Если некоторые устройства управления, защиты или телекоммуникации, связанные с КРУЭ, имеют очень высокий уровень чувствительности, или, если релейный шкаф расположен внутри КРУЭ, может оказаться необходимым осуществить пол­ное экранирование шкафов, содержащих оборудование. При применении клетки Фарадея кабели от шкафа управления КРУЭ должны быть полностью экраниро­ваны, и экраны соединены с экраном клетки по возможности напрямую. Для кабелей длиннее 60 м может оказаться необходимым применение разделительных трансформаторов или реле.

При усиливающейся тенденции уста­навливать оборудование управления вблизи коммутирующих устройств возможность опасного их взаимного влияния возрастает.

Переходные напряжения, передаваемые измерительными трансформаторами во вторичные цепи, могут быть снижены путем тщательного расположения заземля­ющих проводов в трансформаторе и внут­реннего экранирования вторичных обмо­ток.

Оценка влияния переходного потенциала корпуса. Явление повышения пере­ходного потенциала корпуса вследствие протекания высокочастотных токов по кор­пусу, также известное как переходное повышение потенциала земли, состоит из кратковременного переходного процесса при высоких уровнях напряжения на внеш­ней поверхности корпуса КРУЭ, связан­ного с пробоем элегаза, внутренними пов­торными зажиганиями между контактами работающих выключателей и разъедините­лей или внешними пробоями изоляции.

В любом случае скачок потенциала при­водит к появлению импульсов, распростра­няющихся во всех возможных направле­ниях от точки пробоя. Эти импульсы, характеризующиеся очень короткой дли­тельностью фронта, вызывают очень быст­рые перенапряжения.

Существуют две причины возникнове­ния повышения напряжения корпуса КРУЭ:

• пробой элегаза между фазным прово­дом и корпусом (замыкание на землю);

• повторные зажигания дуги между контактами работающих разъединителей и выключателей.

В обоих случаях импульсы распростра­няются внутри коаксиальных шин (вслед­ствие поверхностного эффекта) подстанции до точки разрыва. Точку разрыва можно смо­делировать двумя линиями передачи с раз­ными волновыми сопротивлениями. В этой точке импульс попадает на внешнюю поверх­ность корпуса КРУЭ, вызывая тем самым переходное повышение напряжения.

Наиболее типично возникновение раз­рывов на воздушных и на кабельных вво­дах КРУЭ (рис. 10.31, 10.32).

Остальные представляющие интерес разрывы возникают у трансформаторов тока, установленных снаружи корпуса, и, в ряде случаев, также у фланцев всех опор­ных изоляторов.

а) б)

Рис. 10.31. Воздушный ввод в КРУЭ (а) и его схема замещения(б)

Рис. 10.32. Схема для оценки распространения импульса за пределы КРУЭ

При замыкании на землю сначала появ­ляется скачкообразное изменение напряже­ния, амплитуда которого на разрыве равна пробивному напряжению разрыва. Можно принять, что максимальная амплитуда импульса напряжения составляет

---

_,

где коэффициент 1,2 составляет отношение между пробивными напряжениями при положительной и отрицательной полярностях; - импульсная прочность; коэф­фициент 1,12 осуществляет переход от (10 %-ная вероятность пробоя) к 100 %-ной вероятности (полагая, что закон распреде­ления нормальный, среднеквадратич­ное отклонение ).

При наличии внутренних дефектов можно получить внутренние пробои при уровнях напряжения меньших ; в этом случае возникающие отражения импульсов от разо­мкнутых концов могут приводить к вторич­ным пробоям на более высоких уровнях напряжения, вплоть до . В частности, это может происходить во время испытаний изоляции, даже если координация изоляции была осуществлена верно.

Скачок напряжения при внутреннем пробое характеризуется временем нараста­ния Т, нижний предел которого, нс, можно оценить как

,

где р — давление газа.

При внутренних повторных зажиганиях наибольшая разность потенциалов между контактами равна примерно трехкратному номинальному напряжению, при комму­тации ненагруженного трансформатора (индуктивная нагрузка) — контура — дву­кратному для разъединителей. Из-за пробоя между контактами возникает два импульса напряжения, распространяющихся в проти­воположных направлениях к точкам раз­рыва, причем амплитуда каждого скачка составляет половину от начальной разно­сти потенциалов.

Далее рассматриваются коэффициенты преломления, относящиеся к распростра­нению первого скачка напряжения при внутреннем пробое, для каждого из двух Равных видов разрыва в КРУЭ, т.е. для воздушных и кабельных вводов в КРУЭ.

Воздушный ввод можно представить как соединение трех длинных линий (см. рис. 10.31). Преломление падающей внут­ренней волны на воздушную линию и на корпус приводит к повышению напряжения относительно земли, амплитуда которого может быть получена умножением ампли­туды начального скачка, появившегося внутри КРУЭ на коаксиальном шинопроводе, на коэффициент

,

где - волновое сопротивление коакси­ального шинопровода; - волновое сопротивление линии; - волновое сопро­тивление корпуса (относительно земли).

