Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Техника высоких напряжений

..pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
32.86 Mб
Скачать

П.В. БОРИСОГЛЕБСКИЙ, Л. Ф. ДМОХОВСЙДД

в. а ЛАРИОНОВ, Ю. С. ПИНТАЛЬ, д . в . РАЗЕВИГ,

Е.я. РЯБКОВА

ТЕХНИКА

высоких

н а п р я ж е н и й

Под общей редакцией проф. Д. В. РАЗЕВИГА

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования РСФСР в качестве учебника для студентов

энергетических и электротехнических факультетов и вузов

ИЗДАТЕЛЬСТВО « Э Н Е Р Г ИЯ »

М О С К В А

1 9 6 4

ЛЕНИНГРАД

ЭЭ-5-2

УДК 621.3.027.3(07)

Б 82

Книга состоит

из

двух

разделов: первый — посвящен изоля­

ции электрических

систем,

а второй — перенапряжениям

и защи­

те от перенапряжений.

подробно изложены основные

вопросы

В

первом разделе

теории

газового разряда

при высоких давлениях и результаты

экспериментального определения электрической прочности газо­ вого промёжутка. В последующих главах рассматриваются наи­ более важные изоляционные конструкции, применяемые в элек­ трических системах, и их основные характеристики.

Второй раздел посвящен разбору основных методов зазем­ ления нейтрали электрических систем и их влияния на величину перенапряжений. Рассматриваются грозовые и различные виды внутренних перенапряжений, в том числе и перенапряжений в дальних передачах, и основные методы ограничения перена­ пряжений.

Книга является учебником для электроэнергетических фа­ культетов вузов и может быть полезна инженерно-техническим работникам энергосистем, проектных и научно-исследовательских организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебные

планы

электроэнерге­

которая бы достаточно полно изла­

тических

и электротехнических

фа­

гала

современное состояние

техни­

культетов вузов за последние годы

ки высоких напряжений в объеме

претерпели

существенные

измене­

общего курса программы вузов, по­

ния, связанные с бурным развити­

ка

еще

 

отсутствует.

Настоящий

ем энергетики и появлением в ней

учебник написан с целью воспол­

ряда новых важных разделов. По­

нить этот пробел.

 

 

уче­

явилась тенденция к более узкой

Авторы

учебника являются

специализации инженеров-электри-

никами

 

Леонида Ивановича

Сиро­

ков, которые готовятся для работы

тинского и в меру своих сил про­

в электрических системах, благода­

должали

 

традиции

его

школы,

ря чему разница в содержании об­

стремясь, несмотря на относительно

щих и специальных

курсов

по

ря­

малый объем учебника, дать доста­

ду дисциплин сильно увеличилась.

точно строгое изложение основ тех­

Это обстоятельство

крайне

затруд­

ники высоких напряжений с учетом

няет в настоящее время использо­

последних достижений в этой об­

вание

имеющихся

учебников

по

ласти. В силу обилия материала,

технике

 

высоких

напряжений

для

задача эта оказалась весьма труд­

чтения лекций по общему курсу.

ной, и при определении содержания

Наиболее

широкую известность

отдельных разделов книги не могли

в Советском

Союзе и за его преде­

не сказаться научные интересы их

лами имеет

многотомный

учебник,

авторов. При

использовании

книги

написанный

основателем одной из

в качестве учебника, возможно, вы­

самых крупных научных школ по

явится

 

ряд

недостатков.

Авторы

технике высоких напряжений проф.

будут

весьма

признательны,

если

Л. И. Сиротинским и его ученика­

имеющиеся замечания будут им со­

ми. Этот труд, первый том которого

общены.

 

 

 

 

 

 

вышел

в

1952 г.,

и

до настоящего

Учебник не снабжен библиогра­

времени

является

настольной

кни­

фическим

указателем.

Литература

гой инженеров и научных работни­

по

технике

высоких

напряжений

ков, занимающихся

вопросами

тех­

весьма

быстро растет

и не

менее

ники высоких напряжений. Она быстро стареет. Систематический

используется также студентами

при

указатель

оказался бы

чрезмерно

прохождении специальных курсов,

громоздким

для

учебника и

вместе

во время курсового и дипломного

с тем неполным уже непосредствен­

проектирования.

