К оценке крутизны грозовых волн, набегающих на подстанции при обратных перекрытиях изоляции ВЛ

background image

background image

38

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 2(9), 

июль

 2018

Техсовет

Валерий

 

БРЫКИН

,

начальник

 

сектора

 

диагностики

 

элек

-

тр

 

отехнической

 

службы

 

Департамента

 

эксплуатации

АО

 «

Тюменьэнерго

»

К

 

оценке

 

крутизны

 

грозовых

 

волн

набегающих

 

на

 

подстанции

 

при

 

обратных

 

перекрытиях

 

изоляции

 

ВЛ

К

ак

 

уже

 

отмечалось

 

ранее

 [1], 

в

 

условиях

 

обнаружив

-

шейся

 

по

 

факту

 

негрозоупорности

 

ВЛ

 

и

 

ПС

длитель

-

но

 

эксплуатируемых

 

в

 

регионах

 

с

 

грунтами

 

низкой

 

проводимости

выход

 

из

 

положения

 

опережающим

 

образом

 

был

 

найден

 

для

 

ВЛ

 

в

 

варианте

 

их

 

защиты

 

с

 

помо

-

щью

 

ОПН

включаемых

 

через

 

внешний

 

искровой

 

промежу

-

ток

Таким

 

способом

 

к

 

настоящему

 

времени

 

в

 

электрических

 

сетях

 

северных

 

регионов

 

АО

  «

Тюменьэнерго

» 

защищены

 

два

 

десятка

 

двухцепных

 

ВЛ

 110 

кВ

 

общей

 

протяженностью

 

по

 

трассе

 1500 

км

 

с

 

установленным

 

на

 

них

 

количеством

 

ОПН

 

около

 15 000 

фаз

что

 

улучшило

 

показатель

 

грозоупорности

 

этих

 

линий

 

не

 

менее

 

чем

 

на

 

порядок

В

 

то

 

же

 

время

 

вопрос

 

с

 

незащищенностью

 

продольной

 

изоляции

 

силовых

 

трансформаторов

 

остается

 

пока

 

откры

-

тым

находясь

 

в

 

начальной

 

стадии

 

рассмотрения

выражен

-

ной

 

публикацией

 [2] 

о

 

первых

 

экземплярах

 

частотно

-

зави

-

симых

 

устройств

 (

ЧЗУ

разработки

 

НГТУ

которые

 

проходят

 

промышленное

 

опробование

 

на

 

одной

 

из

 

северных

 

под

-

станций

 

АО

 «

Тюменьэнерго

». 

Это

 

обстоятельство

 

невольно

 

высвечивает

 

такую

 

существенную

 

подробность

что

 

отсут

-

ствует

 

нормирование

 

воздействующей

 

на

 

обмотки

 

транс

-

форматоров

 

крутизны

 

грозовых

 

волн

набегающих

 

с

 

ВЛ

Для

 

аппаратов

защищающих

 

главную

 

изоляцию

 

высо

-

ковольтного

 

оборудования

в

 

том

 

числе

 

трансформаторных

 

обмоток

 — 

ОПН

 

и

 

вентильных

 

разрядников

, — 

строго

 

норми

-

рованы

 

технические

 

характеристики

 

их

 

начального

 (

до

 

сраба

-

тывания

и

 

последующего

  (

после

 

срабатывания

защитных

 

действий

то

 

есть

 

пробивные

 

импульсные

 

напряжения

 

и

 

оста

-

ющиеся

 

напряжения

 

при

 

также

 

нормируемых

 

импульсных

 

токах

Эти

 

характеристики

 

скоординированы

 

с

 

электрической

 

прочностью

 

внешней

 

и

 

внутренней

 

изоляции

 

защищаемых

 

объектов

задаваемой

 

стандартом

 [3]. 

