- •Л.А. Ковригин техника высоких напряжений
- •Введение
- •Атмосферные перенапряжения
- •1.1. Волновые процессы в линиях электропередачи
- •1.1.1. Прохождение электромагнитной волны через узловую точку
- •1.1.2. Прохождение электромагнитной волны через индуктивность
- •1.1.3. Прохождение электромагнитной волны мимо емкости
- •1.2. Развитие грозового разряда
- •Важным параметром при расчете грозозащиты является крутизна фронта тока молнии, это отношение амплитуды тока молнии Iм к длительности фронта τф (рис. 1.17):
- •1.4. Молниеотводы
- •1.5. Заземлители
- •Порядок устройства заземлителей:
- •1) Измеряется удельное объемное сопротивление грунта;
- •1.6. Разрядники
- •1.6.1. Структура времени разряда
- •1.6.2. Вольт-секундная характеристика искрового промежутка
- •1.6.3. Принцип защиты объекта разрядником
- •1.6.4. Трубчатый разрядник
- •1.6.5. Вентильный разрядник
- •1.6.6. Магнитно-вентильный разрядник
- •1.6.7. Ограничитель перенапряжения нелинейный
- •1.7. Грозозащита линий электропередачи
- •1.7.1. Индуктированные перенапряжения на лэп
- •1.7.2. Прямой удар молнии в опору лэп, не защищенную тросами
- •1.7.3. Прямой удар молнии в опору лэп с тросами
- •На изоляцию будет воздействовать напряжение:
- •1.7.4. Прямой удар молнии в провод лэп
- •1.7.5. Прямой удар молнии в трос в центре пролета
- •Через τфнапряжение начнет спадать (рис. 1.50,б).
- •1.7.6. Общие принципы защиты лэп
- •1. 8. Грозозащита подстанций
- •1.8.1. Допустимое расстояние между вентильным разрядником и защищаемым объектом
- •1.8.2. Грозозащита подстанций на напряжение 3–20 кВ
- •1.8.3. Грозозащита подстанций на напряжение 35–220 кВ
- •1.8.4. Грозозащита подстанций на напряжение 500 кВ
- •1.8.5. Грозозащита вращающихся машин
- •2. Внутренние перенапряжения
- •2.1. Общие сведения
- •2. 2. Перенапряжения при отключении ненагруженных линий
- •Возникновение перенапряжений можно избежать при отключении трансформаторов со стороны низкого напряжения (рис. 2.5, б). В этом случае линия разрядится через обмотку трансформатора.
- •2.3. Перенапряжения при отключении трансформаторов
- •С учетом (2.2) уравнение (2.8) примет вид
- •3. Корона на проводах лэп
- •3.1. Общие сведения
- •Зная критическую напряженность, можно определить критическое напряжение образования короны:
- •3. 2. Корона на проводах лэп при постоянном напряжении
- •3.3. Корона на проводах лэп при переменном напряжении
- •3.4. Корона на проводах лэп при импульсном напряжении
- •Скорость распространения волны вдоль некоронирующей линии равна скорости света c:
- •4. Высоковольтные испытательные установки и измерение высоких напряжений
- •4. 1. Одноступенчатый генератор импульсных напряжений
- •Заряд емкости Сф идет в соответствии с уравнением
- •Одновременно идет разряд Сг через Rхв:
- •4. 2. Многоступенчатый гин
- •4.3. Генератор постоянного напряжения
- •4.4. Испытательные трансформаторы
- •4.5. Измерение высоких напряжений
- •4. 5.1. Шаровые разрядники
- •4.5.2. Электростатические вольтметры
- •Достоинством электростатического вольтметра является линейность шкалы, что видно из формулы (4.23). Предел измерения и чувствительность вольтметра регулируются площадью пластин и упругостью пружины.
- •4.5.3. Делитель напряжения
- •4.5.4. Генерирующий вольтметр
1.7.2. Прямой удар молнии в опору лэп, не защищенную тросами
Такой удар встречается редко, обычно поражаются провода линии. Лидер молнии, спускаясь из облака, индуктирует на проводе положительный потенциал (рис. 1.47, а). Амплитуда электрической составляющей индуктированного напряжения
, (1.49)
где а – крутизна фронта тока молнии, кА/мкс; Lэ – коэффициент, численно равный высоте подвеса (hпр) провода, мкГн.
При соприкосновении лидера с опорой происходит стадия главного разряда, сопровождающаяся протеканием тока молнии через опору (Lоп) и заземлитель (Rи) (рис. 1.47, б). Магнитная составляющая индуктированного напряжения обусловлена самоиндукцией опоры:
(1.50)
где Lоп – индуктивность опоры, Lоп = 0,6hоп.
а б
Рис. 1.47. Прямой удар молнии в опору ЛЭП, не защищенную тросами
На заземлителе возникает напряжение: Uз = IмRи. На изоляцию воздействует суммарное напряжение:
. (1.51)
Пусть металлическую опору ЛЭП-220 без тросов поразила молния: ток молнии iм = 50 кА/мкс, крутизна фронта тока молнии a = 40 кА/мкс. Высота подвески проводов hоп = 30 м, импульсное сопротивление заземлителя Rи =
= 20 Ом. Получаем:
МВ.
С опоры на провод произойдет обратное перекрытие.
1.7.3. Прямой удар молнии в опору лэп с тросами
Лидер молнии, спускаясь из облака, индуктирует на проводе и на тросе положительный потенциал (рис. 1.48, а), поэтому амплитуда электрической составляющей индуктированного напряжения равна нулю. В стадии главного разряда ток отводится в землю как через саму опору, так и по тросам через соседние опоры. В силу того, что волновое сопротивление опоры в 10 раз меньше волнового сопротивления троса, через опору пройдет 0,8Iм.
На изоляцию будет воздействовать напряжение:
. (1.52)
а б
Рис. 1.48. Удар молнии в опору ЛЭП с тросами
С данными прошлого примера получим:
МВ.
Напряжение уменьшилось в два раза.
1.7.4. Прямой удар молнии в провод лэп
Прямой удар в провод линии отличается от прямого удара молнии в опору тем, что значительное волновое сопротивление провода (Zпр = 400–500 Ом) ограничивает ток молнии, в то время как хорошо заземленная опора его не ограничивает. Лидер канала молнии несет на себе потенциал равный U0 =
= IмZм , где Zм = 100 – 250 Ом – волновое сопротивление канала молнии. В месте удара (рис. 1.49) возникнет ток:
(1.53)
По проводу в каждую сторону от места удара будет распространяться волна с током Iм/4, которая создаст на проводе напряжение
. (1.54)
Кроме того, от отрицательного заряда лидера на проводе возникнет электрическая составляющая индуктированного напряжения:
. (1.55)
Рис. 1.49. Распределение токов во время удара молнии в провод |
.