Для

общего

же

но после появления книги. Однако

курса объем книги чрезмерно ве­

можно

указать

несколько

капи­

лик. Кроме того, за последние 10

тальных

трудов,

которые

позволят

лет по технике высоких напряжений

заинтересовавшимся

отдельными

получено много

новых

результатов,

разделами

читателям

значительно

не нашедших отражения в учебнике

расширить свои знания по сравне­

проф. Л. И. Сиротинского. Эти но­

нию с теми сведениями, которые

вые результаты изложены в ряде

изложены

в учебнике.

К

таким

статей и монографий, однако книга,

книгам

относятся: М ик

и

Крэгс,

Электрический

пробой

газов;

Авторы

 

глубоко

признательны

Л. Леб, Основные процессы элек­

своему учителю Л. И. Сиротинско-

трических разрядов в газах; А. И.

му за те ценные замечания, кото­

Д о л г и н о в , Перенапряжения

в

рые он дал после чтения рукописи,

электрических системах; А. И . Д ол ­

и советы,

 

которыми

пользовались

гинов,

Резонас

в

электрических

авторы в процессе работы над учеб­

системах;

В. П. Фотин,

Повыше­

ником. Авторы считают своим дол­

ния напряжения в длинных линиях

гом

отметить, что

в

настоящем

при несимметричных

коротких

за­

учебнике

использован

 

ряд

ценных

мыканиях на

землю; Д. В. Разе -

материалов

 

из

учебника

 

проф.

в и г, Атмосферные перенапряжения

Л. И. Сиротинского. Авторы выра­

на линиях

электропередачи.

ав­

жают

благодарность

 

сотрудникам

Работа

между

отдельными

Всесоюзного

электротехнического

торами

настоящего

учебника рас­

института

 

имени

В.

 

И.

Ленина

пределялась

следующим

образом:

В.

К.

Кожухову,

А.

 

В.

Панову,

П. В. Борисоглебский — гл. 16—18,

В. В. Шматовичу за любезно предо­

20—29;

Л. Ф. Дмоховская — гл. 35,

ставленную

 

возможность

ознако­

38, 42;

В. П. Ларионов — гл. 9,

10,

 

13—15, 31, 33 и § 12-1; Ю. С. Пин-

миться

с результатами

их

послед­

них

исследований

и

многократные

таль— гл. 11, 19 и § 12-2; Д. В. Ра-

консультации. Авторы

 

весьма

бла­

зевиг — введение

и гл. 1—8, 29,

30,

 

годарны

рецензентам

 

книги

А. И.

32, 34, 36, 37, 39,

40;

Е. Я. Рябко-

 

Долгинову

и

С. М. Фертику,

учет

ва — гл.

32.

Все

разделы

учебника

отредактированы

заведующим

ка­

замечаний которых способствовал

федрой техники

высоких напряже­

существенному улучшению рукопи­

ний МЭИ проф. Д. В. Разевигом и

си учебника,

обсуждались на

заседаниях

ка­

Авторы

федры.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

Введение

Ч А С Т Ь П Е Р В А Я

ИЗОЛЯЦИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СИСТЕМАХ

Раздел первый

РАЗРЯДЫ В ГАЗАХ

Г л а в а п е р в а я . Общая характе­ ристика газовой изоляции

Г л а в/а в т о р а я . Основные процес­

сы ионизации в газе

 

 

 

2-1. Общие сведения .

 

 

 

2-2.

Виды

ионизации ................

2-3. Коэффициент ударной

иониза­

2-

ции электронами .

 

 

 

4. Лавина электронов

 

Г л а в а

т р е т ь я .

Разряд

в

одно­

родном

поле .

 

 

 

 

 

3-

1. Формирование разряда.

Усло­

3-

вие самостоятельности . . .

2. Разрядное

напряжение. Закон

 

Пашена

 

 

. .

 

 

 

Г л а в а

ч е т в е р т а я .

Разряд в не­

однородном

поле

 

 

 

4-

1. Слабонеоднородные

 

и

резко­

 

неоднородные

поля . . .

 

4-2. Условие

 

самостоятельности

 

разряда

в слабонеоднородном

 

поле.

Закон подобия

разря­

 

дов .................................................