Амплитудные

 

значения

 

импульсных

 

перенапряжений

 

всесторонне

 

рассматриваются

в

 

то

 

время

 

как

 

предельно

 

допустимая

 

крутизна

 — 

нет

и

 

тем

 

самым

 

как

 

бы

 

предлагается

 

верить

что

 

воздействия

 

грозовых

 

волн

 

будут

 

безопасными

 

при

 

условии

 

наличия

 

грозотроса

заземленного

 

на

 

каждой

 

опоре

 

подхода

 

ВЛ

 

к

 

ПС

 

с

 

нормиро

-

ванными

 

сопротивлениями

 

заземления

При

 

грунтах

 

низкой

 

проводимости

 

этот

 

важный

 

исходный

 

фактор

 — 

надежность

 

тросового

 

подхода

 — 

исчезает

но

 

тогда

 

рушится

 

и

 

вера

 

в

 

безопасность

 

крутизны

 

набегающих

 

волн

так

 

как

 

неэффек

-

тивность

 

грозотроса

 

ничем

 

не

 

возмещается

а

 

предельным

 

выражением

 

опасности

 

этого

 

второго

 (

после

 

амплитуды

воз

-

действующего

 

параметра

 

волны

 

выступает

 

чисто

 

качествен

-

ная

словесная

 

ее

 

оценка

 — 

крутой

 

срез

 

с

 

отвесным

 

задним

 

фронтом

В

 

связи

 

с

 

этим

 

представляет

 

интерес

 

попытка

 

оце

-

нить

 

ту

 

степень

 

ухудшения

 

ситуации

 

с

 

возрастанием

 

крутиз

-

ны

которая

 

наступает

 

с

 

утратой

 

защитного

 

действия

 

тросово

-

го

 

подхода

 

в

 

регионах

 

с

 

грунтами

 

низкой

 

проводимости

В

 

общем

 

курсе

 

предмета

 «

Техника

 

высоких

 

напряжений

» 

любого

 

учебного

 

заведения

 

обязательно

 

рассматривается

 

задача

 

определения

 

напряжения

 

на

 

трансформаторе

за

-

щищенном

 

вентильным

 

разрядником

при

 

падении

 

на

 

него

 

грозовой

 

волны

 

с

 

косоугольным

 

фронтом

  (

крутизной

 

a

,

кВ

м

/

мкс

). 

При

 

этом

 

трансформатор

 

в

 

схеме

 

замещения

 

пред

-

ставляется

 

входной

 

емкостью

 

C

 

своей

 

обмотки

  (

в

 

нашем

 

рассмотрении

 — 

класса

 110 

кВ

), 

а

 

между

 

ним

 

и

 

разрядником

 

(

РВ

имеется

 

естественное

конструктивно

 

не

 

устранимое

 

расстояние

 

по

 

ошиновке

  (

l

p

м

). 

Сказанное

 

иллюстрирует

-

ся

 

рисунком

 1, 

где

 

даны

 

выкопировки

 

из

 [4, 

раздел

 16–12] 

для

 

двух

 

случаев

 

взаимного

 

расположения

 

трансформато

-

ра

 

и

 

вентильного

 

разрядника

 

относительно

 

направления

 

движения

 

грозовой

 

волны

  (

рисунки

  1

а

 

и

  1

б

). 

На

 

рисунке

 2 

приведены

 

графические

 

результаты

 

расчетов

 

по

 

этим

 

схе

-

мам

показывающие

что

 

напряжение

 

на

 

трансформаторе

 

всегда

 

больше

 

остающегося

 

напряжения

 

РВ

 

на

 

величину

 

В

 

статье

 

продолжена

 

тема

 

актуальности

 

грозозащиты

 

продоль

-

ной

 

изоляции

 

силовых

 

трансформаторов

 

в

 

регионах

 

с

 

грунтами

 

низкой

 

проводимости

затронутая

 

автором

 

в

 

спецвыпуске

 

жур

-

нала

 «

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

Передача

 

и

 

распределение

» 

Группы

 

компний

 «

Россети

» 

 1(8) 2018 

г

.


background image

39

a

·

 

l

p

Здесь

 

крутизна

 

a

измеряемая

 

в

 

кВ

м

/

мкс

берется

 

де

-

ленной

 

на

 

скорость

 

волны

 300 

м

/

мкс

чтобы

 

получить

 

другую

 

ее

 

размерность

 — 

кВ

м

/

м

  (

например

, 300 

кВ

м

/

мкс

 

означает

 

также

 1 

кВ

м

/

м

что

 

соответствует

 

такому

 

погонному

 

падению

 

импульсного

 

напряжения

 

вдоль

 

провода

по

 

которому

 

бежит

 

волна

 

с

 

околосветовой

 

скоростью

). 

