Содержание материала

В табл. 17 приведено сравнение данных различных компаний. Хотя таблица показывает значительную разницу между системами, она все же помогает оценить частоту основных случаев замыканий, поражаемые части и продолжительность аварий. Здесь нужно обратить внимание на разницу между числом однофазных грозовых замыканий, выраженным в процентах от всех прозовых замыканий, и числом однофазных грозовых замыканий, выраженным в процентах от всех замыканий провод — земля (см. табл. 17, секция «а»).
Обширное осциллографическое исследование, произведенное на основе 4 450 записей в 10 системах, находившихся под наблюдением 1—5 лет, было выполнено Джилксоном, Жанне и Девенпортом [Л. 19].

Таблица 18

Среднее ожидаемое число грозовых дней в году в соответствующих зонах изменялось от 30 до 60. Был обнаружен большой разброс чисел замыканий на землю в год на 160 км линии:

Путем группировки зарегистрированных замыканий на землю по месту, типам повреждений и первопричине в статье была получена табл. 18.
Несмотря на большие индивидуальные различия, предлагаемые данные являются пенным руководством по различным типам и источникам замыканий на землю в системах передачи с воздушными линиями. Интересно сравнить статистический анализ причин, данный в табл. 18, с данными, которые были получены в системе 110  кВ с компенсированной нейтралью (Байернверк [Л. 23] на основании трехлетних наблюдений, когда емкостный ток замыкания на землю изменялся в пределах 400—530 а (табл. 19).

Таблица 19

Следует отметить, что быстрое действие катушки Петерсена и предупреждение повреждений изоляторов дают в результате относительно большое число замыканий на землю «по неизвестным причинам».
На рис. 77 представлен в виде графика анализ замыканий на землю в системе 34,5  кВ с резонансным заземлением и линиями на деревянных опорах, эксплуатируемой Висконсин Мичиган Пауэр Компани [Л. 3]. Анализ охватывает период в 4 года.


Рис. 77. Анализ замыканий на землю в системе 34,5  кВ Висконсин Мичиган Пауэр Компани (197 операций за 50 мес.; среднее число операций в месяц 3,9; средний период между операциями 7,8 дня; число операций на 100 км в год 11,2).
1— грозовые; 2— неизвестные; 3 — изоляция; 4 — сильный ветер; 5 — повреждение привода; 6 — конструктивные.

Прежде всего статистика замыканий на землю в системах, оборудованных дугогасящими устройствами (катушка Петерсена или трубчатые разрядники) будет отличаться от аналогичной статистики в системах, где замыкания устраняются отключением. Это обусловлено влиянием многократных разрядов молнии, которое в системах с заземленной нейтралью отсутствует, так как первое перекрытие приводит к отключению линии. В системах с резонансным заземлением нейтрали существует, кроме того, группа повторяющихся замыканий при качании проводов, прикосновении фазных проводов к сучьям деревьев и т. д.
В системах с резонансным заземлением интересно классифицировать зарегистрированные замыкания в соответствии с их продолжительностью или временем, требуемым для их самоликвидации. Сообщение по этому вопросу дано в § 10.4.1 гл. 2.
Опыт, накопленный в системе 34,5  кВ, упоминавшейся выше, представлен на рис. 78. В системе 110  кВ Байернверк анализ случаев, продолжавшихся дольше определенного периода, дал результаты, показанные в табл. 20.

Таблица 20
Замыкания длительностью порядка:

Анализ преходящих замыканий на землю в одной из систем 110  кВ с резонансным заземлением нейтрали был сделан X. Мейером. Период наблюдений охватывает 12 лет, в течение которых ток замыкания на землю возрос с 750 до 1 200 а. Протяженность сети, выбранной для статистической оценки, оставалась практически неизменной (возросла с 1 770 до 2 090 км, включая несколько двухцепных линий).

Рис. 78. Анализ продолжительности замыканий на землю в системе, рассмотренной на рис. 77. Висконсин Мичиган Пауэр Компани. (Наиболее длительное замыкание 6 ч 30 мин.)
1— мгновенные замыкания; 2—продолжительность замыканий до 5 мин; 3 — то же 5 — 30 мин; 4— то же 30 мин — 3 ч; 5 — то же более 3 ч.

