4. Статистическая методика выбора воздушных промежутков на подстанции при коммутационных перенапряжениях
При трехфазных коммутациях каждый переходный процесс характеризуется фазными перенапряжениями U1, U2, U3, которые воздействуют на заданную изоляционную систему, состоящую из 6 или более воздушных промежутков (3 или более между каждой фазой и землей и заземленными объектами и 3 междуфазных: между проводами ошиновки, экранами аппаратов и другими элементами соседних фаз). В результате задача о координации электрических воздействий с электрической прочностью сложной изоляционной системы значительно усложняется и требует как соответствующей статистической обработки воздействий, так и получения разрядных характеристик этой системы при различных соотношениях между фазными перенапряжениями. С целью выявления наиболее важных факторов, влияющих на электрическую прочность воздушной изоляции между элементами двух соседних фаз, имеющиеся в литературе [2, 104, 105, 107, 108, 110, 111, 114, 119] опытные данные были предварительно обобщены в зависимости от следующих параметров: амплитуд перенапряжений отрицательной (U2) и положительной (U1) полярности; Δt — сдвига во времени между амплитудами импульсов, приложенных к элементам соседних фаз, длительности фронтов этих импульсов. Анализ опытных данных показал, что для правильного воспроизведения максимума междуфазного перенапряжения, представляющего собой разность мгновенных значений фазных перенапряжений, испытание систем следует проводить волнами противоположной полярности с амплитудами, равными мгновенным значениям фазных перенапряжений при Δt=0. Допустимость такого подхода подтверждается отсутствием разницы между разрядными напряжениями одного и того же промежутка при приложении импульсов, сдвинутых и не сдвинутых по фазе, когда соотношение перенапряжений на электродах в момент разряда одно и то же.
Для выбора уровней фазной и междуфазной изоляции в трехфазной системе необходимо каждый переходный процесс (рис. 9-8) характеризовать максимальной, средней и минимальной кратностями перенапряжений фаза — фаза (kф-ф мах, kф-ф med, kф-ф min), соответствующими моментам времени
t1, t2 и t3, и максимальной, средней и минимальной кратностями перенапряжений фаза — земля соответствующими моментам времени t'1, t'2 и t'3. В общем случае, когда электрическая прочность изоляционной системы существенно зависит от отношения фазных перенапряжений, необходимо дополнительно иметь: кратности междуфазных перенапряжений (kф-ф мах, kф-ф med, kф-ф min) в зависимости от отношения kф-/kф+ в моменты времени t1 ,t2 и t3 (где kф- и kф-+— мгновенные значения фазных перенапряжений, образующие междуфазное перенапряжение; при этом кратности kф-+ приписывается большее мгновенное значение); кратности междуфазных перенапряжений, представляющие собой разность максимальной, средней и минимальной кратности перенапряжений фаза — земля (kф mах, kф med, kф min) и мгновенного значения другого фазного перенапряжения, в зависимости от отношения kф--/kф-+ в моменты времени f'1, t’2, t'3.
Поэтому необходимо одну и ту же систему электродов, состоящую из фазных и междуфазных промежутков, испытать двумя воздействиями: максимальным, средним и минимальным междуфазным перенапряжением, т. е. разностью амплитуд положительной и отрицательной полярности, равных мгновенным значениям фазных перенапряжений в моменты возникновения максимальных междуфазных t1, t2, t3; междуфазным перенапряжением — разностью максимального, среднего и минимального фазного и мгновенного значения перенапряжения противоположной полярности соседней фазы в моменты возникновения максимальных фазных t'1, t'2, t'3.
Из каждой группы воздействий — максимального междуфазного (t1, t2, t3) и междуфазного (t'1, t'2, t'3), в конечном счете, нужно выбрать одну тройку междуфазных напряжений, которой соответствует более низкое разрядное напряжение системы, с тем чтобы получить незаниженных оценки вероятности перекрытия воздушной изоляции таких систем. В ряде случаев расчетное воздействие можно указать заранее без проведения предварительных расчетов. Обычно воздушные промежутки от ошиновки, экранов аппаратов до земли значительно превосходят промежутки между фазами, в результате чего перекрываются только междуфазные промежутки; в этом случае не обнаруживается зависимость разрядного напряжения от отношения напряжений на соседних фазах, а за расчетное воздействие следует принять междуфазные кратности перенапряжений (kф-ф мах, kф-ф med, kф-ф min) в каждой коммутации. Такой подход корректен при выборе воздушных промежутков на подстанциях до 220 кВ, а также на подстанциях 330—500 кВ при глубоком ограничении междуфазных перенапряжений.
Для подстанций СВН и УВН, когда разрядные напряжения воздушной изоляции между фазами сильно зависят от отношения фазных напряжений, нужно рассмотреть оба воздействия и выбрать из них то, которое обеспечит не заниженные оценки вероятности перекрытия воздушных промежутков. В результате такого выбора в каждой коммутации имеем тройку междуфазных кратностей, каждая из которых характеризуется своим отношением
При горизонтальном и вертикальном расположении фаз над землей, когда один из междуфазных промежутков равен сумме двух других, достаточно характеризовать каждый переходный процесс двумя между фазными перенапряжениями
(kф-ф 1=kф-ф мах, kф-ф 2=kф-ф med) воздействующими на разноименные, но одинаковые по длине промежутки.