Но

 

самое

 

главное

 

здесь

 

то

что

 

графики

 

дают

 

наглядное

 

представление

 

о

 

порядке

 

крутизны

 

всех

 

импульсных

 

напряжений

которая

очевидно

находится

 

в

 

пределах

 100÷150 

кВ

м

/

мкс

или

 0,33÷0,50 

кВ

м

/

м

.

Интересно

 

посмотреть

как

 

числовые

 

данные

 

этого

 

учеб

-

ного

 

примера

 

соотносятся

 

с

 

результатами

лежащими

 

в

 

осно

-

ве

 

аналогичного

 

схемного

 

варианта

 

из

 

Таблицы

 4.2.10 

ПУЭ

 

«

Наибольшие

 

допустимые

 

расстояния

 

от

 

вентильных

 

разряд

-

ников

 

до

 

защищаемого

 

оборудования

 35–220 

кВ

», 

о

 

которой

 

в

 

разделе

  «

Грозоупорность

 

ПС

» [2] 

отмечалось

что

 

эта

 

та

-

блица

 

не

 

работает

 

в

 

регионах

 

с

 

грунтами

 

низкой

 

проводимо

-

сти

В

 

подтверждение

 

такого

 

вывода

 

покажем

что

 

в

 

этой

 

та

-

блице

 

подразумеваются

 

очень

 

умеренные

 

крутизны

 

грозовых

 

волн

набегающих

 

на

 

подстанции

 

в

 

условиях

 

хорошо

 

прово

-

дящих

 

грунтов

когда

 

опоры

 

ВЛ

 

имеют

 

малые

 

сопротивления

 

заземления

 

и

 

по

 

этой

 

причине

 

трос

 

выполняет

 

свою

 

функцию

 

обеспечения

 

так

 

называемого

 

защитного

 

подхода

 

ВЛ

 

к

 

ПС

а

 

обратные

 

перекрытия

 

на

 

подходе

 

невозможны

Для

 

этого

 

выберем

 

из

 

Таблицы

 4.2.10 

вариант

соответствующий

 

случаю

 

тупикового

 

РУ

когда

 

ВЛ

 110 

кВ

 

с

 

тросом

 

по

 

всей

 

длине

 (

аналог

 

длины

 

подхода

 

к

 

РУ

 — 3 

км

 

и

 

более

имеет

 

опоры

 

с

 

негори

-

зонтальным

 

расположением

 

проводов

 

и

 

наибольшее

 

допусти

-

мое

 

расстояние

 

по

 

ошиновке

 

от

 

трансформатора

 

до

 

РВ

 

типа

 

РВМГ

-110 

составляет

 

l

p

 = 120 

м

Если

 

вместо

 

РВ

 

применяется

 

ОПН

то

 

Примечание

 3 

к

 

Таблице

 4.2.10 

дает

 

формулу

 

пере

-

счета

 

расстояния

которое

 

возрастает

 

за

 

счет

 

разницы

 

значе

-

ний

 

остающихся

 

напряжений

 

ОПН

 

и

 

РВ

 (

U

ОПН

 < 

U

РВ

).

Например

для

 

U

ОПН

 = 231 

кВ

м

 

и

 

U

РВ

= 265 

кВ

м

  (

оба

 

при

 

импульсном

 

токе

 5 

кА

применение

 

формулы

 

упомянутого

 

выше

 

Примечания

 3 

дает

:

 

U

исп

.

 – 

U

ОПН

 

480 – 231

l

p

ОПН

 = 

l

p

РВ

 — = 120

·

 — (

м

) = 139 

м

,

 

U

исп

.

 – 

U

РВ

 

480 – 265

где

 

U

исп

.

 = 480 

кВ

м

 — 

испытательное

 

напряжение

 

изоляции

 

обмотки

 110 

кВ

 

трансформатора

 

полным

 

грозовым

 

импуль

-

сом

 

по

 [5].

Полученное

 

увеличение

 

расстояния

 

не

 

принципиально

 

в

 

данном

 

рассмотрении

поэтому

 

выбираем

 

произвольно

 

вариант

 

РВ

 

для

 

применения

 

классической

 

формулы

выра

-

жающей

 

сущность

 

процесса

 

по

 

рисунку

 1, 

на

 

котором

 

изо

-

бражен

 

вентильный

 

разрядник

а

 

именно

:

U

ТР

 = 

U

РВ

 + 

a

·

 

l

p

.

