В зависимости от типа передаваемого сигнала могут быть рекомендованы различ­ные типы кабелей:

сигнал типа 1а (см. табл. 7.6): коакси­альный кабель или витая пара с экраном;

сигнал типа 1b: высококачественный коаксиальный или три аксиальный кабель, по возможности защищаемый сплошной медной трубой. Иногда, во избежание воз­никновения резонанса, требуется использо­вать материалы с высокой магнитной про­ницаемостью или с высокими потерями (ферритовый порошок, пермаллой);

сигнал типа 2: экранированная витая пара с экраном из алюминиевых лент или алюминиевой фольги, а лучше с плетеным медным экраном;

сигнал типа 3: экранированная витая пара;

сигнал типа 4: многожильный экраниро­ванный или неэкранированный кабель. Для нескольких цепей может использоваться один обратный провод.

Прокладка кабелей в электрически непрерывных кабельных лотках может вне­сти заметный вклад в снижение помех.

В зависимости от уровня электропро­водности кабельного лотка, способа его заземления (см. рис. 10.15) и от вида лотка (открытый он или закрытый) коэффициент экранирования будет значительно меняться (примерно от 10 до 30 дБ и более на часто­тах от 100 кГц до 10 МГц). Кроме того, кабельные лотки могут способствовать снижению взаимных помех между различ­ными цепями.

Наилучший способ прокладки - это когда кабели, по которым передаются наи­более слабые сигналы (типов 1 и 2 согласно табл. 7.6) и кабели с сигналами больших уровней (типа 4) - силовые кабели постоянного и переменного тока, прокладываются в раздельных лотках.

При прокладке кабелей с сигналами раз­ного типа в одном лотке следует предусматривать их разделение в различные пучки по типам сигнала и разведение на наибольшие возможные расстояния друг от друга.

Здесь следует отметить, что металли­ческие кабельные лотки обеспечивают некоторое снижение взаимной связи между проложенными в нем кабелями при усло­вии, что они не прокладываются слишком близко.

При наличии хорошей эквипотенциаль­ной сети заземления большинство кабель­ных экранов следует заземлять через метал­лические корпуса тех аппаратов, к которым они подводятся.

Главное исключение из этого правила касается кабелей, по которым передаются НЧ-сигналы низкого уровня, например от датчиков измерения температуры. В этих случаях экраны должны заземляться на том конце кабеля, где наблюдается наибольшая несимметрия или где заземляется сама сиг­нальная цепь. Если кабель состоит из отде­льных экранированных пар жил, то внут­ренние экраны следует заземлять с одной стороны, а внешний — с двух сторон.

Кабели, присоединенные к пассивным датчикам или неэлектронным приводам (реле, двигатели), могут заземляться только на одном конце (противоположном месту установки датчика или привода). Однако на практике этого следует избегать, так как такие действия противоречат задаче созда­ния эквипотенциальной сети заземления. Более того, при заземлении экрана в един­ственной точке существует риск появления резонансных явлений на низких частотах.

---

Длинные коаксиальные кабели также могут заземляться только в одной точке, однако необходимо учитывать емкостное ВЧ-заземление для каждого присоединен­ного к нему элемента оборудования.

При прокладке кабелей над землей необходимо учитывать связи с внешним вспомогательным оборудованием, а также связи с очень удаленными частями электро­станции, например дымовыми трубами, антеннами, электрофильтрами, наземным освещением.

Основной проблемой для такой про­кладки, несомненно, являются удары мол­нии. Несмотря на то, что наилучшим спосо­бом защиты наружных цепей является спо­соб, основанный на создании хорошей взаи­мосвязи между различными контурами заземления, без дополнительных мер, таких как установка устройств защиты от перена­пряжений или гальваническая развязка, гарантии полной зашиты получить невоз­можно. Применение при этом кабелей с многократно и очень качественно заземлен­ными экранами — необходимое условие.

Применение металлических лотков или, что еще лучше, металлических труб также значительно помогает снизить воздействие синфазных напряжений на оборудование. Экраны входящих в основное здание кабе­лей следует заземлять прямо у места их входа во избежание воздействия значитель­ных токов переходных процессов, протека­ющих внутри здания. Кабели, присоединен­ные к оборудованию, установленному на дымовой трубе, следует прокладывать в конструкции лестничного типа, связанные с внешней системой молниезащиты здания и трубы, или в металлической трубе в земле.

10.5. ОСОБЕННОСТИ ЭМС НА ПОДСТАНЦИЯХ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Воздействия, вызываемые коммута­циями, пробоями изоляции или пере­крытиями в цепях высокого напряже­ния. Уровень помех на открытых подстан­циях зависит от многих параметров, среди которых наиболее важными являются:

• напряжения и токи переходных про­цессов, возникающих при коммутациях;

• номинальное напряжение ПС;

• взаимное расположение источника и приемника помех;

• характеристики контура заземления;

• типы используемых кабелей (наличие или отсутствие экрана);

• способ заземления экранов.