Когда волна распространяется на внеш­нюю сторону корпуса, в процесс вовлека­ются соединительные провода с землей и соседними фазами, которые можно рас­сматривать как длинные линии.

Амплитуда скачка, распространяюще­гося в сторону соединителей, определя­ется умножением амплитуды начального скачка на передаточный коэффициент соединения (см. рис. 10.32):

,

где Z - волновое сопротивление заземляю­щих проводников.

Часть волны, распространяющаяся вдоль заземляющих проводников, отражается в точке соединения с землей и возвращается к корпусу с обратным знаком, где снижает напряжение исходной волны (рис. 10.33). Если длина заземляющего проводника такова, что удвоенное время пробега меньше времени фронта исходного скачка напряже­ния, то изменение напряжения происходит до достижения максимального значения, т.е. на фронте скачка.

---

Экраны кабелей и корпус КРУЭ обычно разделены изоляционной муфтой и соеди­няются с землей отдельно. Соединение кабеля и КРУЭ может быть представлено схемой на рис. 10.34. Передаточный коэф­фициент, связывающий амплитуду волны между корпусом и землей определяется следующим образом:

,

где - волновое сопротивление экрана кабеля.

Обычно между экраном кабеля или кор­пусом КРУЭ установлены варисторы, кон­денсаторы или искровые промежутки, предназначенные для снижения быстрых перенапряжений на корпусе за счет обеспе­чения электрической целостности.

Рис. 10.33. Распространение импульса по заземляю­щему проводнику

Pиc. 10.34. Схема для расчета перенапряжений на корпусе, обусловленных вводом кабеля в КРУЭ

Падение напряжения на конденсаторе, варисторе или искровом промежутке в сумме с паде­нием напряжения на соединительных про­водниках определяют напряжение, прило­женное к последовательной цепи, образуе­мой и (рис. 10.35).

С учетом сказанного выше можно кон­статировать, что наиболее тяжелые условия возникают на воздушных вводах КРУЭ. Для одной фазы корпуса КРУЭ интересую­щие нас волновые сопротивления можно рассчитать следующим образом:

• для коаксиальной системы ;

• для системы цилиндр – плоскость , где - радиус внутреннего проводника; - радиус корпуса; - расстояние (высота) между центром проводника и плоскостью земли.

Следует иметь в виду, что формула для системы цилиндр - плоскость - прибли­женная.

Волновое сопротивление вертикаль­ного заземляющего проводника может быть приближенно получено так же, как для горизонтального проводника, находя­щегося на высоте середины вертикального. Волновые сопротивления других элемен­тов перехода меняются в широком диапазоне.

Рис. 10.35. Схема включения ограничителя в точке воздушного ввода в КРУЭ

Ориентировочные значения следую­щие:

Z₁… 60-90 Ом; Z₂… 350-450 Ом;

Z₃… 200-260 Ом; Z₄… 150-300 Ом.

При указанных сопротивлениях коэф­фициенты и , определенные для воз­душного ввода, принимают значения:

и .

Учитывая, что на некотором расстоянии корпусы каждой из трех фаз очень близки и, следовательно, соединены параллельно, полное волновое сопротивление корпуса может рассматриваться как параллельное соединение трех волновых сопротивлений трех корпусов. В этом случае диапазон снижается до 0,1—0,18.

Более того, наличие нескольких зазем­ляющих проводников может привести к снижению сопротивления Z, уменьшая тем самым .

Пробой снаружи КРУЭ. Основной причиной быстрых переходных процессов, приходящих извне, являются пробои линейной изоляции, вызванные, например, обратными перекрытиями. Вследствие этого максимальное значение напряжения импульса, набегающего на КРУЭ, может быть определено из уровня электрической прочности линии. Это значение определя­ется для положительной полярности и 10%-ной вероятности пробоя. Следова­тельно, максимальное значение получа­ется умножением уровня прочности на коэффициент 1,15, учитывающий возмож­ность пробоя при отрицательной полярно­сти, и на коэффициент 1,12 для достижения 100%-ной вероятности пробоя (как это было выше сделано для внутренних КЗ):

---

.

Получающийся скачок напряжения характеризуется крутизной примерно 2000 кВ/мс.

Коэффициенты преломления такие же, как и для внутренних пробоев.

Критичность начального броска напряжения. Очевидно, что амплитуда и форма быстрых переходных напряжений являются функциями начального скачка напряжения, а также конфигурации под­станции.

Из рассмотренных выше значений амп­литуд и длительностей фронта начальных скачков напряжения следует, что источни­ком наибольших переходных повышений напряжения являются пробои внутри КРУЭ. Повторные зажигания между кон­тактами дают много меньшие напряжения, но они возникают в ходе нормальной работы подстанции. Более того, за время отключения секции шин разъединителем возможно возникновение десятков и сотен повторных зажиганий между контактами.