4-3. Разряды

в резконеоднородном

4-4.

поле. Влияние полярности . .

Барьеры в резконеоднородном

4-

п о л е ................

. . .

 

5. Экспериментальное

исследова­

 

ние

разряда

в длинных

воз­

 

душных промежутках. Молния

Г л а в а

п я т а я . Время разряда

54.

Структура времени разряда .

5-

2. Статистическое время

запаз­

 

дывания . . .

 

 

разряда

5-3. Время формирования

 

5-

4. Вольт-секундные

характери­

 

стики

 

 

 

 

 

 

Г л а в а ш е с т а я .

Разрядные

на­

пряжения в газах по опытным

данным .

 

 

 

 

 

 

6-

1. Однородное

поле

 

 

 

3

6-2. Промежуток между двумя ша­

58

9

 

рами

.........................................

 

 

стержень—пло­

 

6-3. Промежутки

66

 

6-4.

скость

и стержень—стержень

 

Разрядное

напряжение при вы­

71

 

 

сокой ч астоте..................................

 

 

 

 

 

 

6- 5. Влияние влажности воздуха на

73

 

 

разрядное

напряжение .

 

 

 

Г л а в а

с е д ь м а я .

Разряд

в

газе

 

 

вдоль

поверхности

твердого

74

 

диэлектрика

 

 

 

 

.

 

 

 

7-

1. Общие сведения..................

 

 

 

 

74

9

7-2.

Поверхностный

разряд в одно­

74

 

7-3.

родном поле................

 

разряд

 

.

17

Поверхностный

в рез­

 

 

конеоднородном

поле с преоб­

 

17

 

 

 

ладающей

тангенциальной

со­

 

18

 

77

 

ставляющей

 

напряженности

21

7-4. Поверхностный разряд в рез­

 

 

конеоднородном поле

с преоб­

 

24

 

ладающей нормальной

состав­

79

26

7-

ляющей напряженности

. .

5. Разряд вдоль увлажненной по­

83

26 Г л а в а

верхности диэлектрика .

 

 

в о с ь м а я . Коронный

раз­

 

31

ряд на проводах

линий

 

элек­

£4

тропередачи

 

 

 

 

 

 

 

35

8-

1. Корона» как вид самостоятель­

84

8-2.

ного

разряда........................

 

 

 

 

 

 

 

Корона на проводах при по­

 

35

 

стоянном напряжении . . .

 

86

 

8-3. Корона

на

проводах при пере­

89

 

 

менном

напряжении . . . .

 

 

8-4. Потери на

корону

при

пере­

 

37

 

менном напряжении . . .

. 9 2

 

8-5. Методы уменьшения потерь на

 

38

 

корону

при

переменном

на­

97

 

 

пряжении

.....................................

 

 

 

 

 

 

43

8-6. Практические

способы расчета

 

 

 

потерь на корону при пере­

101

45

 

менном напряжении .

 

 

.

 

 

Раздел второй

 

 

 

 

49

 

 

 

 

 

 

ЛИНЕЙНАЯ И

ПОДСТАНЦИОННАЯ

 

49

 

 

 

 

 

ИЗОЛЯЦИЯ

 

 

 

 

 

50Г л а в а д е в я т а я . Электрические

51и механические характеристи­

54

ки изоляторов

.

106

9-1.

Электрические

характери­

 

 

106

 

9-2.

стики ............................

.

57

Механические характеристики

108

9-3.

Материалы для

изготовления

109

57

 

изоляторов

 

Г л а в а

д е с я т а я .

Линейные

изо­

112

17-5. Переходные

процессы

в об­

184

ляторы

 

 

 

 

 

 

 

 

мотках электрических машин

10-1. Штыревые

изоляторы.

 

112

17-6. Заводские испытания

 

изоля­

186

10- 2. Подвесные изоляторы

 

114

 

ции вращающихся

 

машин

 

Г л а в а

в о с е м н а д ц а т а я .

Изоля­

 

Г л а в а

о д и н н а д ц а т а я .

Изоля­

 

 

ция воздушных линий электро­

119

ция силовых кабелей высокого

189

передачи

 

 

 

 

 

 

напряжения

 

 

 

 

 

 

 

11-

1. Общие сведения . .

