Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Энергетические системы

Радиопомехи - Энергетические системы

Оглавление
Энергетические системы
Введение
Основные структуры электрических систем и сетей
Эволюция сетей
Развитие сетей
Коммунальное электроснабжение
Характеристики обслуживаемых нагрузок
Качество электроснабжения
Организация коммунального электроснабжения
Ограничения в работе электрических систем
Компенсация реактивной мощности
Частота системы
Регулирование частоты
Гармоники высшего порядка
Перерывы в энергоснабжении и отказы
Статистика перерывов питания и провалов напряжения
Средства улучшения непрерывности электроснабжения
Профилактические меры, предпринимаемые потребителями для улучшения непрерывности электроснабжения
Исследование больших аварий
Качество напряжения
Медленные изменения напряжения распределительной сети
Регулирование напряжения (уменьшение медленных изменений напряжения)
Неблагоприятные проявления электрической энергии
Влияние на электрической энергии окружающую среду
Радиопомехи
Задачи расчета электрических сетей
Топология сетей
Улучшение устойчивости системы
Баланс производства и потребления электроэнергии
Оптимизация регулирования. Адаптивное регулирование
Управление станциями
Средства и способы диспетчерского управления
Экономика электрических связей, осуществляемых с помощью воздушных линий и кабелей
Технико-экономические исследования сетей энергосистем
Выбор и установка оборудования в электрических системах
Развитие электрических систем
Развитие распределительных сетей
Развитие передающих сетей
Стандартизация и технико-экономические исследования
Структура электрических систем и потребности техники
Структуры подстанций
Структура распределительных сетей
Структура распределительных сельских сетей
Структура распределительных городских сетей
Примеры сетей крупных городов
Передающие сети
Введение в передающую сеть нового уровня напряжения

Источники паразитных помех в электрических системах.

Прием радио- и телевизионных программ часто нарушается паразитными помехами, источниками которых являются искры или электрические дуги (маломощные источники, излучающие поля, действующие только на малые расстояния).
Дуги и искры могут возникать при нормальной работе аппаратов' (сварочных машин, выпрямителей, двигателей внутреннего сгорания) или при авариях. Напряжения и токи могут производиться или наводиться в сетях НН, которые питают эти аппараты. Источник паразитных радиопомех легко можно нейтрализовать, поместив на входе источника питания частотой 50 Гц радио- или телеприемника простое устройство для снижения помех, состоящее из низкочастотных конденсаторов, которые представляют собой короткозамкнутую цепь для них..
Неблагоприятными являются те паразитные помехи, которые производят достаточно интенсивные поля (являясь в то же время и полезными), улавливаемые антеннами приемников. Некоторые аппараты,: являясь составными частями электрических систем, вырабатывают такие паразитные поля, которые большую часть времени легко можно подавлять, во всяком случае тогда, когда они вызываются ненормальной работой аппарата (плохо включающийся масляный выключатель и т. д.) или изоляции (треснувший изолятор и т. д.).
Таким образом, сети являются незначительным источником паразитных радиопомех; об этом свидетельствуют и жалобы, полученные, от радио- и телепередающих станций всех стран.
Отметим, что средний уровень жалоб в год на 1000 приемников изменяется от 1 до 10 в зависимости от стран (а также от того, учитываются или нет неподтвержденные жалобы, которых имеется большое количество).
Процент жалоб на нарушения в приеме радио- и телевизионных программ, источником которых является оборудование электрических систем, составляет лишь несколько процентов от общего количества жалоб и равен: 1—6% от нарушений в радиоприеме; 2—10% от нарушений в телеприеме.
Более высокие цифры, относящиеся к телевизионным приемникам, объясняются соотношением числа телеприемников, расположенных в районах, где прием слаб, и в районах, обслуживаемых воздушными линиями (имеющих слабое промышленное развитие и малое количество электробытовой техники, а вследствие этого других возможных источников паразитных помех).
Небезынтересно различать среди паразитных полей, исходящих от электрических систем, поля, которые исходят от установок СН и ВН (т. е. от 5 до 100 кВ), и поля, источником которых являются линии ВН (220 кВ и выше).
В самом деле, только первые нарушают прием телепрограмм; непогода всегда увеличивает вторые и имеет переменные последствия на поля, создаваемые установками СН и ВН.
Следовательно, только линии СВН являются причиной приблизительно десятой части всех жалоб, относящихся к электрическим системам.

