14. Выводы
Грозовые перенапряжения представляют опасность для всего электрического оборудования в сети СН. Однако, ограничители перенапряжений обеспечивают надежную защиту от чрезмерных перенапряжений. Чем ближе ограничитель к электрическому оборудованию, тем лучше защита.
При определении Uc ограничителя должны рассматриваться два, противоречащих друг другу, требования. С одной стороны, Uc должно быть так мало, насколько это возможно, чтобы ограничитель мог ограничивать перенапряжение к самым низким возможными значениям. С другой стороны, Uc должен выбираться достаточно высокого значения, чтобы позволить ограничителю выполнить требования рабочих условий сети. Современные МО ограничители без искровых промежутков выполняют эти требования и обеспечивают достаточную защиту от перенапряжений, а также, одновременно обеспечивают безопасную работу сети.
При нарушении нормальных эксплуатационных режимов, например, когда в системе имеют место системные перекрытия, все параллельные ограничители в сети перегружаются одинаково. Если используются металлоксидные ограничители, может быть выделен отдельный ограничитель, который будет пробит первым, раньше всех остальных. Для примера, ограничитель внутренней установки в здании подстанции выбран с Uc приблизительно на 10 % большим, чем ограничитель наружной установки. Как только возникнет перенапряжение вследствие нарушения нормального эксплуатационного режима, наружный ограничитель будет перекрыт первым, тем самым ограничивая перенапряжение и предотвращая дугу внутри здания подстанции.
Подобная ситуация может возникнуть при очень высоких кратковременных перенапряжениях, нечасто ожидаемых в сетях СН и происходящих крайне редко. Чтобы избежать перекрытия ограничителей даже в этом редком случае, необходимо выбирать Uc на 15 % выше.
Такие ограничители должны быть использованы в электрическом оборудовании. Недостаток здесь в том, что защита от перенапряжений становится на 15% хуже. Использование нескольких параллельных ограничителей предотвратило бы это, хотя среди электрического оборудования очень часто слишком мало пространства.
Приемлемое решение проблемы обеспечивает установка двух ограничителей. Один - с увеличенным на 15 % Uc - устанавливается на электрическом оборудовании, и второй, с более низким Uc, помещается на некотором расстоянии. Таким образом, два металлоксидных ограничителя подключены параллельно в каждой фазе. Если происходит грозовое перенапряжение, оба будут проводящими и вместе обеспечат тот же уровень ограничения для электрического оборудования, который был бы возможен с отдельно установленным ограничителем с более низким Uc. В течение вышеупомянутого очень высокого кратковременного перенапряжения будут перегружены только ограничители, отдаленные от электрического оборудования. Поэтому, результирующее перекрытие не повредит оборудование. Кроме того, можно рисковать последующим перерывом в работе, так как подобная перегрузка происходит очень редко.
При монтаже ограничителя должны тщательно соблюдаться два требования. Оба одинаково важны для достижения наилучшего возможного уровня ограничения. Линия, подверженная опасности удара молнии, должна быть сначала подведена к высоковольтному выводу ограничителя, и только после этого - к оборудованию, которое нужно защитить. Кратчайшее расстояние между высоковольтным выводом ограничителя и оборудованием также важно, но не является определяющим.
Кроме этого, гальваническая связь между заземляемой стороной ограничителя и землей электрического оборудования должна быть по возможности короче. Это расстояние должно быть до 2 метров для линий с заземленными траверсами. Расстояние для линий на деревянных опорах должно быть короче, чем:
1 метр для Um < 24кВ; 0.6 метра для U > 24 кВ.
Если это невозможно, траверсы 3-х последних опор перед подстанцией или электрическим оборудованием должны быть заземлены, или на первой опоре перед подстанцией должны быть установлены другие комплекты ограничителей. В этом случае предельная длина заземляющей связи составляет 2 метра. Связь ограничителя с кабелем должна быть по возможности короче.
