1. Уровень напряжений
Уровень перенапряжений, воздействующих на зажимы электрооборудования высокого напряжения, в большинстве случаев определяется защитным уровнем разрядников. При разработке первого отечественного стандарта, учитывающего воздействие на электрооборудование грозовых перенапряжений — ГОСТ 1516—60 «Трансформаторы, аппараты и изоляторы высокого напряжения. Нормы и методы испытания электрической прочности изоляции» — в качестве защитного уровня принимались защитные характеристики стандартных грозовых вентильных разрядников — их остающееся импульсное напряжение и пробивное напряжение частотой 50 Гц.
ГОСТ 1516—68 того же названия расширил область распространения требований к изоляции на электрооборудование классов напряжения 330 и 500 кВ и значительно снизил (~ на 20 %) по сравнению с ГОСТ 1516— 60 требования к испытательным напряжениям силовых трансформаторов на напряжения 150 и 220 кВ. Это потребовало внедрения нового типа магнитовентильных разрядников. Характеристики вентильных разрядников, на базе которых установлены нормы в ГОСТ 1516—68, приведены в таблице 18.1 П (все таблицы вынесены в приложение к главе).
При введении ГОСТ 1516.1—76 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 500 кВ. Требования к электрической прочности изоляции» для оборудования сверхвысокого напряжения установлены испытания коммутационным импульсом; значение испытательного напряжения этого импульса определялось защитным уровнем при воздействии внутренних перенапряжений и пробивным (с/пр) или остающимся (U0CJ) напряжением на защитном устройстве (разряднике или ограничителе перенапряжений) при токе координации.
Используемое для координации изоляции остающееся напряжение представляет собой максимальное значение напряжения, возникающею на зажимах разрядника (ограничителя перенапряжений) при приложении к нему определенного импульса тока. Максимальное значение этого импульса выбрано с учетом возможных перенапряжений на линии электропередачи данного напряжения, условий набегания импульсных волн на подстанцию и т. д. Например, для ряда классов высокою напряжения в качестве защитного импульсного уровня при грозовых перенапряжениях принято остающееся напряжение при волне тока 10/20 мкс с максимальным значением 5 кА, а для классов сверхвысокого напряжения — до 10 кА.
Грозовые перенапряжения на зажимах электрооборудования превышают остающееся напряжение разрядника из-за удаления его от электрооборудования. На остающееся напряжение накладываются обусловленные этим удалением колебания, как правило, значительные. Для обеспечения в допустимых пределах превышения перенапряжений на зажимах электрооборудования над его остающимся напряжением в «Правилах устройства электроустановок» устанавливаются предельные расстояния между защищаемым электрооборудованием и защитным аппаратом, выбранные с учетом уровня изоляции электрооборудования. В соответствии с этим основой для определения необходимого уровня изоляции электрооборудования, скоординированного с грозовыми перенапряжениями, являются «расчетные» перенапряжения, амплитуда которых выше остающегося напряжения разрядника. Расчетные грозевые перенапряжения условно представляются в виде стандартных полной и срезанной импульсных волн. Максимальное значение первой на 10% (или несколько больше) превышает остающееся напряжение при импульсном токе, принятом при координации изоляции, максимальное значение расчетной срезанной волны на 20—25% больше, чем полной.
Принятие в качестве расчетного воздействия не только полной, но также срезанной импульсной волны вызвано необходимостью учитывать возможность крутого среза волн грозовых перенапряжений на случайно ослабленном элементе изоляции подстанции, а также в случае применения трубчатых разрядников или простых защитных искровых промежутков. Учтено также, что изменение напряжения, столь же быстрое, как при крутом срезе импульсов, происходит при повторном зажигании дуги в выключателях.
Введение срезанной волны с крутым спадом напряжения в число расчетных воздействий имеет большое значение для внутренней изоляции трансформаторов (силовых и напряжения) и реакторов. При крутом срезе импульса между элементами обмоток трансформаторов и реакторов — катушками, слоями витков и т. д. — могут возникнуть значительно более сильные воздействия, чем при полной волне той же амплитуды. В ГОСТ 1516.3—96 «Электрооборудование переменною тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции» испытание срезанным грозовым импульсом нормировано только для электрооборудования с обмотками.
