2.6. ИМПУЛЬСНАЯ КОРОНА И КОРОНА ПРИ КОММУТАЦИОННЫХ ИМПУЛЬСАХ
Максимальное значение коммутационных импульсов является часто определяющим фактором при выборе изоляции линии СВН. Уменьшение максимального значения перенапряжений на 10% дает возможность на столько же снизить требования к линейной изоляции.
Опыт показывает, что корона может играть значительную роль в уменьшении максимального значения коммутационных перенапряжений. Однако до сих пор влияние короны при определении требований к изоляции не рассматривалось.
В Исследовательском центре СВН исследования в этой области включали в себя:
измерения формы и максимального значения тока короны при различных значениях перенапряжений;
расчет влияния тока короны с использованием данных, полученных выше и при изучении литературы.
Рис. 2.6.1. Стримеры импульсной короны на проводах линий электропередачи.
а — стримеры отрицательной полярности, достигающие 125 см (приложенное напряжение 2960 кВ); б — стримеры положительной полярности, достигающие 75 см (приложенное напряжение 2570 кВ).
Рис. 2.6.2. Схема для измерения формы импульса тока короны на восточной фазе линии Исследовательского центра СВН при частоте 60 Гц или коммутационных импульсах.
1 — клетка ВН; 2 — клетка для операторов; 3 — опытная линия; 4 — емкость линии; 5 — шунтирующий промежуток; 6 — вертикальные пластины катодного осциллографа; 7 — цепь развертки катодного осциллографа; 8 — питание приборов во время длительных измерений; 9 — восточная фаза автотрансформатора; 10 — выключатель.
Для более ясного представления о токах потерь на корону были проведены испытания при различных напряжениях на линии длиной 900 м с проводом диаметром 3,7 м. На рис. 2.6.1 изображена корона на этой линии как при положительных, так и при отрицательных импульсах. Токи короны были измерены осциллографом по схеме рис. 2.6.2. Схема работает таким образом, что обеспечивает попадание на экран осциллографа только лишь тока короны, не допуская попадания туда тока емкости линия — земля. При измерениях используются две клетки Фарадея. Конденсатор С2 на рис. 2.6.2 создает емкостный ток, используемый для компенсации зарядного тока линейной емкости Си конденсатор С2 подключен к обмотке высшего напряжения автотрансформатора 650 кВ, питающего измерительную схему.
На рис. 2.6.3, 2.6.4 представлены типичные осциллограммы, получаемые при этих испытаниях. Осциллограммы на рис. 2.6.3 изображают токи установившейся короны при разных напряжениях относительно земли; осциллограммы на рис. 2.6.4 фиксируют токи короны при внезапном включении линии.
В результате исследований были сделаны следующие выводы.
- В положительном и отрицательном полупериодах потери на корону приблизительно равны, а формы тока схожи.
- Корона положительного полупериода создается пиками стримеров положительной полярности.
- Во время переходного процесса максимум тока короны опережает максимум напряжения; к нулю же ток и напряжение приходят практически одновременно.
- В переходный период после коммутации токи короны будут больше в начальной стадии, пока вокруг провода не сформировался объемный заряд. Время, необходимое для формирования такого заряда, 2—3 периода. Этот результат очень важен для оценки влияния короны при коммутационных импульсах.
- Максимальный ток короны на землю при коммутационных импульсах, в 2—4 раза превышающих номинальное напряжение, колеблется в пределах 1,56 — 6,8 А/км фазы линии. Токи при максимальном рабочем напряжении значительно меньше.
- Эквивалентная схема короны (рис. 2.6.5) представляет собой по существу нелинейную RС-цепочку. Схема справедлива для одного полупериода и с учетом этого может быть использована.
На основе эквивалентной схемы (рис. 2.6.5) было рассчитано затухание коммутационных импульсов в линии за счет короны. Первоначально были рассчитаны и измерены токи коммутационных импульсов, приложенных к пролету 900 м линии от импульсного генератора.
Рис. 2.6.3. Токи однофазной установившейся короны на проводе делении 0.2 А) М ПРИ различных напряжениях (в одном большом 
Рис. 2.6.4. Токи импульсной короны на проводе Plover длиной 900 м при включении выключателя (напряжение 550/ v ЗкВ; в одном большом делении 0,5 А).
а — первое включение; б — второе включение.
На рис. 2.6.6 показаны расчетные и измеренные токи короны для импульсов с максимальным значением 460 и 700 кВ. Их хорошее совпадение дало основание произвести расчет коммутационного импульса 760 кВ для
Рис. 2.6.5. Эквивалентная схема для полупериода тока коронного разряда на проводе воздушной линии.
С\ — емкость линия — земля; С2 — часть емкости короны, определяющая возврат коронного разряда на провод; С3 — часть емкости короны, определяющая потерю заряда проводом; G — эквивалентная проводимость утечки, определяющая потерю заряда; UQ — начальное напряжение короны, появление которой определяется соотношением U>UQ.
линии электропередачи длиной 160 км, имеющей начальное напряжение короны 400 кВ и нагрузку, равную натуральной мощности. Длительность фронта импульса была принята равной 150 мкс, а емкость короны
Рис. 2.6.6. Расчетные и измеренные токи короны при коммутационных импульсах на проводе диаметром 3,7 см длиной 885 м.
а — напряжение и ток при 460 кВ; б — напряжение и ток при 700 кВ; 1 — расчет; 2 — измерение.
3,003 мкФ/км, что соответствует емкости линии Исследовательского центра СВН. Постоянная проводимость короны на землю G составляет по данным испытаний 2,75* 10“6 Ом-1. Результаты расчета представлены на рис. 2.6.7. Если не учитывать емкости короны, уменьшение напряжения на расстоянии 40 км составляет 3%.
Учет емкости короны приводит к снижению напряжения на больших расстояниях из-за замедления той части волны, которая превышает начальное напряжение короны, и отбора части заряда.
Рис. 2.6.7. Распространение вдоль линии электропередачи коммутационного импульса с учетом эффекта коронного разряда (по результатам расчета).
Напряжение: 1 — на питающем конце линии; II — на расстоянии 40 км от подстанции при отсутствии короны; III — на расстоянии 40 км от подстанции: IV — на расстоянии 80 км от подстанции; V — на расстоянии 160 км от подстанции; VI — ток короны в начале линии.
Таким образом, небольшое снижение перенапряжения из-за короны является вполне вероятным. Замечено, что при одинаковых начальных амплитудах коммутационные импульсы с кратковременными пиками затухают в большей степени, чем волны с пиками большой длительности, затухание которых незначительно. Испытания на длинной линии 345 кВ показывают, что коммутационные импульсы при кратности 1,6 вызывают токи короны, которые не превышают 10% тока, определяемого линейной емкостью, и могут быть даже значительно ниже этой цифры. Представляется, однако, вероятным, что при кратности свыше 2,0 токи короны могут в некоторых случаях оказывать значительное влияние на уровень перенапряжений.