Принимая

 

здесь

 

импульсное

 

напряжение

 

на

 

входе

 

в

 

об

-

мотку

 110 

кВ

 

трансформатора

 

U

ТР

 

равным

 

его

 

импульсно

-

му

 

испытательному

 

напряжению

 

U

исп

.

 = 480 

кВ

м

 

как

 

предельно

 

допустимому

найдем

 

реальную

 

крутизну

 

набежавшего

 

косоугольного

 

грозового

 

импульса

 

U

ТР

 – 

U

РВ

 

480 – 265

a

 = — = — 

кВ

м

/

м

 = 1,79 

кВ

м

/

м

 = 

 

l

p

 120 

= 538 

кВ

м

/

мкс

.

l

p

T

Ф

Z

2

Z

1

РВ

C

U

0

U

пад

=

at

1

2

l

0

T

Ф

Z

2

Z

1

РВ

ИП

C

U

0

at

1

2

Рис

. 1. 

Падение

 

грозовой

 

волны

 

косоугольной

 

формы

 

на

 

трансформатор

 

с

 

входной

 

емкостью

 

обмотки

 

C

защищаемый

 

вентильным

 

разрядником

 

РВ

удаленным

 

от

 

него

 

на

 

некоторое

 

расстояние

 

l

p

а

разрядник

 

до

 

трансформатора

 

по

 

ходу

 

волны

б

разрядник

 

после

 

трансформатора

 

по

 

ходу

 

волны

а

)

б

)

Рис

. 2. 

Изменение

 

на

-

пряжения

 

на

 

входной

 

ем

-

кости

 

трансформатора

:

1 — 

падающая

 

волна

;

2 — 

напряжение

 

на

 

транс

-

форматоре

; 3 — 

напряже

-

ние

 

на

 

разряднике

0

1

2

3

4

500

400

300

200

100

U

кВ

м

t

мкс

3

2

1


background image

40

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 2(9), 

июль

 2018

Как

 

видно

уровень

 

параметра

рассматриваемый

 

в

 

учеб

-

ной

 

литературе

 

и

 

подразумеваемый

 (

ибо

 

о

 

его

 

нормирова

-

нии

 

речь

 

нигде

 

не

 

идет

в

 

действующем

 

НТД

 (

ПУЭ

получа

-

ется

 

одного

 

порядка

и

 

притом

 

весьма

 

умеренного

Именно

 

с

 

таким

 

порядком

 

величины

 

этого

 

важного

 

параметра

 

всегда

 

приходилось

 

иметь

 

дело

 

специалистам

 

в

 

расчетах

 

или

 

при

 

работе

 

на

 

аналоговых

 

установках

 

АГП

 (

анализатор

 

грозоза

-

щиты

 

подстанций

), 

задававшимся

 

значениями

 

предельно

 

допустимой

 

крутизны

 

набегающих

 

волн

 

не

 

более

 450 

кВ

/

мкс

,

или

 1,5 

кВ

/

м

Выйдя

 

на

 

этот

 

порядок

 

значений

 

крутизны

 

(

ради

 

чего

 

здесь

 

было

 

проведено

 

ретроспективное

 

отвле

-

чение

), 

посмотрим

 

теперь

с

 

какими

 

крутизнами

 

приходится

 

иметь

 

дело

 

трансформаторам

 

в

 

регионах

 

с

 

грунтами

 

низкой

 

проводимости

Однако

 

прежде

 

стоит

 

обратить

 

внимание

 

на

 

один

 

важный

 

промежуточный

 

вывод

оттеняющий

 

сложив

-

шуюся

 

ситуацию

 

с

 

отсутствием

 

нормирования

 

крутизны

 

как

 

таковой

Оба

 

вышеприведенных

 

примера

 

обращения

 

к

 

кру

-

тизне

 — 

как

 

явные

 (

в

 

учебниках

), 

так

 

и

 

подразумевающиеся

 

(

в

 

ПУЭ

) — 

используют

 

ее

 

не

 

как

 

самостоятельный

 

параметр

непосредственно

 

и

 

разрушительно

 

воздействующий

 

на

 

про

-

дольную

  (

витковую

изоляцию

 

трансформаторов

а

 

лишь

 

для

 

оценки

 

добавочного

 

воздействия

 

по

 

амплитуде

 

к

 

оста

-

ющемуся

 

напряжению

 

защитного

 

аппарата

  (

ОПН

 

или

 

РВ

). 

