Рис. 9.63. Искусственное облако заряжен ним) водного аэрозоля и электрические искровые разряды, инициированные с заземленного электрода

Рис. 9.64. Группа изолированных цилиндрических проводящих гидрометров инициирует и «направляет» разряд между искусственным обликом заряженного аэрозоля и землей

Это коррелируется с реальными грозовыми условиями как по напряженности облачных электри­ческих полей, так и по размерам и виду гид­рометеоров. При этом инициирование и раз­витие разряда из облака заряженного аэро­золя проходит в намного более стабильной форме в присутствии групп модельных гид­рометеоров, чем без них

Экспериментальные исследования про­цессов формирования и распространения главной (финальной) стадии разряда из облака показали явно выраженную тенден­цию роста амплитуды тока финальной стадии разряда с возрастанием средней скорости продвижения предшествующего ей лидерного процесса (рис. 9.65).

Одним из направлений при эксперимен­тальном определении вероятности пораже­ния объектов разрядом молнии может являться использование искусственных сильно заряженных аэрозольных водных облаков. Существующие методы создания искусственных заряженных аэрозольных облаков позволяют создавать облака объ­емом до десятков кубических метров и потенциалом в несколько мегавольт. Это открывает новые возможности при экспери­ментальном моделировании процесса пора­жения объекта молнией: во-первых, сущест­венно приближает физическое моделирова­ние процесса поражения молнией наземных объектов к естественной грозовой обста­новке; во-вторых, значительно упрощает экспериментальное моделирование про­цесса поражения молнией наземных объек­тов и дает возможность получать достаточ­ный для анализа статистический материал.

Рис. 9.65. Зависимость амплитуды тока финальной стадии разряда от скорости распространения предшествующего лидера

При исследовании процессов поражения разрядом из искусственного облака моделей сосредоточенных объектов установлено, что возникновение и распространение восходя­щего встречного лидерного разряда с вер­шины модели молниеотвода в большинстве случаев подавляет развитие лидера с модели защищаемого объекта, на котором наблюда­ется только слабая корона (рис. 9. 66)

а) б)

Рис. 9.66. Поражение модели молниеотвода разря­дом из искусственного облака заряженного водного аэрозоля:

а – фотография; б — развертка процесса поражения программируемой электронно-оптической камерой (размер кадра 70x70 см², длительность экспозиции кадра 0,6 мкс, пауза между кадрами 0,2 мкс)

Рис. 9.67. Зависимость поражения разрядам пер­вого модельного фазного провода от угла защиты модельного грозозащитного троса

На основе проведенных экспериментов (около 10 тыс. разрядов) для модельной линии электропередачи зависимость веро­ятности поражения крайнего провода от угла защиты а грозозащитного троса пока­зана на рис. 9.67 (кривая 1). Зависимость вероятности прорыва молнии через тросо­вую защиту к фазному проводу линии элек­тропередачи, рассчитанная по эмпиричес­кому соотношению в масштабе 1:100, пред­ставлена кривой 2. Как видно, вероятность, полученная в эксперименте, существенно отличается от расчетной.

---

Когда угол а превышал 28º, в экспери­ментах наблюдалось резкое увеличение вероятности поражения разрядом из облака модельного фазного провода Фактически угол защиты 25 —40º является критическим с точки зрения резкого роста вероятности возникновения восходящих встречных раз­рядов на фазных проводах линии электропе­редачи. Возможно, в этом случае условия для старта восходящего искрового разряда с фазного провода создаются в момент, когда коронный разряд присутствует на молниезащитном тросе, экранируя его и задерживая момент возникновения восходящего разряда на молниезащитном тросе.

Таким образом, применение искусст­венных заряженных аэрозольных облаков открывает новые возможности для оценки вероятностей прорыва молнии в зоны защиты молниеотводов.

Глава десятая

ПРАКТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПОМЕХ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ И ПОДСТАНЦИЯХ

10.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Виды компоновок. Здесь будут рас­смотрены наиболее общие возможные планы размещения оборудования и его вза­имосвязь с источниками возмущений, а также отмечены факторы, способствую­щие снижению помех, например наличие сети заземления, экранирующих конструк­ций и т.п.

Будет показано, что уровень помех, воз­действующий на устройство, зависит от месторасположения остального оборудова­ния, с которым связано рассматриваемое устройство. Такой подход позволит ввести понятия различных классов электромагнит­ного окружения.

Подстанции высокого напряжении. На рис. 10.1 приведен план подстанции высокого напряжения. Объекты подстан­ции можно разделить на три-четыре основ­ные категории: оборудование высокого напряжения, помещения релейных щитов, щиты управления и иногда комнаты связи, причем все объекты связаны между собой цепями вторичной коммутации.

В некоторых ситуациях релейные щиты могут отсутствовать. В этих случаях их функции выполняют щиты управления.

Комната связи также может либо вхо­дить в состав щита управления, либо рас­полагаться отдельно.

Все описанные объекты в нормальных условиях присоединены к единой сети заземления или к нескольким взаимосвя­занным сетям заземления (если уровни их потенциалов различны).

