- •Изоляция и перенапряжения Краткий курс лекций
- •Перенапряжения
- •1.Общие понятия и определения
- •2.Атмосферные перенапряжения а. Молния, как источник перенапряжения.
- •Б) Защита от прямых ударов молнии.
- •В) Индуктированные атмосферные перенапряжения
- •Г) Грозозащитные заземления.
- •3. Волновые процессы в линии
- •3.1. Движение электромагнитной волны вдоль проводов.
- •3.2. Отражение и преломление волн
- •3.3. Многократные отражения
- •3.4 Затухание и искажение волны
- •3.5. Схемы замещения
- •4. Внутренние перенапряжения
- •4.1. Перенапряжения при отключении линии на холостом ходу.
- •4.2. Отключение батарей конденсаторов.
- •4.2. Перенапряжения при отключении индуктивностей
- •5. Резонансные перенапряжения
- •6. Заземление нейтрали и перенапряжения
- •7. Гашение емкостного тока замыкания на землю дугогосящими аппаратами
- •7.1. Физика процесса и основные соотношения.
- •7.2. Смещение нейтрали из-за включения дугогасящей катушки
- •Литература
Г) Грозозащитные заземления.
В отличие от рабочих или защитных заземлений, в грозозащитном заземлителе при падении волны с коротким фронтом возникают переходные процессы, учет которых заставляет вносить коррективы в конструктивное исполнение заземлителя и его размещение. Схема замещения может быть представлена в виде цепочки звеньев, где - индуктивность единицы длины электродов заземлителя; - проводимость единицы длины электродов заземлителя.
Рис.6
Активное сопротивление заземлителя на 12 порядка меньше индуктивного, аналогично мала и емкость электродов, которыми можно пренебречь.
В первый момент времени из-за распределение по заземлителю будет неравномерным, переходной процесс закончится, когда это распределение выровняется.
Длительность переходного процесса в заземлителе зависит от его постоянной времени
С точки зрения грозозащиты важно знать сопротивление заземлителя в момент максимума тока молнии, т.е когда . Если , то процесс распределения будет определяться и заземлитель можно считать сосредоточенным.
Если , то в момент максимума тока импульсное сопротивление заземлителя , т.е. распределение происходит по , такие заземлители считаются распределенными. Для промышленной частоты все заземлители являются сосредоточенными и термин «протяженные» в данном случае можно отнести только к конструктивному исполнению.
При стекании больших токов молнии в грунте могут развиваться процессы, приводящие к его пробою, образованию искровых зон с радиально отходящими каналами, т.е фактическому изменению геометрии заземлителя и его сопротивления.
При относительно малой амплитуде тока процессом в земле можно пренебречь, тогда индуктивность заземлителя определится
, где
- длина заземлителя,
- радиус заземлителя
Переходной процесс в схеме замещения заземлителя описывается уравнениями
Принимая волну тока косоугольной
получаем напряжение на заземлителе
Импульсное сопротивление заземлителя включает в себя обычное активное заземлителя и добавочное, имитирующее влияние индуктивности.
- импульсный коэффициент заземлителя.
Влияние индуктивной состовляющей сопротивления тем меньше, чем меньше длина заземлителя и чем больше сопротивление грунта.
Очевидно, что при больших может быть весьма близким к 1, т.е заземлитель перестает быть протяженным.
Расчет при наличии искрообразования в земле весьма сложен и обычно пользуются опытными данными. Обычно образовавшаяся в почве зона пробоя увеличивает габариты заземлителя, что может привести к тому, что .
3. Волновые процессы в линии
3.1. Движение электромагнитной волны вдоль проводов.
При движении электромагнитной волны вдоль провода напряженности электрического и магнитного полей Е Н связаны следующими соотношениями
,
где - скорость движения электромагнитной волны.
Считая ;
- для вакуума
Для линии без потерь
воздушной - и ,
кабельной - , и
При движении волны в воздушной линии единый электромагнитный процесс, представляемый бегущей волной и соответствующего тока характеризуется энергией электрического и магнитного полей, распределенных вдоль провода линии и связанных соотношением
в расчете на единицу длины провода. Эта взаимосвязь может быть представлена как
, т.е волна напряжения бегущая по провду сопровождается волной тока.
, а , где
- волновое сопротивление единицы длины линии (для воздушной ).