Но

 

амплитуда

 

импульса

 

действует

 

на

 

главную

 

изоляцию

а

 

не

 

на

 

продольную

Всецелая

 

озабоченность

 

ограничением

 

грозовых

 

волн

 

по

 

амплитуде

 

обусловлена

 

изначальной

 

уве

-

ренностью

 

в

 

том

что

 

снижение

 

их

 

крутизны

 

будет

 

обеспе

-

чено

 

тросовым

 

подходом

но

 

при

 

плохопроводящих

 

грунтах

 

последний

 

фактор

 

самоликвидируется

подставляя

 

под

 

удар

 

продольную

 

изоляцию

 

трансформаторов

о

 

которых

 

столько

 

заботы

 

проявляется

 

в

 

вопросах

 

их

 

защиты

 

от

 

прямых

 

уда

-

ров

 

молнии

 

и

 

правильной

 

расстановки

 

ОПН

 

или

 

РВ

Обратимся

 

теперь

 

к

 

российскому

 

стандарту

 [3], 

из

 

разде

-

ла

 5.1.23 

которого

 

здесь

 

на

 

рисунке

 3 

показан

 

вид

 

срезанного

 

грозового

 

импульса

когда

 

срез

 (

точка

 

С

 

кривой

происходит

 

на

 

фронте

 

при

 

максимуме

 

напряжения

Раскроем

 

используе

-

мые

 

в

 

тексте

 

стандарта

 

обозначения

 

основных

 

параметров

важных

 

для

 

последующего

 

сравнения

 

T

ФР

 — 

длительность

 

фронта

 

импульса

 — 

время

пре

-

вышающее

 

в

 1,67 

раза

 

интервал

 

времени

 

T

АВ

 

между

 

моментами

когда

 

напряжение

 

составляет

 30% 

и

 90% 

от

 

максимального

 

в

 

точке

 

С

то

 

есть

 (

можно

 

проверить

 

по

 

графику

T

ФР

 = 1,67 

T

АВ

 [3, 

п

. 5.1.16];

 

T

С

 — 

предразрядное

 

время

 

импульса

определяющее

 

интервал

 

времени

 

между

 

условным

 

началом

 

импульса

 

(

точкой

 

пересечения

 

оси

 

времени

 

с

 

прямой

 

АВ

и

 

момен

-

том

 

среза

 (

точкой

 

С

); 

 

T

 — 

интервал

 

времени

 

между

 

моментами

когда

 

напря

-

жение

 

на

 

срезе

 

составляет

 70% 

и

 10% 

значения

 

напря

-

жения

 

в

 

момент

 

среза

 

T

Дл

.

Ср

.

 — 

длительность

 

среза

 

импульса

 — 

время

пре

-

вышающее

 

в

 1,67 

раза

 

интервал

 

времени

 

T

то

 

есть

T

Дл

.

Ср

.

 = 1,67 

T

 = 1,67 

T

DE

 [3, 

п

. 5.1.27]. 

Именно

 

оно

это

 

время

определяет

 

крутизну

 

заднего

 

фронта

 

срезанного

 

импульса

что

 

и

 

будет

 

далее

 

применено

 

для

 

оценки

Согласно

 

п

. 5.2 [3], 

T

ФР

 = (1,2 ± 0,36) 

мкс

В

 

этом

 

условии

 

(

в

 

аспекте

 

проводимого

 

рассмотрения

нас

 

должно

 

интересо

-

вать

 

ограничение

 

минусового

 

варианта

то

 

есть

 

чтобы

 

фронт

 

импульса

 

не

 

был

 

короче

 

величины

 (1,2 – 0,36) 

мкс

 = 0,84 

мкс

так

 

как

 

это

 

непосредственно

 

связано

 

с

 

воздействием

 

на

 

испы

-

тываемую

 

заводом

 

продольную

 

изоляцию

 

трансформатора

а

 

именно

 — 

что

строго

 

говоря

при

 

отклонении

 

длительности

 

фронта

 

в

 

ту

 

или

 

другую

 

сторону

 (

в

 

данном

 

случае

 — 

в

 

сторону

 

уменьшения

прочность

 

изоляции

 

при

 

воздействии

 

градиент

-

ных

 

перенапряжений

 

не

 

гарантируется

Останавливаясь

 

на

 

величине

 

T

ФР

min

 = 0,84 

мкс

 

и

 

заме

-

тив

что

 

чертежные

 

линейные

 

соотношения

 

на

 

рисунке

 

вида

 

импульса

 

с

 

хорошей

 

точностью

 

отражают

 

физическую

 

ре

-

альность

 

в

 

соотношении

 

интервалов

 

времени

 

на

 

всех

 

участ

-

ках

 

графика

найдем

 

по

 

размерам

снятым

 

в

 

мм

 

с

 

чертежа

 

рисунка

 3, 

величину

 

длительности

 

среза

 

импульса

 

T

Дл

.