Электростанции. План расположения оборудования обычной электростанции при­веден на рис. 10.2.

На электростанции, в зависимости от места расположения, можно выделить три вида объектов:

• технологические помещения, предна­значенные для силовых энергоблоков (котлы, генераторы, турбины), коммутаци­онной аппаратуры и т.п.;

• площадки или помещения для РУ и оборудования (устройств управления, релей­ной защиты, приборов и т.п.);

• щит управления, имеющий экраниро­ванную область;

• вспомогательное оборудование (емко­сти с топливом, градирни, оборудование для измерения параметров атмосферы, дымо­вые трубы и т.д.).

---

Обычно главное здание и распредели­тельное устройство имеют общий заземлитель или два отдельных заземлителя, свя­занных между собой. Заземление вспомога­тельного оборудования может представлять собой либо заземлители молниеотводов, либо расширение основного заземлителя, либо вообще может отсутствовать.

В отношении расположения оборудова­ния особенных различий между обычными (электрическими или тепловыми) и атом­ными электростанциями нет, за исключе­нием большей сложности последних, повы­шенных требований к их безопасности и использования некоторых сигнальных цепей особо низкого уровня напряжений. Более того, в связи с расположением котлов в отдельном здании многие электрические и электронные сети на АС имеют большую длину.

Радиостанции. Радиостанции, обслу­живающие объекты электроэнергетики, часто устанавливаются в пределах подстан­ций или электростанций.

Рис. 10.1. План типовой подстанции высокого напряжении и соответствующие виды электромагнитного окружения:

1 - кабели управления внутри помещений; 2 — кабели управления вне помещений; 3 — связи с оборудованием высокого напряжения, например с сило­выми выключателями, измерительными трансформаторами и т.п.; 4 — связи коммутационные, например с устройствами передачи данных но ВЛ или с удаленными оконечными устройствами; 5 — кабели связи внутри экранированных помещений (если таковые имеются)

Рис. 10.2. План типовой электростанции и соответствующие виды электромагнитного окружении (обозначения те же, что на рис. 10.1)

Такой способ установки имеет достоинство в виде наличия хорошей заземляющей сети, а радио­станция с точки зрения ЭМС может быть сравнена со зданием релейного щита, хотя и имеет большую вероятность поражения молнией.

При установке вдали от подстанций ВН радиостанции обычно располагаются на возвышенностях, при этом часто имеет место повышенное сопротивление грунта, изолированная (отдельная) заземляющая сеть среднего качества и все та же повы­шенная вероятность поражения прямым ударом молнии.

Для всех указанных случаев следует обращать особенное внимание на выполне­ние связей такого оборудования (электро­снабжение, телекоммуникации) с внеш­ними объектами.

Щиты управления. Подобно радио­станциям щиты управления не обязательно располагаются вблизи оборудования ВН и, как следствие, не всегда обладают хоро­шим заземляющим устройством. При обес­печении молниезащиты это может быть недостатком, но при рассмотрении других источников возмущений может быть и достоинством (КЗ на высокой стороне, ком­мутации и т.д.).

Таким образом, существенные для каж­дого конкретного щита управления прин­ципы его исполнения с учетом ЭМС зави­сят от его электрического окружения:

• при установке в пределах ПС, он может быть приравнен к зданию управле­ния;

• если в состав щита входит антенна связи, он может быть частично приравнен к радиостанции;

• при установке щита в отдельном зда­нии. расположенном в городе, никаких спе­циальных мер по обеспечению ЭМС при­нимать не требуется.

---

Типы сигналов и их уровни. Помехи оказывают влияние на оборудование непос­редственно или, что бывает чаще, через кабели.

В последнем случае уровень помех и порог невосприимчивости зависят в основ­ном от двух факторов:

• типа кабеля и способа подключения;

• типа передаваемого сигнала.

Первый фактор характеризуется коэф­фициентом экранирования, определенным в гл. 8. Второй фактор грубо может быть охарактеризован амплитудой (в вольтах или амперах) и шириной спектра или ско­ростью нарастания сигналов, и на первый взгляд, при рассмотрении вопросов ЭМС не очень существенно, какие сигналы рас­сматриваются — цифровые или аналого­вые.

Кроме того, можно было бы также клас­сифицировать сигналы в зависимости от вида оборудования, между которым пере­даются эти сигналы, или в соответствии с типом ЭМО, в которой находится оборудо­вание.

Хотя между тремя упомянутыми видами классификации (по типу сигналов, оборудования, окружения) существует некоторая взаимосвязь, здесь будет приве­дена классификация с учетом следующих обстоятельств:

• другие виды классификаций имеют слишком много исключений, например широкополосные сигналы низкого уровня, проходящие в пространстве со сложной ЭМО и наоборот;

• типы сигналов обладают большей изменяемостью, чем их окружение.

Классификация типовых сигналов в порядке увеличения их максимальных зна­чений приведена в табл. 7.6.

