Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Опишите возможные источники электромагнитных воздействий и их влияния, находящиеся вблизи подстанции высокого напряжения

Коммутации выключателями и разъеди­нителями высокого напряжения на электростанциях и подстанциях вы­зывают электромагнитные помехи вслед­ствие резкого изменения напряжения ΔU на шинах ВН распределительного устройства подстанции или станции. Первоначальное (амплитудное) значе­ние тока пропорционально отношению AU к волновому сопротивлению первичной це­пи. Следовательно, можно ожидать, что ам­плитуда тока примерно пропорциональна напряжению системы. Время изменения напряжения сильно зависит от расстояния между контактами выключателя ВН и может варьироваться от нескольких наносекунд для подстанции с элегазовой изоляцией до нескольких десят­ков или даже сотен наносекунд для под­станций и станций с ОРУ. Коммутации с разъединителями харак­теризуются многократными (до 5000 и бо­лее) повторными зажиганиями дуги. Время коммутации зависит от типа разъединителя и составляет от десятков миллисекунд до нескольких секунд. Крутизна фронта импульсов тока и на­пряжения зависит от скорости изменениянапряжения, а частота колебаний зависит от характеристик первичной цепи и может составлять от десятков килогерц до единиц мегагерц для подстанций и станций с ОРУ и до десятков мегагерц для подстанций с элегазовой изоляцией.

Колебательные затухающие импульсы тока и напряжения могут распространяться по шинам распределительного устройства и создавать электрические и магнитные поля. Напряженность магнит­ного поля прямо пропорциональна току в шинопроводе. Напряженность магнитного поля аналогично значению тока в течение нескольких микросекунд уменьшается до нуля, в то время как напряженность элект­рического поля, зависящая от заряда шино- провода, достигает некоторого установив­шегося значения.Отличия переходных процессов на под­станции с элегазовой изоляцией от процес­сов на подстанции с воздушной изоляцией:

· основная частота колебаний переход­ного процесса на подстанции с элегазовой изоляцией, по крайней мере, в 10 раз выше;

· максимальные напряженности элект­рических и магнитных полей на подстанции с элегазовой изоляцией несколько ниже;

· постоянная времени затухания коле­баний напряжения на подстанции с элега­зовой изоляцией меньше;

· напряженность электрического поля на подстанции с элегазовой изоляцией за небольшой промежуток времени снижается до нуля.

Пробой электрической изоляции (КЗ на землю) или срабатывание разрядников при­водит к снижению потенциала токоведущих частей установки ВН, что, в свою очередь, вызывает переходный процесс, подобно то­му, как это происходит при коммутацион­ных операциях. Ток КЗ, протекающий по за­земляющему устройству установки, вызы­вает повышение его потенциала, содержа­щего высокую и промышленную частоты колебаний.

Срабатывание искровых разрядников менее опасно, чем пробой изоляции, из-за меньшего напряжения перекрытия и уда­ленного положения этих устройств.

Зажигание дуги в вентильном разрядни­ке вызывает, подобно искровому разрядни­ку, появление переходных процессов высо­кой частоты. Максимальные значения пара­метров переходного процесса ниже вслед­ствие ограничивающего действия остаточ­ного напряжения на нелинейном резисторе разрядника. Наличие нелинейного резис­тора предотвращает появление больших токов замыкания на землю промышленной частоты.

Срабатывание ОПН не приводит к появ­лению высокочастотных переходных про­цессов в сети, так как переход ОПН из практически непроводящего состояния в проводящее происходит плавно. При коммутациях выключате­лями возникают помехи в виде нескольких импульсов.

Максимальное значение импульсных помех на обследованных объектах состави­ло от десятков вольт до нескольких кило­вольт, а длительность импульсов — от еди­ниц до десятков микросекунд.

Чем ближе проходит трасса кабелей ав­томатизированной системы технологиче­ского управления к шинам высокого напря­жения, тем выше уровень помехДля кабелей, проложенных в кабельном канале в земле ниже контура заземления, уровень помех снижается в сотни раз по отношению к уровню помех в контрольном кабеле на по­верхности земли.

Силовое оборудование подстанций и станций (шины, силовые кабели, реакторы, трансформаторы и т.д.), находящееся под напряжением, создает вокруг себя электри­ческие и магнитные поля промышленной частоты.

Напряженности этих полей зависят от класса напряжения и тока в силовом обо­рудовании, а кроме того, и от простран­ственного положения проводников с током (в частности, от высоты проводников над поверхностью земли, междуфазного рас­стояния. последовательности фаз и числа цепей).

. Магнитные и электрические поля промышленной частоты (а также гармониче­ские составляющие низкой частоты) могут оказывать неблагоприятное влияние на ав­томатические и автоматизированные систе­мы технологического управления электро­техническими объектами из-за низкочастот­ных наводок в цепях сигнализации и управ­ления, измерительных цепях, воздействуя непосредственно на терминалы микропро­цессорных устройств и на мониторы ком­пьютеров

При ударе молнии в объект возможны следующие воздействия тока молнии:

- полевые наводки на контрольных кабелях и воздействие им­пульсных магнитных полей на оборудование;

-термическое воздействие тока молнии на заземляющие провод­ники, оболочки и экраны кабелей;

- обратные перекрытия с земли на кабели.