Измерение паразитных полей вблизи от линий.

Рассмотрим кратко возможные методы измерения паразитных полей и используемое при этом оборудование.
Паразитные поля охватывают значительный диапазон частот от 150 Гц и выше, используемых в дальней связи. Для измерения их необходимо различное оборудование; специальный Международный комитет по радиопомехам нормализовал, в частности, два типа приборов: один — для диапазона 0,1—30 МГц, а другой — для диапазона 30—300 МГц. При этом методы измерения должны быть нормализованы таким образом, чтобы результаты измерений были сопоставимыми. Эти результаты могут быть выражены:
в абсолютных значениях (мВ/м); минимальный уровень приема также имеет величину в несколько милливольт на метр и даже меньше;
в относительных величинах, т. е. в децибелах (дБ); 1 дБ соответствует увеличению поля радиопомех приблизительно на 12%, а 6 дБ соответствуют приблизительно его удвоению.
Это относительное понятие является полезным, поскольку прием идеален для соотношения сигнал/шум, равного 40 дБ, и остается хорошим для 20 дБ; эта величина является граничной.
Всякое относительное измерение невозможно без базовой величины. При измерениях паразитных полей принимают, что уровень в 0 дБ равен 1 мкВ/м.
Величины паразитных полей, о которых будет говориться ниже, находятся в диапазоне 10—70 дБ, тогда как поля, позволяющие осуществлять удовлетворительный прием при современной технике, находятся в диапазоне 60—80 дБ.

Паразитные поля, исходящие от линий СН и ВН.

Выше был уточнен диапазон напряжений, который был включен в понятия среднего и высокого напряжений для нужд этого исследования, т. е. от 5 до 100 кВ.
В самом деле, с одной стороны, линий НН практически никогда не содержат источников паразитных полей; с другой стороны, эффект короны существенно проявляется только в линиях напряжением 220 кВ и выше, хотя некоторые линии напряжением 150 или 120 кВ, имеющие малые радиусы проводов, иногда ему подвержены, особенно в горных районах.
Необходимо отметить, что подстанции ВН/СН или СН/НН являются источниками паразитных полей только в случае их ненормальной работы (зачастую плохо включенная аппаратура), которая должна быть по возможности быстрее устранена.
На линиях источником паразитных полей часто являются изоляторы.
Штыревые изоляторы (по крайней мере, изоляторы старых типов), которые еще многочисленны в сетях СН, иногда отделяются от мест их крепления или имеют такие трещины, что их невозможно заметить, а вязки, закрепляющие провода на головках изоляторов, с течением времени развязываются. При этом между металлом (привязанный провод, или «хвост») и изолятором (фарфор или стекло) уже не существует плотного контакта; в данном случае образуются воздушные промежутки в местах, пересекаемых силовыми линиями электрического поля, существующего вокруг проводника.
Практически все напряжение приложено к путям силовых линий в воздухе, поскольку пути прохождения этих линий в изоляторе значительно больше (из-за большей емкости).
Каждая перемена знака напряжения сопровождается пробоем воздушных интервалов короткими маленькими искорками, являющимися источником паразитного поля. Следовательно, уровень поля растет вместе с приложенным переменным напряжением и даже быстрее, чем последнее, во всяком случае до тех пор, пока не появится явление насыщения.
Во влажную погоду (дождь, туман, густой туман) капли воды проникают в некоторые из воздушных промежутков (в головки изолятора, иногда в юбку изолятора, реже в трещины) и тогда наблюдается значительное уменьшение паразитного поля.
Спектр паразитного поля распространяется от «белого шума» (шум с равномерным спектром), плотность которого не зависит от частоты, до частот порядка 1 МГц; при дальнейшем повышении частот поле медленно снижается (на 5—10 дБ при удвоении частоты). Из этого следует, что паразитные поля не влияют на радиопередачи и не оказывают неблагоприятных воздействий на телевидение.