Ср

.

 

из

 

простых

 

соотношений

сущность

 

которых

 

не

 

требует

 

поясне

-

ний

 

и

 

основана

 

на

 

определении

 

линейного

 

масштаба

 

време

-

ни

 

через

 

заданную

 

длину

 

фронта

:

M

T

 = 

T

ФР

min

 / 

T

ФР

 = 0,84 

мкс

 / 78 

мм

 = 0,0108 

мкс

/

мм

.

T

Дл

.

Ср

.

 = 

M

T

·

 1,67

·

 

T

 = 0,0108 

мкс

/

мм·

 1,67

·

 6,5 

мм

 = 0,117 

мкс

Вот

 

цена

 

той

 «

отвесности

» 

среза

 

при

 

обратном

 

перекры

-

тии

о

 

которой

 

обычно

 

речь

 

идет

 

без

 

привнесения

 

количе

-

ственных

 

оценок

!

Рис

. 3. 

Стандартный

 

грозовой

 

импуль

c 1,2 / 50, 

срезанный

 

на

 

фронте

 

при

 

максимуме

 

напряжения

 [3, 

п

. 5.1.23]

колебания

после

 

среза

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

U

C

D

B

A

T

AB

T

T

C

T

ФР

E

t

Техсовет


background image

41

Полагая

 

теперь

что

 

максимум

 

импульса

 

соответствует

 

прочности

 

гирлянды

 

изоляторов

 

ВЛ

 110 

кВ

 — 650 

кВ

м

най

-

дем

 

крутизну

 

срезанного

 

импульса

a

срез

 = (650 : 0,117) 

кВ

м

/

мкс

 = 5556 

кВ

м

/

мкс

,

или

 (: 300 

м

/

мкс

) = 18,5 

кВ

м

/

м

.

Как

 

видно

это

 

на

 

порядок

 

превышает

 

негласные

 

нормати

-

вы

 

и

 

требует

 

уточнений

 

для

 

установления

 

корректного

 

учета

 

того

что

 

происходит

 

с

 

трансформаторами

 

на

 

наших

 

подстан

-

циях

 

в

 

регионах

 

с

 

грунтами

 

низкой

 

проводимости

Но

 

затронем

 

еще

 

один

 

интересный

 

фрагмент

 

из

 

того

 

же

 

стандарта

 [3], 

который

 

неожиданным

 

образом

 

косвенно

 

вы

-

свечивает

 

негативную

 

роль

 

ВЛ

 

как

 

природного

 

поставщика

 

опасных

 (

и

 

бессчетных

срезанных

 

импульсов

Из

 

раздела

 5.5 

«

Методы

 

испытаний

» 

мы

 

узнаем

что

 

регламент

 

импульсных

 

испытаний

 

различается

 

для

 

объектов

 

с

 

изоляцией

 

самовос

-

станавливающейся

 (

керамика

стекло

) — 

как

например

у

 

ВЛ

и

 

несамовосстанавливающейся

 — 

как

 

у

 

трансформаторов

 

с

 

их

 

целлюлозной

 

изоляцией

В

 

соответствии

 

с

 

этим

 

разли

-

чием

 

существуют

 

трехударный

 

и

 

пятнадцатиударный

 

методы

 

испытаний

Для

 

трансформаторов

 

принят

 

трехударный

то

 

есть

 

более

 

щадящий

при

 

этом

 

от

 

случайных

 

повышений

 

на

-

пряжения

 

включают

 

параллельно

 

объекту

 

испытаний

 

шаро

-

вой

 

разрядник

настроенный

 

на

 (115–120)% 

прикладываемого

 

испытательного

 

напряжения

Цитата

 

из

 

п

. 5.5.3 [3]: «

При

 

испытании

 

на

 

шаровом

 

разрядни

-

ке

 

не

 

должно

 

быть

 

разряда

». 