Определение уровней полевых помех, наводимых в кабелях, выполняют расчетным путем.

Параметры тока молнии для расчета выбираются в соответ­ствии с рекомендациями МЭК 1312-1:

При расчетах распределения потенциала принимают макси­мальное значение импульса тока =100 кА, длительность фронта импульса =10 мкс; при расчетах наведенных напряжений на ка­белях - =25 кА, =0,25 мкс.

Полевые наводки можно предварительно оценить по мощнос­ти излучения источника наводки. Используем выражение для мощности излучения дипольных антенн

,

где - амплитуда тока, - длина антенны, - круговая частота изменения тока, - электрическая постоянная, с - скорость света.

Для тока молнии эквивалентную частоту можно определить как

,

где - время нарастания тока молнии.

Положим, что = 100 м, а параметры импульса тока молнии соот­ветствуют нормативам МЭК. Тогда для импульса тока положительной молнии (100 кА, 10/350 мкс) имеем мощность = 2.8 10⁷ Вт, а для последующего импульса (25 кА, 0,25/100 мкс) Р = 10¹⁰ Вт. При расчете полевых наводок импульс тока положительной молнии можно не рассматривать.

Для открытых распределительных устройств определяют на­пряжения, наводимые в кабелях вторичной коммутации при уда­рах молнии в молниеотводы, расположенные вблизи трасс про­кладки кабелей. Для зданий и сооружений определяют напряже­ния, наводимые в кабелях при протекании тока молнии по токоотводам молниеприемника здания.

Помехи, создаваемые токами КЗ. Высокочастотные процессы, вызванные токами КЗ, аналогичны процессам при коммутациях. Однофазное КЗ на землю вызывает быстрое изменение напряжения на шинах с такой же амплитудой, что и при коммутациях.

Основное отличие низкочастотного КЗ состоит в протекании тока частотой 50/60 Гц по оборудованию высокого напряжения, контуру заземления и иногда экранам кабе­лей (если прокладки шин и заземлителя про­ложены недостаточно часто). В свою оче­редь эти токи наводят помехи в проводах посредством индуктивной связи или через общее сопротивление.

При токе КЗ 50 кА на обычных ПС в кабелях могут наводиться напряжения до 500 В. Однако если контур заземления и прокладка кабелей на ПС выполнены над­лежащим образом, то наведенные напря­жения не превышают 200 В.

Главной проблемой на ПС остается ком­пенсация воздействий на выходящие за пределы ПС кабели повышения потенциала заземлителя при протекании через контур тока КЗ.

При протекании по заземляющему уст­ройству тока КЗ на землю происходит повышение его потенциала (и потенциала близлежащей почвы).

Как правило, ток I меньше тока КЗ I_к,

который представляет собой сумму следу­ющих составляющих:

1_а — ток нулевой последовательности трансформаторов ПС;

1_Ь — ток ВЛ без молниезашитных тро­сов;

1_С — ток ВЛ с молниезащитньши тро­сами;

I_d — ток силовых кабелей.

Ток в земле 1₃ не включает в себя состав­ляющие, возвращающиеся к своим источни­кам по шинам заземления.

Для определения тока I₃ можно исполь­зовать следующее выражение:

где R_c и R_d — сопротивления шин заземле­ния и экранов (оболочки, брони) силовых кабелей; (ωL_c и ωL_d — индуктивные сопро­тивления различных цепей с возвратом тока через землю; ωМ_с — удельное сопро­тивление взаимоиндукции между конту­ром, образованным заземляющим провод­ником и землей, и контуром, образованным замкнутой на землю линией и землей.Для экранированных кабелей с зазем­ленными на обоих концах экранами, наве­денные напряжения V будут уменьшены на коэффициент ослабления помехи:

где R — сопротивление экрана; R_з — сопро­тивление заземлителя ПС; R₃' — сопротив­ление заземлителя ПС на удаленном конце (допускается, что оно не подвержено воз­действию тока КЗ); ωL, — реактивное сопро­тивление контура экран/земля.

С другой стороны, наличие связи между заземлителями обеих подстанций предпо­лагает наличие тока I_с, протекающего по экрану кабеля, и выноса потенциала зазем­лителя на удаленный конец кабеля:

где и_з — новый потенциал заземлителя; и'_з — потенциал заземлителя удаленной

подстанции.

Рекомендуется проверять, в частности при небольших расстояниях между ПС, превышают ли эти токи и напряжения допустимый уровень, и существует ли вероятность насыщения экранов.

Повышение потенциала заземлителя, вызванное протеканием тока однофазного КЗ, может иногда превышать 5 кВ, приводя к появлению перенапряжений в недоста­точно защищенных цепях.

Более того, если параллельно воздуш­ной ВЛ или силовому кабелю на протяже­нии значительного расстояния проложен кабель связи, то протекающий ток КЗ будет оказывать на него влияние посредством индуктивной связи. Вызванные таким образом синфазные перенапряжения могут достигать нескольких киловольт и опреде­ляться множеством различных факторов, среди которых находятся амплитуда тока КЗ, длина пути совместной прокладки, рас­стояние между источником и приемником помех и разделение токов между землей и молниезащитными тросами или оболочкой и броней силового кабеля.