Объяснение этого явления относительно простое: искра — источник нарушений в нормальной работе — может рассматриваться как введение переходного тока i в цепь, состоящую из емкости С изолятора (между проводником и сталью) и характеристических сопротивлений R двух участков линии, подходящих к изолятору; они считаются параллельно включенными. В самом деле, рассматриваемая емкость достаточно мала, так как надо удалить ту силовую трубку, в которой возникла искра. Эта трубка может рассматриваться независимо от других, соседних с ней, поскольку электрический заряд, расположенный на поверхности изолятора, локализуется на ней в течение времени более длительного, чем время изучаемого переходного процесса. Вводимый ток, равный нулю перед возникновением искры (г = 0), задается далее выражением

Таким образом находят характер изменения указанного выше спектра.
Это объяснение позволяет перейти от измерений тока, проводимых в лаборатории на образцовых изоляторах, к измерениям паразитного поля в линиях, оборудованных такими изоляторами. Здесь необходимо принять, что паразитное поле вблизи поверхности земли является полем нулевой последовательности; ток в системе, равный трети тока, вводимого в фазный проводник каждой искрой, затухает на расстоянии примерно 1 км.
Рис. 7.4 приводит результаты измерений, осуществленных на штыревом изоляторе, еще употребляемом в сетях. Уровень паразитного поля зависит от типа и срока службы изоляторов, и возможно, что изоляторы новых типов с этой точки зрения будут лучше старых.
Единственным эффективным средством против паразитных полей является замена изоляторов (переход к «подвесным» изоляторам), поскольку графитовые смазки, предложенные для выполнения контакта, имеют стойкость, ограниченную во времени.
Подвесные изоляторы, широко применяемые в сетях СН и ВН, дают в большинстве своем более слабые паразитные поля, чем штыревые изоляторы. И все же некоторые линии СН малого сечения создают местами интенсивные паразитные поля, которые имеют свойства, весьма отличные от описанных выше. Прежде всего они охватывают более высокие частоты и, следовательно, влияют на нормальную
Уровень тока радиопомех
Рис. 7.4. Уровень тока радиопомех, излучаемых изолятором НТ-30 в зависимости от приложенного напряжения и погодных условий:
1 — при сухой погоде; 2 — при дожде; 3 — в туман
работу телепередающих станций в полосе частот 41— 65 МГц, даже в полосе частот 160—216 МГ ц. Кроме того, поля оказывают сильное воздействие в сухую погоду, полностью исчезая при появлении даже незначительной влажности.

Причина паразитных полей — плохие контакты между зажимом, поддерживающим проводник, и кольцом подвески. Плохие контакты имеют место на «легких» линиях и на цепочках изоляторов, не подверженных достаточному механическому напряжению (натяжению). Появляющиеся искры соединены последовательно с емкостью двух участков линии. Заряд, освобожденный искрой, попадает на металлическую поверхность, где он быстро рассеивается (тогда как в случае со штыревым изолятором он попадал на изолирующую поверхность). Спектр паразитного поля всегда похож на «белый шум» при менее высоких частотах, поэтому удлиняется перед тем, как уменьшиться при более высоких частотах, и остается чувствительным к частотам, используемым в телевидении.
Уничтожить источник паразитных полей легко: для этого достаточно шунтировать кольцо подвески гибким проводником, припаянным к стержню изолятора и закрепленным на зажиме, поддерживающем проводник.

Паразитные поля линий сверхвысокого напряжения (эффект короны).

Паразитными полями, вызываемыми линиями высокого напряжения (220 кВ и выше), обусловлена только малая часть от общего потока жалоб, касающихся работы электрических систем; инженер-сетевик должен уделять им особое внимание, исходя из следующих соображений:
линии СВН редко проходят по населенным зонам, вследствие этого небольшое число неподвижных приемников находится в зоне, испытывающей на себе воздействие этих линий. Подвижные приемники (автомобильные приемники) испытывают на себе сильное влияние, когда линия пересекает дорогу или идет вдоль дороги, по которой движутся автомобили:
когда обнаруживается, что помехи исходят именно от линии СВН, то борьба с ними оказывается не всегда легкой и, как правило, довольно дорогой.
При создании этих линий необходимо принимать во внимание последствия не только радиопомех, но и эффекта короны, отсюда появляется необходимость увеличения внешнего диаметра проводов или применения расщепленных проводов, т. е. смонтированных «пучком», причем каждая фаза состоит из 2—4 проводов и более, расположенных на расстоянии в несколько десятков сантиметров один от другого.
Из приведенных рассуждений следует, что все больше организаций в мире по передаче энергии активно участвовали в усилиях по исследованию эффекта короны начиная с 1945 г. с учетом потерь и радиопомех.