.

119

18-1. Общие сведения.....................189

 

18-2. Кабели

с вязкой

 

пропиткой

190

11-2. Гирлянды из подвесных

изо­

 

 

 

ляторов

 

........................................ 121

18-3.

Маслонаполненные

кабели . .

195

11-3. Выбор

числа

изоляторов

 

18-4. Другие типы кабелей

 

на

вы­

 

 

 

сокие напряжения . . .

198

 

в гирляндах

и минимальных

126

18-5.

11-

изоляционных расстояний . .

Кабели

на

напряжение

6—

 

4. Использование изоляционных

130

 

20 кв

с

изоляцией

из поли­

 

 

свойств

древесины

 

 

18-

меров

 

............................................ 200

Г л а в а

д в е н а д ц а т а я . Станцион­

 

6. Заводские

испытания

изоля­

 

 

 

ции кабелей

 

 

 

.

 

200

но-аппаратные изоляторы .

131

 

 

 

 

 

Г л а в а

д е в я т н а д ц а т а я .

Изоля­

 

12-

1. Опорные изоляторы .

 

131

 

 

ция силовых

конденсаторов

202

12-

2. Проходные изоляторы

 

137

 

19-

1. Общие сведения . .

 

.

202

Г л а в а

т р и н а д ц а т а я . Изоляция

 

 

 

19-2.

Бумажно-пропитанная

 

 

кон­

 

распределительных

устройств

148

 

 

 

 

денсаторная изоляция .

 

206

13-

1. Испытательные

напряжения

 

 

 

148

 

Раздел четвертый

 

 

 

 

электрооборудования . . . .

 

 

 

 

13-2. Изоляционные расстояния по

 

ПРОФИЛАКТИКА ИЗОЛЯЦИИ

 

 

воздуху

 

в

распределитель­

 

Г л а в а

д в а д ц а т а я . Задачи и ме­

 

 

ных устройствах . .

 

 

152

 

 

 

 

тоды профилактики

 

изоляции

212

Г л а в а

ч е т ы р н а д ц а т а я .

Специ­

 

 

 

Г л а в а

д в а д ц а т ь

п е р в а я .

Про­

 

альные

изоляторы

для

райо­

 

 

 

цессы в многослойном диэлек­

 

нов

с

загрязненной

атмосфе­

 

 

 

трике .................................................

213

рой

 

.

 

 

 

 

 

 

153

 

 

 

 

 

 

 

Г л а в а

д в а д ц а т ь

в т о р а я .

Из­

 

Г л а в а

п я т н а д ц а т а я .

Электри­

 

мерение tgfi и емкости как ме­

216

ческие характеристики

изоля­

 

тод

профилактики

изоляции

торов

при постоянном

напря­

156

22-1. Физическое

содержание

ме­

 

жении .

 

 

 

 

 

 

 

тода

............................................. 216

 

 

Раздел третий

 

 

 

22-2. Аппаратура

для

в

измерения

 

 

 

 

 

 

 

t g î

и

емкости

условиях

 

ИЗОЛЯЦИЯ

ТРАНСФОРМАТОРОВ,

 

эксплуатации

 

.

 

 

.

218

ГЕНЕРАТОРОВ, КАБЕЛЕЙ

 

Г л а в а

д в а д ц а т ь

т р е т ь я .

Ча­

 

 

И КОНДЕНСАТОРОВ

 

 

стичные

разряды в

 

изоляции

222

Г л а в а

ш е с т н а д ц а т а я .

Изоля­

 

и методы их обнаружения . .

 

23-1. Физические

основы

 

метода

222

ция

силовых

 

трансформато­

158

23-2. Методы обнаружения частич­

224

ров . .

 

 

 

 

.

 

 

 

ных разрядов .

 

 

 

 

 

16-1. Общие св е д ен и я

............

 

158

16-2. Конструкция изоляции сило­

161

вых трансформаторов

в

. .

16-3. Переходные процессы

об­

164

мотках трансформаторов

*

16-4. Внутренняя защита трансфор­

173

маторов

.................................

характери­

16-5. Электрические

 

стики и испытания изоляции

174

трансформаторов

 

 

 

Г л а в а с е м н а д ц а т а я .

