Грозовые импульсы

Лекция 6. Характеристики импульсных напряжений и токов.

В процессе эксплуатации аппаратов высокого напряжения (АВН) они, кроме воздействия переменных или высоких постоянных напряжений, подвержены влиянию импульсных ВН. Последние возникают при коммутациях оборудования (коммутационные перенапряжения) или при воздействии ударов молний (грозовые перенапряжения). Амплитуда импульсных ВН во много раз превышает номинальное напряжение, при котором работают АВН и называются перенапряжениями. Для обеспечения надежности работы АВН в условиях реальной эксплуатации оборудование должно пройти испытания на устойчивость к этим видам перенапряжений. Испытания АВН проводятся в специальных высоковольтных лабораториях и залах, оснащенных установками (генераторами) импульсных напряжений, которые генерируют грозовые и коммутационные импульсы. По своей природе как грозовые, так и коммутационные импульсы имеют различную форму, амплитуду и длительность. Для воспроизведения результатов опытов в различных лабораториях и сопоставления их с реальными импульсными перенапряжениями были введены стандартные характеристики импульсов. Импульсы, которыми испытывается АВН, называют испытательными импульсами.

На рис.3.1 представлены формы грозовых апериодических испытательных импульсов в соответствии с требованиями МЭК [1] и ГОСТ [18].

Одна из основных характеристик импульсного напряжения – амплитуда импульса (испытательное напряжение), т.е. максимальное значение напряжения в импульсе. На рис.3.1 оно принято за единицу. Часто на гладкую кривую рис.3-1 накладываются высокочастотные колебания переходного процесса. При наличии вблизи максимума импульса наложенных колебаний или одиночных выбросов за значение испытательного напряжения принимают: а) максимальное значение средней кривой, если частота колебаний выше 500 кГц (рис.3.2в) или длительность выброса t £ 1 мкс (рис.3.2а);

б) максимальное значение импульса, если частота колебаний ниже 500 кГц (рис.3.2, г) или длительность выброса t > 1 мкс (рис.3.2,б). Амплитуда колебаний D (рис.3-2) не должна составлять более 5% максимального значения, в том числе и при частоте колебаний менее 500 кГц. При проведении испытаний АВН максимальное напряжение зависит от класса напряжения и вида испытываемого оборудования. Оно меняется от нескольких десятков киловольт для оборудования класса 3 кВ до мегавольт для сверхвысоковольтного оборудования. Некоторые испытательные импульсные напряжения приведены в таблице П?. В соответствии ГОСТ [18] максимальное напряжение не должно отличаться от табличного значения более чем на ± 3%.

Следующей важной характеристикой является форма импульса. Она характеризуется длительностью фронта импульса T ₁ и длительностью импульса T ₂. Длительность фронта импульса определяется следующим образом: а) на зависимости напряжения импульса от времени находятся точки 2 и 3, соответствующие значениям напряжения 30% и 90% от максимального. Точка 2 выбрана потому, что в начале импульса имеются искажения, вызванные помехами либо в измерительных цепях, либо в разрядной цепи генератора.

б) через точки 2 и 3 (рис.3.1) проводится прямая и находятся точки её пересечения с осью абсцисс (точка O ₁- условное начало импульса) и прямой, параллельной оси абсцисс, проходящей через точку максимального напряжения (точка 4); в) находится интервал времени t ₂₃;

г) длительность фронта импульса T ₁ находится умножением времени t ₂₃ на 1,67. Коэффициент 1,67 получается из решения треугольника рис.3.1,а.

Стандартный грозовой импульс имеет T ₁ = 1,2 ± 0,36 мкс [1,18].

За длительность импульса принимается интервал времени между условным началом импульса и точкой 6, соответствующей амплитуде 50% от максимального значения (напряжение в точке 5). Стандартный грозовой импульс имеет T ₂ = 50 ± 10мкс [1,18]. Условное обозначение полного стандартного грозового импульса 1,2/50.

Кроме полных импульсов применяются также срезанные импульсы (рис.3.1,б, в). Срезанные импульсы напряжения возникают, в основном, при грозовых перекрытиях наружной изоляции или при срабатывании разрядников и защитных стержневых промежутков. Для срезанных импульсов вводится дополнительная характеристика — момент среза (пробоя) Т _с, определяемый пересечением прямой, проведенной через точки 7 и 8 и кривой полного импульса, а также длительность среза, равная 1,67 интервала времени между точками 7 и 8 [188]. Однако длительность среза, которая обычно определяется минимальными размерами петли срезающей цепи, находится с большими погрешностями, и поэтому она редко используется в качестве характеристики импульса. Наиболее часто нормируемый момент среза отстоит от точки О ₁ на 2 ¸ 5 мкс. Допускается применять апериодические импульсы с наложенными колебаниями и единичными выбросами напряжения при условии, что максимальное отклонение напряжения D от средней кривой не превышает вблизи максимума импульса 5% от максимального значения.

Дата добавления: 2014-01-07