Генераторы
Проблема генераторов рассматривается с особым вниманием, когда они работают в высоковольтной системе, особенно если она содержит воздушным линии. Низкий коэффициент импульса генераторной изоляции увеличивает опасность повреждения от атмосферных перенапряжений, и защитные мероприятия совершенно необходимы. Поскольку генераторы весьма чувствительны к волнам атмосферных перенапряжений, набегающим с воздушных линий, часто опасаются повреждений генераторов, например при замыкании на землю одной фазы. Имеется мало оснований для таких опасений, так как пазовая изоляция генераторов особенно устойчива к пробою. Ее толщина увеличена, главным образом для уменьшения опасных напряженностей на выходе из паза. Не следует сомневаться в достаточной величине пробивной прочности изоляции, так как обычно на практике нейтрали генераторов заземляются через сопротивления и допускается временное смещение напряжения вплоть до линейного в некоторых случаях в течение длительного времени, необходимого для того, чтобы эксплуатационный персонал успел снять нагрузку с генератора (см. § 10.9 этой главы). При длительной работе с повышенным напряжением скорее следует опасаться теплового пробоя изоляции или ее старения, или постепенного развития поверхностного разряда. Мы не можем здесь дать полного анализа этой проблемы, но кривая коэффициента диэлектрических потерь катушек генератора (рис. 69,а), которая является типовой для шведской промышленности, показывает, что точка перегиба кривой tgδ лежит при величинах, много больших линейного напряжения. Эксперименты лидирующей американской фирмы [Л. 76] показали, что значение коэффициента потерь для миканитовой изоляции класса В при 25° С и полном линейном напряжении имеет величину порядка 5—8%. Точка перегиба кривой tgδ появляется при напряжении несколько выше линейного напряжения. Конечно, только часть обмотки вблизи выводов находится под полным напряжением при замыканиях на землю. Можно считать установленным, что генераторы различных конструкций хорошо выдерживают устойчивые замыкания на землю.
Интересен опыт работы некоторого числа европейских генераторов, снабжающих высоковольтные системы без промежуточных трансформаторов. Случайно первая из когда- либо примененных дугогасящих катушек (см. рис. 160) была установлена в нейтрали 11- кВ генератора. В дальнейшем многие генераторы в системах с напряжением вплоть до 30 кВ защищались от дуговых замыканий на землю с помощью дугогасящих катушек.
12.5. Прочее оборудование
а) Измерительные трансформаторы.
Что касается изоляции на землю, то трансформаторы тока защищаются так же, как распределительное устройство.
Трансформаторы напряжения подобно силовым трансформаторам могут быть защищены близко включенными грозовыми разрядниками. Независимо от способа заземления нейтрали системы большинство трехфазных трансформаторов напряжения и все группы однофазных трансформаторов напряжения проектируются для работы с непосредственным соединением их нейтрали с землей. Ступенчатая изоляция находит общее применение и в незаземленных и в заземленных системах. Если аварийное заземление случается на одном из проводов, то 80—100% напряжения системы приходится на обмотки неповрежденных фаз. Термическая устойчивость обычно не всегда достаточна для работы с устойчивым замыканием на землю. В нормальных симметричных условиях индукция ограничивается величиной порядка 7 000 гс, чтобы предотвратить неприятности, связанные с третьей гармоникой. При устойчивом замыкании на землю индукция возрастает до 12000 гс; при этом точность будет понижена. Можно сделать заключение, что выбор трансформаторов напряжения не зависит от способа заземления нейтрали системы.
Возможность применения трансформаторов на класс напряжения ниже может представлять интерес в системах, где такая тенденция проводится, однако такая возможность не всегда имеется.
б) Воздушные выключатели.
В выключателях изоляция относительно земли не является единственным фактором, определяющим размеры конструкции.
Функции разрыва цепи требуют определенных расстояний между контактами разомкнутого выключателя. При рассмотрении специальных случаев сочетания качаний и несимметричных режимов (например, разрыв двух· фаз в линии связи между двумя системами с изолированными нейтралями, сопровождающийся замыканием на землю одной из отключенных фаз) напряжение между контактами достигает фазного низкочастотного испытательного напряжения. Расстояние между контактами разомкнутого промежутка, как правило, на 10% больше, чем изоляционные расстояния для изоляторов. Следовательно, могут иметь место крайние условия, возможно несколько искусственные, при которых запас прочности изоляции для систем с изолированной нейтралью будет заметно меньше, чем для систем с глухим заземлением нейтрали. Вместе с тем, по всей вероятности [Л. 64], существующие расстояния между контактами в разомкнутом состоянии не должны быть уменьшены, что находится в соответствии с предложением о координации уровней изоляции распределительных устройств вплоть до 161 кВ с характеристиками 100%-ных грозовых разрядников, даже для систем с глухо заземленной нейтралью.
в) Конденсаторные проходные изоляторы.
При проектировании конденсаторных проходных изоляторов необходимо обращать внимание не только на испытательное напряжение, но и на величину диэлектрических потерь. То, что это действительно необходимо, даже для наиболее высоких номинальных напряжений, ясно видно из рис. 69,б. Длительная работа с заземленной фазой может оказаться опасной для таких изоляторов, если точка перегиба в кривой tg δ соответствует относительно небольшому напряжению. Однако, учитывая редкое возникновение и ограниченную длительность режимов работы с повышенным напряжением, конденсаторные проходные изоляторы могут все же удовлетворять эксплуатационным требованиям.
г) Кабели.
Стандарты на испытания кабелей в различных странах несколько различаются. В Германии, где преобладает резонансное заземление, принято испытательное напряжение 2Еф+1 кВ в течение 15 мин для трехфазных кабелей (между жилой и оболочкой) и 2,5 Еф +1 кВ в течение 20 мин для кабелей типа Н. Эти испытательные напряжения являются основой уровней изоляции.
Для напряжений до 15 кВ все же наиболее широко применяются кабели с поясной изоляцией. Фазная изоляция каждой жилы часто имеет большую толщину, чем поясная изоляция, которая расположена в области пониженных напряженностей поля. Обычно прочность изоляции между жилой и оболочкой сравнима с прочностью изоляции между жилами.
Для напряжений 15—35 кВ преимущественно применяются трехфазные кабели типа Н. Электрическое поле этих кабелей является более благоприятным, и толщина изоляции меньше, чем в кабелях с поясной изоляцией. То же можно сказать и об однофазных кабелях типа Н.