Изоляция

 

вращающихся машин высокого

176

напряжения

 

 

 

 

17- 1. Требования к изоляции

и ее

176

типовая конструкция .

.

17-2. Новые виды изоляции генера­

178

торов . .

 

 

 

17-3. Пробивные напряжения изо­

180

ляции

вращающихся

машин

17-4. Меры

устранения

короны

 

в изоляции вращающихся ма­

182

шин

.................................

 

 

 

Г л а в а д в а д ц а т ь ч е т в е р т а я .

 

Другие методы профилактиче­

226

ских испытаний

сопротивления............................

24-1. Измерение

226

 

(тока) утечки . . . .

 

24-2. Метод просвечивания . .

. .

227

24-3. Измерение распределения на­

228

24-

пряжения

 

4. Метод повышенного напряже­

 

ния .

.

229

Г л а в а

д в а д ц а т ь

Про­

 

филактика подвесных, опорных

229

и проходных изоляторов

.

25- 1. Линейная . . . .изоляция

(вво­

229

25-2.

Проходные

232

 

ды) .........................................

.

25- 3. Опорные изоляторы.

232

Г л а в а

д в а д ц а т ь

Про­

 

филактика изоляции трансфор­

233

маторов .....................................

 

26-

1. Главная изоляция .

 

233

26-2. Ватковая изоляция

 

236

Г л а в а д в а д ц а т ь

с е д ь м а я .

 

Профилактика изоляции вра­

237

щающихся машин

 

27-1.

Главная

изоляция .

237

27-2.

Витковая изоляция .

240

Гл а в а д в а д ц а т ь

в о с ь м а я .

 

Профилактические

испытания

241

кабелей с

вязкой

пропиткой

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ И ЗАЩИТА

ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Раздел пятый

ГРОЗОВЫЕ (АТМОСФЕРНЫЕ)

32-3. Основные электрические ха­

 

рактеристики

грунта . . . .

286

32-4. Стационарные сопротивления

 

простейших заземлителей . . 289

32-5. Рабочие

и защитные

зазем­

 

ления станций и подстанций

291

32-6. Импульсное

сопротивление

 

сосредоточенных заземлите­

 

лей .................................................

 

 

 

292

32-7. Импульсное

сопротивление

 

протяженных

заземлителей 295

32-8. Выбор и расчет сложных за­

 

землителей

................................

 

298

32-9. Заземление

молниеотводов

 

подстанций

 

 

301

Г л а в а т р и д ц а т ь

т р е т ь я .

Гро­

 

зозащитные

разрядники .

 

302

 

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

 

 

33- 1. Общие сведения .

 

302

Г л а в а

д в а д ц а т ь

д е в я т а я .

Раз­

 

33-2. Трубчатые разрядники

 

303

 

33-3. Вентильные

разрядники .

309

ряд молнии как источник гро­

^44

Г л а в а т р и д ц а т ь

ч е т в е р т а я .

 

зовых перенапряжений

 

 

 

29-1. Общие св ед ен и я

.........................

молнии

244

Грозозащита

линий

электро­

318

29-2. Параметры

разряда

246

передачи

 

 

 

 

 

29-3. Расчетная форма волны тока

249

34-1. Общая

характеристика

атмо­

29-4.

молнии

............................................

 

 

поле

ка­

сферных перенапряжений на

318

Электромагнитное

250

линиях электропередачи . .

29-

нала

молнии

 

.............................

 

 

 

34-2. Индуктированные перенапря­

5. Интенсивность

грозовой дея­

жения

на

линиях электро­

 

тельности .

 

.

.

 

 

252

передачи

....................................

 

 

 

320

Г л а в а т р и д ц а т а я .

 

Волновые

 

34-3. Прямой удар молнии в линию

процессы

в

линиях

электропе­

 

без тросов .

. . .

323

редачи

 

 

 

 

 

 

.

254

344. Прямой удар молнии в линию

30-

1. Общие сведения

 

. . .

254

с тросами . .

. .

326

30-2. Распространение волн в мно­

255

34-5. Рекомендуемые способы гро-

 

 

гопроводной системе . . . .

зозащиты

линий

различного

333

30-3. Многократные

 

отражения

257

номинального напряжения .

 

в о л н ................................................