Изучая ограничения, накладываемые на сети СВН для уменьшения радиопомех, необходимо вначале рассмотреть причины их появления, связанные с эффектом короны.
На идеально гладком, чистом проводнике круглого сечения эффект короны проявляется в виде непрерывной слегка светящейся оболочки, когда напряжение (предполагаемое в данном случае постоянным) превосходит так называемое критическое напряжение. Это объясняется тем, что поверхностное поле достигает в данном случае критического значения Е0, т. е. такой величины, при которой возникает ударная ионизация. Для однородного поля Е0= 30 кВ/см (3 • 10+6В/м). Но изменение поля сразу же после удаления от поверхности рассматриваемого проводника приводит к тем большим величинам критического поверхностного поля, чем меньше радиус r-провода.
Изменение критического поверхностного поля
Рис. 7.5. Изменение критического поверхностного поля Е0 в зависимости от радиуса (гладкого и чистого проводника):
1 — по формуле Пека;2 — опытные данные
Рис. 7.5 показывает характер изменения Е0 в функции радиуса г в соответствии с классической формулой Пека и результатами испытаний; при этом установлено малое  различие между обеими кривыми. Этот рисунок отвечает действительным значениям синусоидальных полей, когда асимптотическое значение получается при r= бесконечность, т. е. Е0 — 30//2 = 21,2 кВ/см (действительное).

Провода линий СВН не имеют идеально круглого сечения, они тем более не гладкие и не чистые из-за царапин, полученных при прокладке, избытков грязи внутри проводника, пыли, микроскопических животных и грязи, занесенных ветром. Поэтому местные ионизации проявляются при значительно меньших напряжениях (чем критическое) и, в частности, при рабочих напряжениях.
На реальном проводнике при постепенном повышении напряжения появляются вначале (при отрицательной полярности) последовательности импульсов, известные под названием волн Тришеля (рис. 7.6), образованных импульсами, очень равномерными как во времени, так и в пространстве (длительностью примерно 1 мс).
осциллограммы волн тока, производимые эффектом короны
Рис. 7.6. Типичные осциллограммы волн тока, производимые эффектом короны: а — волны Тришеля; б — две наложенные одна на другую системы волн Тришеля; « — наложение волн Тришеля и больших отрицательных волн; г — положительный эффект короны
Они вызывают только явление свечения, видимого в темноте на месте самой незначительной неровности (шероховатости).
Соотношение между полем радиопомех и кистевыми разрядами
Рис. 7.7. Соотношение между полем радиопомех и кистевыми разрядами Три кривые соответствуют трем опытам, проведенным при различных состояниях поверхности
Однако если продолжать повышать напряжение, то на эти последовательности импульсов накладываются неравномерные импульсы со значительно большей (в 100-1000 раз) амплитудой и более распределенные во времени; эти импульсы появляются большей частью при положительной полярности (рис. 7.6) и являются источником паразитных радиопомех (рис. 7.7). Они сопровождаются световым явлением более интенсивным, чем явление свечения при отрицательной полярности, и имеют форму шарика диаметром около 10 см.
Если напряжение увеличивать далее, то импульсы, обусловленные наличием неровностей (в частности, при дожде на падающих каплях воды), стимулируют образование «местных корон» вокруг неровностей. Становящийся более равномерным разряд вызывает в этом случае меньше паразитных радиопомех.
Явление развивается по-разному в зависимости от рода тока, используемого на линии.
На линии постоянного тока только положительный провод излучает значительное паразитное поле. В самом деле, процесс ионизации вблизи отрицательного провода, хотя и вызывает потери того же порядка, что и потери вблизи положительного провода, но проходит с малой прерывистостью поля.
При дожде ионизация более существенна, поскольку водяные капли сильно увеличивают неровности на проводе, способные вызвать кистевые разряды. Следовательно, при дожде растут потери на корону. Однако поле радиопомех изменяется иначе: оно появляется при более слабых напряжениях в сухую погоду из-за увеличения числа неровностей но растет значительно медленнее с ростом напряжения. Для обычных рабочих напряжений наблюдается более слабое паразитное поле при дожде, чем в сухую погоду; это можно объяснить появлением «местных корон».
Для объяснения указанных выше явлений были предложены соображения, еще не достаточно проверенные. Здесь, в частности, можно вспомнить о поглощении высоких частот в пространстве, заключенном между проводами и землей, в среде, тем более ионизированной (и по которой проходят более интенсивные постоянные ионные токи), чем сильнее ионизация в непосредственной близости от проводов.
На линии переменного тока продолжительность полу- периода такова, что ионы, образованные во время смены знака напряжения, не могут удалиться более чем на несколько десятков сантиметров (примерно 30 см) от каждого провода.