Это

 

очень

 

символичная

 

оговорка

Шаровой

 

разрядник

 — 

для

 

защиты

но

 

в

 

то

 

же

 

время

 

сам

 

этот

 

акт

 

защиты

 

может

 

оказаться

 

роковым

 

для

 

трансформатора

так

 

как

 

срез

 

напряжения

производимый

 

пробоем

 

между

 

шарами

может

 

создаваемой

 

крутизной

 

пробить

 

витковую

 

изоляцию

 

ис

-

пытываемого

 

трансформатора

Опасаются

 

единичного

 

случая

при

 

том

 

что

 

испытательное

 

напряжение

 

на

 100 

кВ

м

 

ниже

 

проч

-

ности

 

гирлянды

 

ВЛ

 110 

кВ

норма

 

на

 

испытание

 

обмоток

 110 

кВ

 

трансформаторов

 

срезанным

 

импульсом

 — 550 

кВ

м

А

 

линии

 

при

 

грозах

 

поставляют

 

десятки

сотни

 

воздействий

 

срезанных

 

импульсов

 

происхождения

 

худшего

чем

 

от

 

шарового

 

разряд

-

ника

Причем

 

воздействий

 

произвольных

не

 

учитывающих

 

ни

 

режима

 

работы

 

трансформатора

ни

 

уровня

 

рабочего

 

напря

-

жения

ни

 

возможности

 

совпадения

 

частых

 

и

 

массовых

 

ударов

 

молнии

 

со

 

схемными

 

коммутациями

сопровождающимися

 

перенапряжениями

И

 

эти

 

воздействия

 

постепенно

 

портят

 

не

-

самовосстанавливающуюся

 

изоляцию

 

трансформаторов

на

-

ращивая

 

тот

 

самый

 

кумулятивный

 

эффект

который

 

неожидан

-

но

 

приводит

 

к

 

витковым

 

замыканиям

 

в

 

зимнее

 

время

Сравнить

 

только

на

 

одной

 

стороне

 — 

испытания

 

умерен

-

ными

 

по

 

амплитуде

 

и

 

по

 

числу

 

подачи

 

испытательными

 

им

-

пульсами

которым

 

не

 

приписывается

 

никакая

 

разрушающая

 

способность

да

 

еще

 

дается

 

время

 

отдыха

 

в

 1 

минуту

 

между

 

очередными

 

приложениями

 

воздействий

на

 

другой

 — 

не

 

ограниченные

 

по

 

параметрам

 

и

 

числу

 

жесткие

 

природные

 

гро

-

зовые

 

разряды

приводящие

 

к

 

обратным

 

перекрытиям

при

 

ко

-

торых

 

набегающие

 

на

 

трансформаторы

 

срезанные

 

импульсы

 

разрабатывают

 

раз

 

за

 

разом

 

первоначально

 

науглероженные

 

канальцы

 

частичных

 

разрядов

 

в

 

целлюлозной

 

межвитковой

 

изоляции

 

первой

 

от

 

входа

 

в

 

обмотку

 

катушки

приближая

 

на

-

ступление

 

аварии

причину

 

которой

 

пока

 (

в

 

настоящее

 

время

), 

догадываясь

 

о

 

ней

 

и

 

внутренне

 

даже

 

принимая

не

 

называют

 

из

-

за

 

непризнанности

 

до

 

сих

 

пор

 

фактора

 

влияния

 

грунтов

 

низкой

 

проводимости

ВЫВОДЫ

1. 

В

 

деле

 

грозозащиты

 

трансформаторов

 

электрических

 

се

-

тей

 

сложилась

 

диспропорция

 

между

 

четкостью

 

постановки

 

защиты

 

главной

 

изоляции

 

их

 

обмоток

 

и

 

размытостью

 

оценки

 

воздействий

 

на

 

изоляцию

 

продольную

  (

витковую

). 