 

 

 

 

 

 

Г л а в а т р и д ц а т ь

п я т а я .

Гро­

 

30-4. Воздействие волн на колеба­

262

334

 

тельный .....................контур

 

произволь­

зозащ ита подстанций

 

30-5. Воздействие волн

 

35-1. Общие св ед ен и я

 

334

 

ной

формы

на

 

простейшие

 

 

 

 

 

35-2. Параметры волн, набегающих

 

 

схемы.

Метод

подкасатель­

 

 

 

 

на подстанцию.

Показатель

 

 

ной

 

 

 

 

 

 

 

264

 

 

 

 

 

 

 

 

 

грузоупорности

подстанций

337

30-6. Влияние импульсной

короны

 

265

35-3. Напряжение на изоляции под­

30-

на волновые процессы . • .

7. Собственные

колебания уча­

станций

 

в

простейших

схе­

 

стка

линии

 

 

 

 

. .

269

мах .

 

 

.

 

 

339

Г л а в а т р и д ц а т ь п е р в а я . За­

 

щита от прямых

ударов

мол­

 

нии

с помощью

молниеотво­

271

дов . .

 

 

31-

1. Общие св ед ен и я .............

271

ЗГ-2. Зоны защиты

молниеотводов

272

31-3. Допустимые

расстояния

 

 

между молниеотводом

и за­

280

 

щищаемым объектом . . . .

31-4. Особенности конструктивного

281

 

выполнения

молниеотводов

35-4. Напряжение

на

изоляции

в простейшей схеме,

содер­

жащей длинный кабель . . . 344

35-5. Допустимые

напряжения

на

изоляции

.

 

 

346

35- 6. Исследование

грозозащиты

реальных подстанций . .

347

Г л а в а т р и д ц а т ь

ш е с т а я .

Гро­

зозащ ита вращающихся

 

ма­

шин .

 

 

 

359

Г л а в а

т р и д ц а т ь

в т о р а я . За­

 

36-

1. Общие св ед ен и я ............

359

земления

в

электрических

 

36-2. Грозозащита

генераторов, ра­

 

установках

высокого

напря­

282

 

ботающих на воздушные ли­

359

жения

 

 

 

 

нии через трансформаторы.

32-1.

Общие св ед ен и я ................

сопро­

282

36-3.

Грозозащита

генераторов, со­

 

32-2.

Допустимая величина

285'

 

единенных

непосредственно

362

 

тивления заземления

 

с воздушными линиями

Раздел шестой

 

41-4.

Перенапряжения

при

несим­

414

ВНУТРЕННИЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

 

 

метричном отключении

фаз

 

41-5. Субгармонический

резонанс

419

 

 

Г л а в а т р и д ц а т ь с е д ь м а я . За­

 

Г л а в а

с о р о к в т о р а я .

Внутрен­

 

земление нейтрали электриче­

365

ние перенапряжения в даль­

425

ских систем

них

электропередачах.

 

Г л а в а т р и д ц а т ь

в о с ь м а я .

Пе­

 

ренапряжения при однофазном

 

замыкании на землю

в систе­

 

мах

с

незаземленной

 

нейт­

373

ралью

 

 

 

 

 

 

38-1.

Переходные

процессы

в

мо­

373

38-2.

мент замыкания на землю . •.

Повышение напряжения

при

376

 

повторных

зажиганиях

 

дуги

38-3. Гашение емкостного тока за­

 

 

мыкания на землю с помощью

380

38-4.

дугогасящих аппаратов . . .

Смещение нейтрали

в

сетях

385

38-5.

с

дугогасящими

аппаратами

Конструкция

дугогасящих

 

 

аппаратов

и выбор их мощ­

388

 

ности .

 

 

 

 

 

Г л а в а

т р и д ц а т ь

д е в я т а я .

Пе­

 

ренапряжения при отключении

 

холостых линий и батарей кон­

393

денсаторов .

 

 

 

 

 

Г л а в а

с о р о к о в а я .

Перенапря­

 

жения при отключении индук­

401

тивностей

 

 

 

 

 

Г л а в а

с о р о к п е р в а я . Резонанс­

409

ные перенапряжения

 

 

 

41-1.

Общие с в е д е н и я ....................