Рис. 7.8. Характер изменения поля и пространственного заряда вокруг проводника с переменным током в различные моменты полупериода:
а — перед началом ионизации: поверхностный заряд имеет знак, противоположный знаку заряда кабеля; б — начало ионизации: напряжение U превосходит величину С/,;
6 — напряжение превысило критическое значение UKр; г — образование поверхностного заряда из-за ионизации в непосредственной близости от поверхности кабеля; д — ионизация прекратилась: поверхностный заряд удаляется; А — поверхностные заряды; Б — поле; В — характер изменения поля и поверхностного заряда в функции от расстояния до кабелей для различных моментов полупериода изменения напряжения.
В момент, когда полярность провода меняется, в пространстве, заключенном в цилиндре диаметром в несколько десятков сантиметров, вокруг провода образуется заряд. Этот пространственный заряд имеет полярность предыдущего полупериода и создает дополнительное поле на поверхности проводника (рис. 7.8).
Если обозначить через Um амплитудное напряжение во время рассматриваемого полупериода; UKp— критическое напряжение, т. е. напряжение, для которого поле на поверхности проводника точно достигает величины Е0 в начале ударной ионизации, то корона появляется не в момент времени t, отсчитываемый от момента изменения полярности

как это было бы при отсутствии влияния предыдущего полупериода на последующий, а в момент времени 0 такой, что

В самом деле, если обозначить через Q0 линейный заряд провода
Зависимость радиопомех  и потерь на корону
Рис. 7.9. Зависимость радиопомех (штриховые линии) и потерь на корону в функции от приложенного напряжения (сплошные жирные линии):
А — кривые, снятые в хорошую погоду; В, С—кривые, полученные для дождливой погоды Сняты на расстоянии 4 м от экспериментальной линии (кабель диаметром 147 мм)
при напряжении Uq, а через dQ — линейный заряд, наведенный в проводе пространственным зарядом, то, очевидно, будем иметь

Итак, между линиями переменного и постоянного тока имеется существенная разница в отношении как потерь, так и радиопомех, вызываемых эффектом короны.
Потери на линии постоянного тока могут рассчитываться исходя из «тока утечки», который протекает от одного провода к другому и в землю. На линии переменного тока потери вызывают пульсирующие движения поверхностного заряда.
Изменение поля радиопомех
Рис. 7.11. Изменение поля радиопомех, измеренного вдоль линии длиной 95 м и на расстоянии 4 м от нее
Зависимость спектра поля радиопомех
Рис. 7.10. Зависимость спектра поля радиопомех, снятая при искусственном коронном разряде, от частоты
Радиопомехи, возникающие во время отрицательного полупериода, незначительны. Однако значительные положительные кистевые разряды, появляющиеся в большей части положительного полупериода, вызывают интенсивные паразитные поля.
Для высоких значений пикового напряжения наблюдается насыщение паразитного поля, которое можно объяснить или появлением «местных корон» на неровностях (проводах) во время положительного полупериода, когда напряжение близко к амплитудному значению, или явлением экранирования высокочастотных полей поверхностным зарядом.
Во время дождя радиопомехи, так же как и потери на корону, менее интенсивны, чем в сухую погоду (рис. 7.9). Это объясняется тем, что случайное уменьшение неравномерных импульсов при образовании местных корон вокруг неровностей может возникать только в течение какой-то доли каждого полупериода. В самом деле, после каждого изменения полярности поверхностное поле увеличивается от нуля и проходит в каждый полупериод значения, при которых возникают неравномерные импульсы.
Получаемое паразитное поле имеет один и тот же импульсный характер как на переменном, так и на постоянном токе. Спектр каждого коронного разряда может быть изучен на испытательных станциях: он имеет характер «белого шума» вплоть до частот, близких к 1 МГц, далее он резко падает (рис. 7.10).

