- •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
Атмосферные перенапряжения
1.1. Волновые процессы в линиях электропередачи
1.1.1. Прохождение электромагнитной волны через узловую точку
При переходе электромагнитной волны с участка линии, обладающего волновым сопротивлением Z1, на участок с волновым сопротивлением Z2 изменяются параметры волны, так как на первом участке соотношение напряжения и тока определяется величиной волнового сопротивления Z1 = U1/I1, а на втором – Z2 = U2/I2 . Такое изменение параметров волны происходит вследствие перераспределения энергии электрического и магнитного полей. При увеличении напряжения волны и уменьшении ее тока часть энергии магнитного поля переходит в энергию электрического поля. Волновое сопротивление линии зависит от индуктивности L0 и емкости C0 единицы длины линии: .Для воздушной линии электропередачи Z = 400–500 Ом, для кабельной линии Z = 5–40 Ом.
Рис. 1.1. Изменение параметров электромагнитной волны при прохождении узловой точки |
Точка a принадлежит линии с волновым сопротивлением Z1 и линии с волновым сопротивлением Z2, поэтому в этой точке выполняются соотношения для напряжений и токов:
, (1.1)
. (1.2)
Кроме того, для каждой волны можно записать:
, (1.3)
, (1.4)
. (1.5)
Знак « – » в выражении (1.5) учитывает изменение направления отраженного тока Iотр.
Возьмем уравнение (1.2) и умножим его на Z1 , получим
. (1.6)
Подставим в (1.6) уравнения (1.3) и (1.5), тогда
. (1.7)
Составим систему из уравнений (1.7) и (1.1):
(1.8)
После сложения уравнений (1.8) получим
. (1.9)
Уравнению (1.9) соответствует эквивалентная схема (рис. 1.2). Подставим в (1.9) Iпр из (1.4):
. (1.10)
Выразим Uпр из (1.10):
. (1.11)
Рис. 1.2. Эквивалентная схема |
Множитель
(1.12)
называется коэффициентом преломления.
С учетом (1.12) формула (1.11) примет вид
. (1.13)
Возьмем уравнение (1.1), подставим в него (1.11), получим:
, . (1.14)
Откуда
или , (1.15)
где – коэффициент отражения.
Коэффициенты и связаны соотношением: = 1+ .
В том случае, если волна движется по оборванной линии, т.е. Z2 = , коэффициент преломления
или .
Следовательно, на конце оборванной линии происходит удвоение волны.