Линии электропередачи 345 кВ и выше - Влияние конструкции промежутка на пробивное напряжение при коммутационных перенапряжениях

1. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРОМЕЖУТКА КА ПРОБИВНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПРИ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯХ; ПРИВЕДЕНИЕ К СТАНДАРТНЫМ УСЛОВИЯМ

Напряженность поля в воздушном промежутке зависит не только от его размеров и приложенного напряжения, но в некоторой степени и от размеров и формы электродов, а также от расположения поблизости проводящих объектов. Поэтому при точной оценке пробивного напряжения промежутка необходимо учитывать присутствие добавочных электродов, включая и землю. Влияние земли на прочность стержневого промежутка детально рассмотрено в § 7.4. Здесь же будут рассмотрены промежутки на опоре.
Высота «окна». Одним из главных элементов, на который оказывает влияние близость земли, является промежуток в «окне» опоры. Важно было исследовать пробивные напряжения при представленных высотах «окна» над землей. Однако получение поправочной кривой по высоте связано с большими расходами на сооружение установки. Результаты испытаний обычно относятся к меньшим высотам при положительной полярности; полученная при этом прочность меньше, чем действительная.
В некоторых ранних исследованиях промежутков опор СВН отмечалось отсутствие значительного насыщения. Это могло быть результатом чрезмерного приближения «окна» опоры к земле. При испытаниях в Исследовательском центре УВН «окно» опоры находилось на высоте 18—20 м, однако опоры УВН существенно выше. Была проведена серия испытаний [7.24] с малыми промежутками провод — опора на разных высотах, результаты которых представлены на рис. 7.12.1.  U₅₀ % кР растет с увеличением высоты, однако чтобы рекомендовать коэффициент коррекции по высоте, данных оказалось недостаточно, поэтому коррекция не производится.
Конфигурация фазы (от одиночного провода до пучка из четырех проводов с расстоянием 46 см) не оказывает существенного влияния на пробивное напряжение промежутка.
Ширина опоры. На основе результатов испытаний [7.24] была построена кривая поправочных коэффициентов (рис. 7Л2.2) для различных промежутков, Чтобы
получить значение   U₅₀ % Для заданной ширины опоры,
необходимо  U₅₀ %  из рис. 7.5.1 скорректировать по
рис. 7.12.2. Чтобы привести значения, полученные опытным путем, к стандартным условиям (W/D=0,2), их значения следует разделить на коэффициент, взятый по рис. 7.12.2. Эта коррекция является функцией расстояния.

Рис 7.12.2. Коэффициент коррекции k\ разрядного напряжения на ширину опоры в функции длины промежутка L.
Однако было найдено, что если применить поправку к размеру промежутка, а не к напряжению, то коррекция не будет зависеть от самого расстояния в диапазоне от 4 до 12 м. Этот коэффициент представлен на рис. 7.12.3 в зависимости от отношения ширины опоры к величине промежутка W/D.

Рис. 7.12.1. Коэффициент коррекции k разрядного напряжения промежутка провод — опора в функции высоты подвески провода Н (ширина опоры 1,22 м, длина промежутка 2,44 м).
Если промежуток, выбранный по стандартной кривой (W/D=0,2), умножить на эти коэффициенты, получим для любого значения W/D требуемый промежуток, обеспечивающий неизменное  U₅₀ % . Чтобы привести полученное при опытах расстояние к стандартному соотношению (W/D=0,2), его значение следует разделить на коэффициент из рис. 7.12.3. Определение размеров промежутка для заданного  U₅₀ %  при изменении ширины опоры удобно делать с помощью рис. 7.12.3.
Когда размеры опоры приближаются к 0, корона и пространственный заряд действительно ограничивают минимальный размер промежутка. Кривые на рис. 7.12.3

были получены только для промежутка провод — опора. В качестве первого приближения они могут быть использованы и для других промежутков: окна и внешней фазы.

Рис. 7.12.4. Коэффициент коррекции kз напряжений в функции длины промежутка в прямоугольном окне L\.
Прямоугольное окно. На рис. 7.5.1 представлены результаты испытаний для квадратных окон на опоре.

Рис. 7.12.3. Коэффициент коррекции k2 по расстояниям в функции отношения ширины опоры к длине промежутка W/L.

Исследования [7.24] показали, что изменение расстояния до верхней фермы на АХ эквивалентно изменению размеров всех воздушных промежутков в квадратном окне на 0,6ДХ. Поэтому если X — расстояние до верхней фермы и У— до ноги опоры, то U₅₀ % этого прямоугольного окна равно U₅₀ % квадратного окна, у которого минимальный промежуток равен У+0,6(Х—У).
Рис. 7.12.5. Коэффициент коррекции &4 промежутка по гирлянде изоляторов в функции отношения длины гирлянды к длине промежутка D/L (при L = 4,6; 7,6; 11,9 м).
Кроме того, на рис. 7.12.4 приведены кривые поправочных коэффициентов по напряжению. Чтобы привести полученное при испытаниях значение  U₅₀ %  к условиям стандартного квадратного окна, необходимо его разделить на коэффициент, взятый из рис. 7.12.4.

Гирлянды изоляторов. Пробивное напряжение окна опоры, приведенное на рис. 7.5.1, соответствует окнам с максимальным числом изоляторов. В иных случаях можно использовать кривые на рис. 7.6.1 для поправки на напряжение и рис. 7.12.5 для поправки на расстояние. Эквивалентный промежуток окна опоры с D/l> 1,2 можно получить, умножив размер промежутка при конфигурации D/l<1,2 на коэффициент из рис. 7.12.5. При отношении длины гирлянды к длине промежутка, равном 0,7, и длине промежутка 11,9 м поправочный коэффициент по расстоянию из рис. 7.12.5 будет 0,91, и эквивалентный промежуток будет равным 0,91-11,9=10,8 м.

7.13. ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ИМПУЛЬСА НА ПРОБИВНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПРИ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯХ; ПРИВЕДЕНИЕ К СТАНДАРТНЫМ УСЛОВИЯМ

Форма коммутационного импульса оказывает существенное влияние на электрическую прочность промежутка [7.4, 7.7, 7.34, 7.38]. При любой конфигурации промежутка имеется импульс с длительностью фронта, соответствующей его минимальной прочности. Для стержневых промежутков это иллюстрируется на рис. 7.2.2. Опыт Исследовательского центра УВН позволил рекомендовать формулу, связывающую Гм.к и размер промежутка:
(7.13.1)
где Гм.к — критическое время, мкс; L — размер промежутка для диапазона 4—15 м.
Для длительности фронта Гм, отличной от критической Гм.к, коррекцию по напряжению можно сделать, руководствуясь табл. 7.13.1.
Таблица 7.13.1

На рис. 7.13.1 представлена коррекция расстояний по форме импульса. В качестве примера примем, что были получены данные для промежутка в 9 м при Гм= =350, мкс:

Гм=350 мкс, Гм.к=426 мкс, тогда Гм—Гм.к=350—426=—76.
Рис. 7.13.1. Коэффициент коррекции расстояний &5 на форму импульса в функции Тм.
Поправочный коэффициент из рис. 7.13.1 равен 1,05, требуемое расстояние
L=l,05-9 м=9,45 м.