Рис. 10.16. Связь через общее сопротивление и магнитная связь вследствие заземления трансформатора напряжения

Основными каналами передачи помех являются магнитная (электромагнитная) связь вследствие распространения импульсов тока и напряжения по шинам и линиям, связь через общее сопротивление (рис. 10.16).

Измерения напряженностей электриче­ских и магнитных полей при переходных процессах под ошиновкой и вблизи транс­форматоров напряжения на подстанциях показали, что типичные амплитуды напря­женностей составляют для электрического поля 1-10 кВ/м, для магнитного – 1-5 А/м. Однако в некоторых случаях были получены значения до 10 кВ/м и 100 А/м соответс­твенно.

Спектральный состав полей определя­ется размерами ПС. Хотя спектр и содер­жит частоты до 200 МГц, но его основу составляют частоты от нескольких кило­герц до нескольких мегагерц.

---

Длительность высокочастотных пере­ходных процессов находится в пределах 1-10 мкс, однако они могут повторяться многократно в течение одной коммутации.

Синфазное напряжение, наводимое между выводом неэкранированного кабеля (второй конец жилы заземлен) длиной 100 м, проложенного на поверхности земли под шинами, может достигать 3-4 кВ при коммутационных операциях на ПС 150 кВ и 6-8 кВ на ПС 400 кВ.

Синфазное напряжение, наводимое на выводах экранированного кабеля с зазем­ленным на обоих концах экраном, зависит от коэффициента экранирования (см. гл. 7) кабеля и спектрального состава помехи. Грубо говоря, коэффициент ослабления помехи в диапазоне от нескольких десятков (для экрана из стальных проволок) до более чем сотни раз (для качественных пле­теных или трубочных экранов) может быть достигнут в диапазоне частот от 200 кГц до 2 МГц (см. гл. 7). Ток в экране может составлять до нескольких десятков ампер.

На ПС напряжением 400 кВ наведенные синфазные напряжения в цепях, располо­женных в непосредственной близости от емкостных трансформаторов или их вто­ричных цепей, могут превысить 10 кВ.

Наведенные в такой ситуации напряже­ния могут быть значительно снижены при использовании экранированных кабелей, однако достижение коэффициента ослабле­ния, равного тем, что были указаны выше, представляется весьма затруднительным. Это связано с невозможностью уменьшения до нуля площади петли, образованной нуле­вым проводником, заземляющим проводни­ком трансформатора и заземлением вторич­ной цепи. Более того, наличие паразитных емкостей между первичной и вторичной обмотками измерительных трансформато­ров является источником появления во вто­ричных цепях противофазных напряжении высокой частоты, которые могут достигать нескольких киловольт. В спектре помехи могут присутствовать составляющие частотой более 10 МГц, которые обычно ослабля­ются за счет затухания в проводах.

Подстанции с элегазовой изоляцией, по сравнению с обычными открытыми ПС, обладают некоторыми принципиальными отличиями:

• размеры электрического оборудова­ния гораздо меньше. По этой причине спек­тральный состав помех (большая часть которых являются следствием многочис­ленных отражений бегущих волн на оши­новке) содержит на порядок более высокие частоты;

• волновое сопротивление ошиновки элегазовой подстанции ниже того же сопротивления открытой подстанции при­мерно в 5 раз (60 Ом против 300 Ом).

Во время коммутаций такое различие является причиной появления стоячих волн и, в частности, волн тока высокой ампли­туды (амплитуда волны напряжения зависит от номинального напряжения ПС и срав­нима с волнами на открытых ПС, в то время как амплитуда волны тока прямо пропорци­ональна волновому сопротивлению). В тех местах, где металлический корпус элегазо­вой подстанции имеет разрыв, например, в месте соединения с воздушной или кабель­ной линией, он становится важным источ­ником электрического и магнитных полей с напряженностями выше 10 кВ/м и 50 А/м (моделирование и измерения показали, что напряженность составляет 100 В/м на 1 кВ номинального напряжения).

---

Если место разрыва расположено вне здания, в котором находится элегазовая под­станция, но экран здания обеспечивает непрерывность экрана подстанции, то нали­чие разрыва не имеет большого значения.

Данная ситуация обычно имеет место в случаях с воздушными линиями. Если часть ПС открытая или если она соединена с кабе­лями с незаземленными (или неправильно заземленными) экранами, то это может при­лети к повышению уровня помех.

Следствием этих особенностей является наведение высоких потенциалов на контуре заземления и во вторичных цепях при ком­мутациях. Указанные повышения потенци­алов хорошо известны под не очень точным названием «подъем потенциала заземли­теля при переходном процессе». Он может вызывать появление перекрытий между заземленными металлическими элемен­тами, не находящимися в непосредствен­ном контакте друг с другом.