Список используемых обозначений
а............... длина провода
BIL.......... Основной Уровень Импульсной Прочности Изоляции (Basic
Impulse Insulation Level)
b............... длина провода
С.............. емкость
СЕ.................. коэффициент короткого замыкания на землю, СЕ xllra /V3 - мак
симальное фазное напряжение при замыкании на землю
d............... длина участка воздушной линии на подходе к подстанции
Е.............. энергия, поглощенная ограничителем, в кДж или в кДж/кВ Uc
Ес................... энергия разряда, поглощенная ограничителем
I............... импульс тока большой продолжительности (ТаблицаЗ)
1п.................... номинальный ток разряда
Ik.................... ток короткого замыкания при частоте 50 Гц
Iref................... опорный ток
i................ пиковое значение тока молнии
i(t)............ временная функция тока молнии
К.............. коэффициент, учитывающий сглаживающее влияние короны на
величину перенапряжения на линии
L.............. индуктивность линейного заградителя
L.............. защитное расстояние ограничителя
Ц.............. длина кабеля
MCOV Uc.... максимально длительное рабочее напряжение
Р............... потери мощности в ограничителе при Uc
у. е........... условная единица, 1 у. е. = л/2 xUm/V3 - условная единица
Q.............. тепловой поток от активных частей ограничителя наружу (охлаждение)
S............... наибольшая крутизна нарастания напряжения
S(t)........... временная функция крутизны нарастания напряжения
S0.................... крутизна грозового перенапряжения в точке удара молнии
Ограничители напряжения. Правила выбора. 49
Sk.............................. трехфазная реактивная мощность конденсаторной батареи
Т.................... UTOV=Tx Uc - устойчивость против кратковременных перенап
ряжений
Т.................... температура
t...................... время
ts................................ интервал времени
U.................... пиковое значение набегающей волны перенапряжения
Uc............................ максимально длительное рабочее напряжение на ограничителе
UE............................. наибольшее перенапряжение в конце разомкнутой линии
Um............................. наибольшее линейное напряжение
Up................. уровень ограничения перенапряжения ограничителя при 1п
Ur............................ номинальное напряжение
Uref.......................... опорное напряжение
UT............................. перенапряжение на трансформаторе
UTOV......................... перенапряжение промышленной частоты ограниченной продолжительности
u(t)............... временная функция грозового перенапряжения
v.................... v=300 м/ps скорость набегающей волны
Z.................... Z=300...450 Ом - волновое сопротивление провода распредели
тельной линии
Zk............................. Zk= 20...60 Ом - волновое сопротивление жилы кабеля
$£................. коэффициент сброса нагрузки генератора
W................... W=314 1/с - круговая частота при промышленной частоте 50Гц
Список использованной литературы
[I] IEC Publication 99-1 А (1965): Recommendations for
lightning arresters, Part 1: Non-linear resistor type arresters.
[2] R. Rudolph und A. Mayer: Uberspannungsschutz von
Mittelspannungskabeln. Bull. SEV/VSE 76 (1984) 23, S. 204 -208.
[3] R. Rudolph: Bemessung, Prufung und Einsatz von Metalloxid-Ableiterm. Bull. SEV/VSE 76 (1984) 23, S. 1407 - 1412.
[4] A. Mayer und R. Rudolph: Funkenstreckenlose Uberspannungsableiter ermoglishen optimalen Uberspannungsschutz. Brown Boweri Technik 72 (1985) 12, S. 576-585.
[5] H. R. Bracher und A.Mayer: Metalloxid-Uberspannungsableiter im Mittelspannungsnetz. Bull. SEV/VSE 80 (1989) 9, S. 521-526.
[6] lEC-Publication 99-4 (1991): Surge arresters, Part 4: Metal-oxide surge arresters without gaps for a. c. systems.
[7] ANSI/IEEE Publication C62.11-1987: IEEE Standard for Metal-Oxide Surge Arresters for AS Power Circuits.
[8] R. Rudolph: ZnO-Ableiter - Eine Alternative zu
konventionelen Ableltern. Elektrotechnik und Maschinenbau 5 (1983), S. 195-200.
[9] IEC Publication 71-1 (1976): Insulation coordination, Part 1.
[10] IEC Publication 71-2 (1976): Insulation coordination, Part 2: Application Guide.
[II] G. Balzer und К. Н. Week: Isolationskoordination von
gasisolierten Schaltanlagen. ETG-Fachbericht 32 (1990), S. 71-
89.
[12] VDEW Storungs- und Schadenstatistik 1990. Verlags- und Wirtschaftsgesselchait der Elektrizitatswerke m. b. H.
[13] A. J. Eriksson et al.: Guide to procedures for estimating the
lightning perfomance of transmission lines. Report of WG 01 of CIGRE Study Committee 33, Oct. 1991.
[14] K. Berger: Methoden und Resultate der Blitzforchung auf dem Monte San Salvadore bei Lugano in den Jahren 1963-1971. Bull. SEV/VSE 63 (1972) 24, S. 1403-1422.
[15] Surge arresters application guide. IEC 37 (Sec) 85, Jan. 1992.
[16] R. В. Anderson und A. J. Eriksson: Lightning parameters for engineering application. Electra, 69 (1980), S. 65-102.
[17] A. J. Eriksson et al.: A study of lightning stresses on metal oxide surge arresters. CIGRE paper 33-08 (1986).
[18] M. Cristoffel: Der Einfluss von Kabelstrecken auf die
Uberspannungsvorgange in Ubertragungssystemen mittlerer und hoher Spannungen. Brown Boveri Mitt. 51 (1964) 6, S. 369-376.
[19] A. Braun: Schirmspannungen Shirmverluste bei
Mittelspannungs-VPEKabeln. Elektrizitatswirtschaft 88 (1989) 26, S. 1898-1906.
[20] M. Darveniza und D. R. Mercer: Lightning protection on pole mounted transformers. IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 4, No. 2, April 1989, S. 1087-1093.
[21] G. Balzer: Scaltvorgange in Mittelspannungsnetzen und deren Berucksichtigung bei der Planung. Brown Boweri Technik, 73 (1983) 5, S. 270-278