Указан

-

ная

 

диспропорция

 

обостряется

 

при

 

эксплуатации

 

трансфор

-

маторов

 

в

 

регионах

 

с

 

грунтами

 

низкой

 

проводимости

когда

 

вследствие

 

неэффективности

 

заземления

 

опор

 

ВЛ

 

и

 

троса

 

на

 

подходах

 

к

 

ПС

 

существует

 

реальный

 

риск

 

грозовых

 

по

-

вреждений

 

трансформаторов

Назрела

 

необходимость

 

для

 

этих

 

регионов

 

разработать

 

эффективные

 

меры

 

по

 

защите

 

продольной

 

изоляции

 

с

 

отражением

 

вопросов

 

нормативных

 

ограничений

 

крутизны

 

в

 

специальных

 

разделах

 

нормативно

-

технических

 

документов

2. 

В

 

техническом

 

диагностировании

 

трансформаторов

 

отсут

-

ствуют

 

способы

 

текущего

 

контроля

 

состояния

 

продольной

 (

вит

-

ковой

изоляции

что

 

особенно

 

ущербно

 

для

 

регионов

 

с

 

грун

-

тами

 

низкой

 

проводимости

Существующие

 

методы

 

оценки

 

старения

 

изоляции

 

не

 

охватывают

 

межвитковых

 

зон

в

 

которых

 

утрата

 

изоляционных

 

свойств

 

наступает

 

не

 

вследствие

 

общей

 

распределенной

 

деструкции

 

материалов

а

 

по

 

причине

 

дис

-

кретных

 

локальных

 

частичных

 

разрядов

разрастающихся

 

под

 

действием

 

грозовых

 

импульсов

 

большой

 

крутизны

3. 

Актуальной

 

противоаварийной

 

мерой

 

для

 

трансформа

-

торов

длительно

 

эксплуатируемых

 

в

 

регионах

 

с

 

грунтами

 

низкой

 

проводимости

должно

 

стать

 

оснащение

 

системами

 

мониторинга

 

с

 

локализацией

 

и

 

контролем

 

уровня

 

частичных

 

разрядов

 

в

 

выходных

 

зонах

 

обмоток

связанных

 

с

 

ВЛ

.  

ЛИТЕРАТУРА

Брыкин

 

В

.

П

Актуальность

 

грозозащиты

 

продольной

 

изоляции

 

силовых

 

трансформаторов

 

в

 

регионах

 

с

 

грунтами

 

низкой

 

про

-

водимости

 // 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

Передача

 

и

 

распределение

ежеквартальный

 

спецвыпуск

 «

Россети

», 2018, 

 1(8). 

С

. 38–47.

2. 

Брыкин

 

В

.

П

., 

Лопатин

 

В

.

В

., 

Илюшов

 

Н

.

Я

., 

Коробейников

 

С

.

М

., 

Лавров

 

Ю

.

А

., 

Ломан

 

В

.

А

., 

Скрябина

 

Е

.

А

Проблемы

 

грозоупор

-

ности

 

линий

 

электропередачи

 

и

 

подстанций

 

в

 

районах

 

Крайнего

 

Севера

 // 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

Передача

 

и

 

распределение

еже

-

квартальный

 

спецвыпуск

 «

Россети

», 2016, 

 3(6). 

С

. 30–37.

3. 

ГОСТ

 

Р

 55194-2012. 

Электрооборудование

 

и

 

электроустановки

 

переменного

 

тока

 

на

 

напряжение

 

от

 1 

до

 750 

кВ

Общие

 

методы

 

испытаний

 

электрической

 

прочности

 

изоляции

М

.: 

Стандартин

-

форм

, 2014. 43 

с

.

4. 

Бабиков

 

М

.

А

., 

Комаров

 

Н

.

С

., 

Сергеев

 

А

.

С

Техника

 

высоких

 

на

-

пряжений

М

.-

Л

.: 

Госэнергоиздат

, 1963. 670 

с

.

5. 

ГОСТ

 

Р

 55195-2012. 

Электрооборудование

 

и

 

электроустановки

 

переменного

 

тока

 

на

 

напряжения

 

от

 1 

до

 750 

кВ

Требования

 

к

 

электрической

 

прочности

 

изоляции

М

.: 

Стандартинформ

2014. 42 

с

.


Оригинал статьи: К оценке крутизны грозовых волн, набегающих на подстанции при обратных перекрытиях изоляции ВЛ

Читать онлайн

В статье продолжена тема актуальности грозозащиты продольной изоляции силовых трансформаторов в регионах с грунтами низкой проводимости, затронутая автором в спецвыпуске журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» Группы компаний «Россети» № 1(8) 2018 г.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»