Каждый коронный разряд распространяет непосредственно вокруг себя сферическое излучение, которое было выявлено на больших естественных или искусственных кистевых разрядах (рис. 7.11). Воздушная линия представляет собой для импульсных или высокочастотных волн волноводы, по которым и распространяются поля.
Паразитные поля, улавливаемые радиоприемниками, представляют собой сумму полей, распространяющихся вдоль линии и затухающих при этом. Отметим, что спектр паразитного поля отличается от спектра кистевого разряда не только из-за затухания, растущего вместе с частотой, но также из-за наличия местных стационарных волн и резонансных явлений (рис. 7.12, а, б). Во всяком случае, эти спектры выявляют тот факт, что паразитные поля, излучаемые линиями СВН, не нарушают нормальной работы телевизоров.
Зависимость спектра радиопомех от напряжения линии
Рис. 7.12. Зависимость спектра радиопомех от напряжения линии д — длинная линия напряжением 150 кВ, работающая при V = 220 В; б — двухцепная линия напряжением 230 кВ (Мариань-Шевийи)

Из изложенного следует, что радиопомехи, как и потери на корону, чувствительны к состоянию поверхности проводов.

Рис. 7.14. Пример быстрых изменений радиопомех и потерь на корону на американской линии:
поле радиопомех,   потери на корону
Графики изменения поля радиопомех, потерь на корону и высоты падающего дождя
Рис. 7.13. Графики изменения поля радиопомех, потерь на корону и высоты падающего дождя во времени для одной и той же точки экспериментальной линии 400 кВ в Швеции

Новый провод часто имеет неровную поверхность, вызываемую царапинами, полученными при монтаже. Следовательно, он вызывает паразитные поля и повышенные потери. Затем эти неровности уменьшаются из-за воздействия кистевых разрядов, которые подвергают поверхность этих неровностей воздействию местных повышенных температур. Установлено также, что любая пыль, находящаяся в воздухе, осаждается на провод и обугливается на нем, образуя прочный и пористый нагар. Пористость нагара вызывает уменьшение коронных разрядов при дожде, поскольку он поглощает капли воды. Таким образом, наблюдается явление постепенного старения проводов, при этом происходит медленное, хотя и неравномерное, убывание потерь и радиопомех.
Изменения эффекта короны под воздействием дождя либо метеорологических условий, в частности тумана или росы, снега или инея, объясняют точно так же, как и изменения, вызываемые состоянием поверхности в сухую погоду, но они имеют значительно большую амплитуду (рис. 7.13 и 7.14).

Из этого следует, что можно характеризовать уровень паразитных полей, излучаемых линией СВН, одной только величиной, Оцениваемой на основе статических данных. Такие данные, собранные в течение длительного периода, показали, что закон распределения измеренных уровней имеет характер кривой 1, изображенной на рис. 7.15. Это распределение не подчиняется простому закону. Однако можно легко разложить измерения на подгруппы, относящиеся к одному из типов метеорологических условий (сухая погода, дождь, туман, снег, иней); распределение измерения для каждой из этих подгрупп подчиняется пуассоновскому закону.
Для районов Западной Европы в общем случае достаточно провести измерения только для двух подгрупп (при хорошей или плохой погоде), как это показано на рис. 7.15 (соответственно кривые 2 и 3). И тем не менее в странах с более суровыми климатическими условиями предпочтительно рассматривать несколько подгрупп в соответствии с типом плохой погоды (в частности, дождь, туман, иней).

Статистическое распределение полей радиопомех
Рис. 7.15. Статистическое распределение полей радиопомех, зарегистрированных в точке, близкой к линии сверхвысокого напряжения в течение длительного промежутка времени; 1 — общий закон распределения уровня радиопомех; 2 — в хорошую погоду; 3 — в плохую погоду Электрические поля (дБ) имеют порядок выше 1 мкВ/м
Метеорологическая статистика позволяет воспроизвести вероятностную статистику паразитных полей, вызываемых новой линией. Она показывает, что неблагоприятные значения уровней паразитных полей получаются под линией лишь в течение незначительного периода за весь год (несколько процентов от всего времени).
Уровень помех резко снижается по мере удаления от линии, поскольку паразитное поле Етр имеет характер направленного униполярного поля, убывающего по закону, близкому к

где Л —высота проводов над поверхностью земли; у — боковое расстояние от вертикали наиболее близкого проводника.