409

41-2. Резонансные перенапряжения

410

41-3.

в линейных цепях . . . .

 

Гармонический

резонанс

 

412

42-1. Общие сведения

........................

425

42-2. Схемы

дальних

электропе­

редач

и

режимы, приводя­

щие к перенапряжениям . . 427

42-3. Основные

параметры

длин­

ных линий....................................

 

430

424. Модель длинной линии для

исследования

внутренних

перенапряжений................

432

42-5. Повышения напряжения уста­

новившегося режима

в про­

стейших

схемах

без

учета

магнитного шунта

транс­

форматора ....................................

 

434

42-6. Влияние

намагничивающего

*тока трансформатора (маг­

 

нитного

шунта)

на

перена­

 

пряжения

в простейшей

 

с х е м е ....................................

 

 

 

 

438

42-7. Влияние

реакторов попереч­

 

ной

компенсации

на

пере­

 

напряжения установившегося

42-8.

р еж и м а

........................................

 

 

 

446

Перенапряжения

в дальних

 

передачах

при наличии

про­

 

дольной емкостной

компен­

 

сации ............................................

 

 

 

 

447

42-9. Перенапряжения

в дальних

 

передачах при несимметрич­

42-10.

ных

коротких

замыканиях 452

Перенапряжения

 

в

пере­

42-11.

ходном р е ж и м е ........................

 

454

Ограничение

внутренних

 

перенапряжений

 

. .

460

Алфавитный указатель .

 

 

468

ВВЕДЕНИЕ

Развитие энергетики

Советско­

минальное — так

называемые

пере­

го Союза тесно связано с примене­

напряжения,

 

которые

могут

быть

нием высоких напряжений для пе­

разделены на две большие группы:

редачи электрической энергии. В на­

а) грозовые

 

перенапряжения,

стоящее время уже работают ли­

связанные с разрядами молнии в то­

нии

электропередачи

переменного

коведущие

части

установки

 

или

тока при напряжении 500 кв. В свя­

вблизи нее в землю;

 

 

 

 

 

зи с

созданием

крупных

энергети­

б) внутренние перенапряжения,

ческих

систем,

которые объединят­

возникающие

 

при

различных

нор­

ся в Единую

высоковольтную энер­

 

мальных

или

аварийных

коммута­

гетическую систему Советского Союза,

циях

в электрической

системе,

или

ожидается

применение

переменного

при

резком

 

изменении режима

ее

напряжения

750 кв и выше, а также

 

работы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

постоянного

 

напряжения

 

порядка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разряд молнии в провод, идеаль­

1000 кв.

 

 

 

 

 

 

 

Использование высоких

напря­

но

изолированный

относительно

земли, может

привести

к

появле­

жений

в энергетических

системах

нию на нем напряжений, достигаю­

требует

решения

сложных

научно-

щих

многих

 

миллионов

вольт. Та­

технических проблем, среди которых

 

кое

напряжение

не может

выдер­

может

быть выделен

комплекс во­

жать ни одна из применяемых в на­

просов,

касающихся электрической

стоящее

время

в электрических

си­

изоляции. Объединенный

единством

стемах изоляционных

конструкций.

цели—обеспечить

безаварийную ра­

Поэтому для

обеспечения нормаль­

боту изоляции всех элементов элек­

ной

работы

 

электрических

систем

трической системы — этот

комплекс

 

необходимо

 

применять

определен­

вопросов связан с изучением весьма

 

ные средства

грозозащиты,

предот­

разнородных

физических

процессов

вращающие

повреждения изоляции

и носит название «Техника высоких

при разрядах молнии. Хорошо из­

напряжений».

 

основных

вопросов,

Одним

из

 

вестным

средством

грозозащиты

возникающих

при

проектировании

являются

 

молниеотводы — надеж­

изоляции, является определение так

но

заземленные

металлические

называемого

«уровня

изоляции»,

стержни

или

провода,

расположен­

т. е. напряжения, которое она мо­

ные

вблизи

 

защищаемого

объекта

жет

выдержать,

не

повреждаясь.

таким образом,

что

все

разряды

Конечно, уровень изоляции в пер­

молнии попадают

в

молниеотвод,

вую

очередь

определяется

номи­

минуя объект, и ток молнии без­

нальным напряжением установки, в

опасно для объекта отводится в зем­

которой изоляция

будет

работать.