Все эти проблемы в элегазовой подстан­ции обостряются из-за расположения элек­тронного и силового оборудования на небольших расстояниях друг от друга.

Помехи, создаваемые полями про­мышленной частоты. Сильное влияние электрических полей промышленной час­тоты (через емкостные связи) на оборудова­ние, установленное в пределах ПС, наблю­дается довольно редко, так как оно ослабля­ется наличием заземленных металлических экранов и заземленного оборудования.

Магнитные поля промышленной частоты также очень редко являются причиной опас­ного воздействия на аппаратуру ПС даже при КЗ. Однако установка на ПС видеомони­торов, которые могут быть чувствительны к полям напряженностью порядка 1 А/м, существенно повышает требования к ЭМО.

Естественно, лучшим способом реше­ния данной проблемы представляется уве­личение расстояния г между источником и приемником помехи с учетом того, что напряженность магнитного поля, создавае­мого током I в уединенном бесконечно длинном проводнике убывает обратно про­порционально расстоянию до провода:

а для двух-или трехфазной сбалансирован­ной системы - обратно пропорционально квадрату расстояния:

где d - расстояние между проводами (раз­меры которых принимаются много мень­шими расстояния между ними); k - посто­янная, определяемая положением провод­ников ( ).

Для цепей, расположенных в ограни­ченном пространстве (например, трансфор­матора, ПС среднего напряжения) магнит­ное поле убывает практически как 1/х³, при условии, что расстояние x много больше наибольшего размера объекта.

Другой способ снижения возмущений — уменьшение расстояния d между проводами.

Если указанные меры не осуществимы, то единственным оставшимся способом (кроме замены электронно-лучевых мони­торов на жидкокристаллические) остается экранирование помещений, где установ­лены мониторы. Иногда оправдана актив­ная компенсация воздействующих полей.

---

Кроме относительно слабого воздей­ствия полей промышленной частоты на оборудование и аппараты, следует отме­тить, что индуктивная и емкостная связи - главным образом при возникновении КЗ - могут являться причиной гораздо более важных проблем, связанных с такими про­тяженными элементами, как кабели и тру­бопроводы.

Помехи, создаваемые токами КЗ. Высокочастотные процессы, вызванные токами КЗ, аналогичны процессам при ком­ мутациях. Однофазное КЗ на землю вызы­вает быстрое изменение напряжения па шинах с такой же амплитудой, что и при коммутациях.

Основное отличие низкочастотного КЗ состоит в протекании тока частотой 50/60 Гц по оборудованию высокого напряжения, контуру заземления и иногда экранам кабе­лей (если прокладки шин и заземлителя про­ложены недостаточно часто). В свою оче­редь эти токи наводят помехи в проводах посредством индуктивной связи или через общее сопротивление.

При токе КЗ 50 кА на обычных ПС в кабелях могут наводиться напряжения до 500 В. Однако если контур заземления и прокладка кабелей на ПС выполнены над­лежащим образом, то наведенные напря­жения не превышают 200 В.

Главной проблемой на ПС остается ком­пенсация воздействий на выходящие за пределы ПС кабели повышения потенциала заземлителя при протекании через контур тока КЗ.

При протекании по заземляющему уст­ройству тока КЗ на землю происходит повышение его потенциала (и потенциала близлежащей почвы) (рис. 10.17).

Рис. 10.17. Повышение потенциала (на частоте 50/60 Гц) заземлителя и вблизи него

На рисунке видно, что разность потен­циалов между двумя точками заземлителя относительно невелика. Отсюда следует, что любая цепь, расположенная в пределах заземлителя, будет подвергаться воздейст­вию помех, главным образом, возмущений, передаваемых индуктивной связью.

Для кабелей, входящих в зону влияния, ситуация совершенно иная, так как они подвергаются воздействию продольных напряжений, равных повышению потенци­ала заземлителя.

Потенциал заземлителя в обычных усло­виях равен произведению сопротивления контура и протекающего по нему тока.

Как правило, ток I меньше тока КЗ , который представляет собой сумму следу­ющих составляющих:

- ток нулевой последовательности трансформаторов ПС;

- ток ВЛ без молниезащитных тро­сов;

- ток ВЛ с молниезащитными тро­сами;

- ток силовых кабелей.

Ток в земле не включает в себя состав­ляющие, возвращающиеся к своим источни­кам по шинам заземления.

Для определения тока можно исполь­зовать следующее выражение:

где и - сопротивления шин заземле­ния и экранов (оболочки, брони) силовых кабелей; и - индуктивные сопро­тивления различных цепей с возвратом тока через землю; - удельное сопро­тивление взаимоиндукции между конту­ром, образованным заземляющим проводником и землей, и контуром, образованным замкнутой на землю линией и землей.

---

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