Следует отметить, что хотя в данной классификации цифровые и аналоговые сигналы отнесены к одному типу (различа­ясь индексами а и b соответственно), подобное объединение имеет некоторые ограничения вследствие того, что цифровые и аналоговые системы на практике ведут себя совершенно по-разному.

10.2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ПРОКЛАДКИ КАБЕЛЕЙ

Правила выполнения заземления и прокладки кабелей. Во всех последую­щих разделах, посвященных выполнению заземления и прокладки кабелей, будут использоваться основные принципы, изло­женные в гл. 2, 4, 7. Приведем основные положения:

• цепи заземления должны иметь, по возможности, больше взаимных связей. За исключением некоторых ситуаций следует без колебаний увеличивать число связей оборудования с заземляющим устройством, а не увеличивать их сечение;

• следует уменьшать площадь петли электрических (и электронных) цепей. По возможности для цепей, присоединенных к одному оборудованию, следует использо­вать один путь прокладки кабелей. Всегда в качестве прямого и обратных проводов сле­дует использовать жилы одного и того же кабеля. Следует избегать соединения более чем одной точки сигнальной цепи с землей (за исключением некоторых ВЧ-связей коаксиальными кабелями или в случае небольших цепей, построенных на качест­венно выполненной эквипотенциальной плоскости нулевого потенциала);

• следует располагать все части (зазем­ленных) сигнальных цепей по возможности ближе к заземляющим проводникам с целью улучшения коэффициента ослабле­ния и уменьшения передаточных сопротив­лений;

• не следует располагать в непосред­ственной близости цепи (заземления или сигнальные цепи), по которым передаются (или могут передаваться) токи или напряже­ния, сильно различающиеся по амплитуде.

---

Некоторые изложенные требования, могут иногда оказаться противоречащими Друг другу, особенно когда речь идет о сети заземления, по которой возможно проте­кание больших токов, например токов молнии.

С одной стороны, электрические цепи должны располагаться на определенном расстоянии от подобных заземляющих про­водников. С другой стороны, кабели сле­дует располагать максимально близко к заземляющим проводникам.

Причиной обоих этих требований явля­ется общий принцип уменьшения общего для двух цепей магнитного потока (рис. 10.3).

Противоречивыми также являются тре­бования располагать сигнальные цепи по возможности ближе к заземленным провод­никам и удалять сигнальные цепи от цепей, по которым передаются или могут переда­ваться токи или напряжения большой амп­литуды (уменьшение связи через общее сопротивление).

Компромисс между требованиями может быть достигнут посредством прокладки множества заземляющих проводников в целях уменьшения тока, протекающего по каждому отдельному проводнику, и обеспе­чения пути с низким сопротивлением для протекания наибольших токов.

На рис. 10.4, а, б данные основные пра­вила проиллюстрированы более подробно; на них приведены схемы для сравнения шести различных способов связи провод­ника тока молнии (например, приемное устройство антенны), идущего к заземляю­щему устройству электрической цепи.

На рис. 10.4, а цепь представляет собой вертикальную квадратную петлю, имею­щую относительно большую площадь:

• 1 - часть петли располагается вблизи заземляющего проводника;

• 2 - 2/3 тока молнии отводится непосредственно в землю;

• 3 - ток молнии / протекает на рас­стоянии от сигнальной цепи.

При сравнении этих трех случаев видно, что уровень помех в системе, изоб­раженной на рис. 10.4, а (1) наибольший, а на рис. 10.4, a (3) — наименьший. Под­тверждение этого факта можно найти на рис. 4.6, где показаны форма и амплитуда токов измеренных импульсов и наведенных напряжений.

Рис. 10.3. Индуктивная связь между заземленным проводником, по которому протекает большой ток , и чувствительной цепью ,J или , :

Однако выгода прокладки всей цепи вблизи заземленных проводников стано­вится более очевидной.

На рис. 10.4, а (4) протекающий в зазем­ляющее устройство цепи ток молнии не создает никаких помех в петле, поскольку ток, разделенный на две части, может соз­давать в квадратной (или любой прямо­угольной) петле магнитные потоки одина­ковой амплитуды, но разного направления. На этом рисунке условно показано, что ток, протекающий по правой стороне заземлен­ной цепи в 2 раза больше тока, протекаю­щего по левой стороне, а длина его пути в полтора раза меньше. Следует отметить, что в данной ситуации, а также в боль­шинстве других практических ситуации, ток делится на части, обратно пропор­циональные длинам соответствующих про­водников (при этом делается допущение о приблизительно одинаковом поперечном сечении проводников). При неравенстве токов, а также вследствие наличия на рис. 10.4, а (4) горизонтального участка а ком­пенсация магнитного потока будет непол­ной, и в петле будет индуктироваться напряжение .

---

Смотрите также файлы

• Санитарлы-қорғаныс аймақты анықтау және зиянды қоспалардың атмосферада сейілуін есептеу.docx

• шпоры саясаттану.docx

• все формулы вышмат.doc

• Алгебра 1 семестр.pdf

• ЭОиУП A416 5В070200 каз Тузелбаев.pdf