристики объекта.