лю. В частности, на линиях очень

Но во время эксплуатации изоля­

высокого

напряжения

в

качестве

ции

вследствие различных внутрен­

молниеотводов

 

применяют

зазем­

них и внешних причин к изоляции

ленные провода

(тросы), подвеши­

могут

прикладываться

напряже­

ваемые на опорах выше фазовых

ния, значительно превышающие но­

проводов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

Как будет показано в дальней­ шем, применение тросов целесооб­ разно только на линиях очень высо­ кого напряжения (110 кв и выше), причем защита тросами хотя и рез­ ко уменьшает вероятность появле­ ния на изоляции недопустимо вы­ соких напряжений, но полностью ее не устраняет. Поэтому, помимо мол­ ниеотводов в целях грозозащиты применяют специальные защитные аппараты — разрядники. В простей­ шем виде разрядник представляет собой искровой промежуток между двумя электродами, находящимися в воздушной среде. Если такой про­ межуток установлен параллельно изоляции и пробивное напряжение промежутка меньше, чем напряже­ ние пробоя изоляции, то во время перенапряжений будет всегда про­ биваться искровой промежуток, по­ сле чего напряжение снижается до нуля и изоляция оказывается защи­ щенной. Существенным недостат­ ком простейшего искрового проме­ жутка является то обстоятельство, что пробой между электродами означает короткое замыкание в си­ стеме, что особенно нежелательно, если искровой промежуток установ­ лен на шинах крупной подстанции. Для того чтобы устранить этот не­ достаток, в современных разрядни­ ках применяются различные устрой­ ства для гашения дуги в искровом промежутке, благодаря чему корот­ кое замыкание ликвидируется са­ мим разрядником и для электриче­ ской системы проходит бесследно.

Таким образом, на изоляцию электрической системы воздейству­ ют грозовые перенапряжения, сни­ женные системой применяемых гро­ зозащитных мероприятий, так что величина этих перенапряжений за­ висит не только от характеристик самого разряда молнии, но и от свойств применяемых защитных ап­ паратов. Длительность грозовых пе­ ренапряжений определяется дли­ тельностью разряда молнии и мо­ жет составлять от долей микросе­ кунды до нескольких десятков ми­ кросекунд.

Источником внутренних перена­ пряжений являются электродвижу­ щие силы самой системы, величину этих перенапряжений принято ха­ рактеризовать кратностью по от­ ношению к номинальному фазовому напряжению системы. Поэтому, на­ пример, говорят о внутренних пе­ ренапряжениях в 2,5 3,0 t/ф и т. д. Кратность внутренних пере­ напряжений полностью опреде­ ляется параметрами схемы электри­ ческой системы и характеристиками отдельных ее аппаратов. Закон из­ менения во времени внутренних пе­ ренапряжений может быть самым разнообразным, а длительность раз­ личных видов перенапряжений из­ меняется от сотых долей секунды до нескольких секунд и более.

Электрическая прочность изоля­ ции, как правило, уменьшается при увеличении длительности воздейст­ вия напряжения, причем характер этой зависимости определяется кон­ струкцией изоляции и свойствами входящих в ее состав диэлектриков. В связи с этим, одинаковые по ам­ плитуде грозовые и внутренние пе­ ренапряжения представляют неоди­ наковую опасность для изоляции из-за их различной длительности. Поэтому уровень изоляции нельзя характеризовать одной величиной выдерживаемого напряжения. Таких величин должно быть по крайней мере две, одна из которых характе­ ризует прочность изоляции при грозовых, а другая — при внутрен­ них перенапряжениях.

Из сказанного ясно, что выбор необходимого уровня изоляции не­ возможен без тщательного анализа возникающих в электрических си*, стемах перенапряжений и, наобо­ рот, оценка опасности данного пере­ напряжения и необходимая степень его ограничения с помощью защит­ ных мероприятий не могут быть вы­ яснены без знания основных элек­ трических характеристик изоляции. Эти два вопроса органически свя­ заны друг с другом и входят в еди­ ную науку — «технику высоких на*, пряжений».

Соседние файлы в папке книги