Таблица 21

Рис. 79,а показывает распределение временных замыканий на землю в течение 24 ч суток; за начало отсчета времени принято время восхода солнца. На рис. 79,б отдельные случаи сгруппированы так, что они дают распределение по месяцам. Замыкания на землю в течение часа, предшествующего восходу солнца, и следующего часа показывают определенные сезонные изменения.
Далее, была сделана попытка использовать данные метеорологических станций. Интересное явление перекрытий на восходе солнца не объяснено, однако, по-видимому, оно происходит не под действием тумана самого по себе, а является следствием его испарения. Несколько (прямых наблюдений (подтвердили влияние местных источников влажности (влажная земля, лесистая местность). Некоторые интересные наблюдения были проведены в системе 66  кВ в Йоркшире [Л. 26]. Было обнаружено, что перекрытия ранним утром обусловлены ястребами, охотящимися в туманную погоду и, вероятно, привлекаемыми свистящим шумом, исходящим от влажного фарфора. Перекрытие начинается с влажного оперения птицы, которая благодаря большой скорости не сгорает и вырывается живой.



Рис. 80. Время перекрытий (кроме грозовых) относительно времени восхода солнца (системы 110 и 220  кВ).
Сплошная кривая — время восхода солнца на 7"30' восточной долготы от Гринвича; пунктирные кривые — 30 мин до и после восхода солнца (Рейнско-Вестфальская система).

Наличие максимума числа замыканий на землю в часы восхода солнца особенно хорошо иллюстрирует рис. 80, показывающий опыт Рейнско-Вестфальских систем 110 и 220  кВ.

В одной из систем, эксплуатируемых Викториа Фоллз и Трансвааль Пауэр Компани, 28% всех замыканий при ясной погоде произошло в часы, начиная с 6 и 7 ч утра [Л. 36]. В связи с этим типом замыканий не лишено интереса сообщение о наблюдениях в системе 110  кВ в Андах. Здесь в сети, расположенной на высоте 3 050 м над уровнем моря, можно было наблюдать регулярные перекрытия роговых разрядников именно в тот момент, когда лучи восходящего солнца начинали освещать дуги рогов.
Частота перекрытий должна в определенной степени зависеть от наличия градации уровней изоляции. Минимальный уровень изоляции определяется необходимостью избежать перекрытий при коммутационных перенапряжениях. Это в первую очередь относится к выбору расстояния между электродами простых стержневых промежутков. Экспериментальное исследование этого вопроса показало, что имеется достаточная свобода выбора разрядного напряжения стержневых промежутков, даже в условиях учащенных сильных гроз. Это может быть объяснено редкостью случаев больших коммутационных перенапряжений на подстанциях. Для систем низшего напряжения расстояние между электродами определяется конструктивными соображениями, необходимостью исключить возможность замыкания промежутка птицами и т. п. Для высших напряжений считается удовлетворительной величина пробивного напряжения, равная трехкратному нормальному фазному напряжению.
Для исследования поведения искровых промежутков с весьма малым расстоянием между электродами были проведены коммутационные испытания в системе 110  кВ с заземленной нейтралью в Луизиане.

Было найдено, что промежуток 28 см, соответствующий 1,7 нормального фазного напряжения, не пробивается при последовательно проведенных 45 выключениях. В системе 66  кВ с промежутками, установленными на 3,1-кратное значение нормального напряжения, в течение 1 года сработали 4 из 249 промежутков, установленных на подстанциях. Однако из этого не следует, что разрядное напряжение 3,1 Uф является наилучшим компромиссом между стремлениями улучшить защиту и уменьшить число дополнительных отключений.
В течение ряда лет напряжения пробоя стержневых промежутков, по-видимому, стабилизировались на величине 4,5—5-кратного нормального фазного напряжения, но имеется тенденция к снижению этой величины для распространения защитного действия на волны с крутым фронтом. Малая величина промежутка не внушает опасений в системах с дугогасящими катушками.