Испытания и обслуживание заземля­ющих установок КРУЭ. Основной причи­ной для проведения измерений заземляю­щей установки является проверка соот­ветствия новой установки проекту и выяв­ление дополнительных мер, необходимых для защиты персонала и управляющих или коммутационных устройств. Измерения также рекомендуется проводить после серьезных изменений, влияющих на базо­вые требования, и через регулярные про­межутки времени (от 5 до 10 лет) для про­верки работоспособности заземляющей конструкции. Измерения обычно дают более надежные результаты, чем расчеты и в любом случае всегда полезны для про­верки последних.

Удобный метод, базирующийся на инжекции тока с помощью вспомогатель­ного электрода, применен в некоторых ком­мерчески доступных измерительных уст­ройствах и позволяет напрямую получить значение сопротивления заземления.

Для больших установок, где расстояние до вспомогательного электрода велико, эффекты индукции в длинных измеритель­ных кабелях могут приводить к ощутимым ошибкам. Они могут быть снижены путем увеличения инжектируемого тока.

Инспектирование и испытания контура заземления и соединительных проводников должны проводиться до ввода установки в эксплуатацию. Необходимо убедиться в надежности всех соединений. При измере­нии контактного сопротивления проводни­ков одинакового размера измерительные зажимы должны располагаться на расстоя­нии примерно 25 мм с каждой стороны соединителя. Контактное сопротивление не должно превосходить сопротивления ана­логичного проводника эквивалентной длины. Если соединяются проводники раз­личного сечения, сопротивление не должно превышать 75 % сопротивления провод­ника наименьшего сечения эквивалентной длины.

Указанные выше проверки и испытания должны повторяться через интервалы обслуживания, когда устраняются послед­ствия погодных, разрушающих или корро­зийных воздействий.

Испытания и проверки должны быть направлены на обеспечение целостности заземляющей конструкции при токах про­мышленной частоты, но для высокочастот­ных цепей возможно принятие дополни­тельных мер.

---

Так как высокочастотные явления воз­никают в основном из-за коммутаций разъ­единителями, работа заземляющей кон­струкции при высокочастотных переходных воздействиях вероятно может быть оценена при плановой коммутации разъединителем на этапе сдачи подстанции в эксплуатацию. Во время таких коммутаций нужно прове­рить петли образования искр у фланцев и ошибок в работе защитных и управляющих систем.

Предполагается, что все оборудование вторичных цепей проходит проверку на ЭМС в заводских условиях и что цель всех испытаний на месте установки сводится к проверке корректности транспортировки и монтажа оборудования. Испытания пока­зывают также, не воздействует ли каким- либо образом КРУЭ на оборудование вто­ричных цепей.

Вопросы компоновки КРУЭ привносят в процесс проектирования заземляющих систем ряд факторов, не присущих тради­ционным открытым подстанциям. Тем не менее, выполняя представленные выше указания, можно проектировать заземляю­щие системы, нечувствительные к повыше­ниям переходного напряжения.

Таким образом, очевидно, что между производителем КРУЭ и потребителем должна быть тесная координации решений различных аспектов задачи проектирова­ния систем заземления на ранних этапах. Также на этапе проектирования требуется обеспечить тесное взаимодействие между различными производителями, вовлечен­ными в строительство подстанции. Устра­нение недоработок после ввода оборудова­ния в эксплуатацию может оказаться доро­гостоящим и неудобным мероприятием.

10.8. ОГРАНИЧЕНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ В ЦЕПЯХ УПРАВЛЕНИЯ С ИНДУКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

В индуктивных цепях электрического обо­рудования, включающих, например, обмотки возбуждения двигателей или устройства с электромагнитным приводом, такие как реле, а также соединительные силовые и управляющие провода при отключениях и включениях возникают перенапряжения с высокими крутизной и частотой колебания, попадающие в сеть питания.

Индуктивные элементы в цепи тока при­надлежат, таким образом, к источникам интенсивных помех. Если они эксплуатиру­ются в тесном пространственном располо­жении с электронными узлами, например» внутри одного прибора, одного управляю­щего шкафа или установки ожидаемы⁶ перенапряжения путем соответствующих мер необходимо снизить до уровня, допус­тимого для электронных приборов и систем.

Ниже будут рассмотрены физические причины, порядки величин и принципиаль­ные временные диаграммы этих переход­ных перенапряжений и также описаны выбор, измерение и расположение соот­ветствующих средств для их ограничения.

10.8.1. Физические процессы при коммутациях в индуктивных цепях

На рис. 10.36 в упрощенном виде пока­зана модель взаимодействия между цепью тока возбуждения электромагнитного уст­ройства и цепью тока систем РЗА и автома­тизированного и автоматического управле­ния технологическим процессом. Обе цепи гальванически разделены из соображений помехозащищенности, однако связаны через практически всегда имеющиеся пара­зитные емкости С₁₃, С₁₄, С₂₃, С₂₄. Кроме того, через сцепление магнитных потоков обоих контуров возникает индуктивная связь, характеризуемая взаимоиндукцией М. Вследствие возникающего при разряд­ных явлениях между контактами выключа­теля СВЧ-излучения возможно неблагопри­ятное влияние дальнего поля на логические цепи систем РЗА и автоматизированного и автоматического управления технологиче­ским процессами.

---

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