Рис. 7.26. «Боковой профиль» поля радиопомех экспериментальной линии 400 кВ (измерения вдоль направления, перпендикулярного направлению линии) для двух различных частот
Теория униполярного распространения дает мало отличающийся от приведенного закон, хорошо подтверждаемый опытом. Необходимо отметить, что измерения, описанные выше, осуществлялись на расстоянии 20 м от внешнего провода, как это и предписывается международными правилами.
Результаты измерений (рис. 7.16), произведенных на экспериментальной линии напряжением 400 кВ, выявляют одновременно закон уменьшения паразитного поля при удалении от линии и локализованное влияние состояния поверхности проводников.
Средства, применяемые для уменьшения паразитных полей вблизи линий СВН, немногочисленны. Их принцип состоит в снижении потенциала поля на поверхности проводов с целью уменьшения явлений ударной ионизации.
Увеличение радиуса проводов существенно снижает потенциал поверхностного поля в той же пропорции, поскольку воздействие на емкость (и, следовательно, на линейный заряд) остается незначительным. Для эффективности этого средства необходимо значительное увеличение радиуса, что (при одном и том же типе провода) вызывает увеличение сечения и, как следствие этого, увеличение веса (проводов и мачт) и повышение стоимости. Поэтому были испытаны «голые провода» различных типов, например:
медные провода, образованные сегментами, вставленными один в другой так, чтобы внутренность была полой (применение этого способа невозможно при использовании алюминия, так как он слишком мягкий металл);
расширенные провода, диаметр которых увеличивает жила из пластмассы (отсюда старение); провода этих типов стали заменяться затем расщепленными.
Применение расщепленных проводов (пучка) — эффективное средство уменьшения короны; оно позволяет также снизить величину натурального сопротивления линии, повысив, следовательно, ее пропускную способность; это средство применяется повсюду для сетей напряжением выше 300 кВ.
Рассмотрим эффективность расщепления для уменьшения поверхностного поля на примере двух проводов (идеально цилиндрических и параллельных).
Пусть т — общий радиус пучка из двух проводов; d— расстояние Между их осями; оно предполагается малым по сравнению с расстоянием до земли и других фазных проводов; U— их общее напряжение (между ними имеется металлическое соединение, осуществляемое, например, с помощью распорок — подвесных зажимов); Q — линейный заряд каждого из проводов (одной и той же величины и знака в связи с равенством емкостей).
Поля на поверхности эквивалентного провода
Рис. 7.17. Поля на поверхности эквивалентного провода, состоящего из двух проводников
Следами поверхностей двух проводников на плоскости, перпендикулярной направлению их осей, являются два круга с соответствующими центрами А и В (рис. 7.17). Эти круги эквипотенциальны электрическому полю. Это поле не может полностью отвечать полю, созданному двумя распределенными зарядами на прямых, соседних с осями проводов, как это было бы в случае проводов, несущих на себе противоположные заряды.
Такое поле было бы пропорционально log (D1X D2), а не log (D1/ D2); здесь D1 и D2 — расстояния от рассматриваемой точки до прямых, несущих на себе заряды.
Тогда эквипотенциалы D1, D2 = const не являются окружностями, но к ним приближаются. Если одно из расстояний, D1  или D2, будет малым по сравнению с другим, аппроксимация будет достаточной.

Однако нет смысла рассматривать выигрыш при пучке, состоящем более чем из шести проводов в фазе, тем более что стоимость линии при этом дорожает. Этим объясняется, что для линий с номинальным напряжением 300—500 кВ приняли пучок из двух проводов во Франции, Швеции, США, СССР и т. д.;
из трех проводов — в Швеции и СССР; из четырех проводов —в ФРГ; линии 740 кВ оборудованы пучками из четырех проводов во всех странах.
Результаты экспериментов по определению паразитных Полей в хорошую погоду и при дожде (см. рис. 7.9) показывают, что расщепление эффективно лишь в хорошую погоду (и на чистых проводах). Уровни паразитных полей при дожде можно значительно уменьшить только в том случае, если величины критического напряжения уменьшить в 3-4 раза, что нельзя сделать. Следовательно, при сильном ненастье паразитные радиопомехи могут превосходить допустимые пределы. В результате появляется ряд неудобств, для устранения которых могут применяться:
установка антенны вдали от линии и присоединение ее к приемнику экранированным кабелем;
использование для радиопередачи самой линии, которая, действуя как антенна, обеспечивает приемлемое соотношение сигнал/шум с вводимыми высокочастотными мощностями, поддерживаемыми в допустимых границах.
Эта система была использована в Швеции.



 
« Электротехнические материалы для ремонта электрических машин и трансформаторов   Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.