Проверка экранов и оболочек КЛ 6–500 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

86

Проверка экранов 
и оболочек КЛ 6–500 кВ

УДК

 621.315.2

к

а

б

е

л

ь

н

ы

е

 л

и

н

и

и

кабельные линии

ВВЕДЕНИЕ

Для

 

кабельных

 

линий

  (

КЛ

), 

выполненных

 

однофаз

-

ными

 

кабелями

согласно

 

СТО

 [1]: «7.3.8. 

Неравно

-

мерность

 

распределения

 

токов

 

по

 

жилам

 

и

 

экранам

 

кабелей

 

не

 

должна

 

превышать

 10%». 

Точно

 

такое

 

же

 

требование

 

есть

 

и

 

СТО

 [2]: «35.9. 

Неравномерность

 

распределения

 

токов

 

по

 

токопроводящим

 

жилам

 

и

 

оболочкам

  (

экранам

кабелей

 

не

 

должна

 

быть

 

бо

-

лее

 10%».

Главная

 

причина

 

различия

 

токов

 

в

 

экранах

 

указа

-

на

 

в

 

самом

 

же

 

СТО

 [1]: «5.3. 

Неравномерность

 

рас

-

пределения

 

токов

 

в

 

экранах

 

может

 

быть

 

обусловлена

 

несимметрией

 

геометрического

 

взаимного

 

располо

-

жения

 

кабелей

». 

Хотя

 

причина

 

неравномерности

 

на

-

звана

 

верно

авторы

 

стандартов

 [1] 

и

 [2] 

некорректно

 

оценили

 

ее

 

предельное

 

значение

ограничившись

 

ве

-

личиной

 10%.

Опыт

 

измерений

 

на

 

действующих

 

КЛ

 6–500 

кВ

а

 

также

 

опыт

 

моделирования

говорят

 

о

 

том

что

 

для

 

полностью

 

исправных

 

линий

проложенных

 

в

 

соот

-

ветствии

 

с

 

действующими

 

нормами

, «

неравномер

-

ность

» 

может

 

достигать

 500%, 

не

 

представляя

 

при

 

этом

 

никакой

 

опасности

 

для

 

КЛ

Столь

 

большие

 

раз

-

личия

 

токов

 

связаны

 

с

 

наличием

 

в

 

каждом

 

из

 

экранов

 

до

 

четырех

 

составляющих

 

токов

имеющих

 

разную

 

природу

 

и

 

суммирующихся

 

друг

 

с

 

другом

 

сложным

 

образом

.

В

 

статье

 

токи

 

в

 

экранах

 

рассмотрены

 

для

 

самых

 

распространенных

 

способов

 

расположения

 

фаз

 (

ри

-

сунок

 1) 

и

 

схем

 

заземления

 

экранов

Отметим

что

 

все

 

расчеты

 

и

 

пояснения

 

даны

 

на

 

примере

 

одноцеп

-

ных

 

КЛ

а

 

что

 

касается

 

двухцепных

 

КЛ

то

 

для

 

них

 

выводы

 

сохранятся

хотя

 

и

 

по

-

явятся

 

некоторые

 

особенности

 

Дмитриев

 

М

.

В

., 

к

.

т

.

н

., 

доцент

 

Санкт

-

Петербургского

 

политехнического

 

университета

Ключевые

 

слова

:

однофазный

 

кабель

заземление

 

экранов

токи

 

в

 

экранах

испытания

 

кабеля

ОПН

Keywords:

single-core cable, 
screen grounding, 
screen current, cable 
testing, surge arrester

Отечественные

 

нормативные

 

документы

 

предписывают

 

про

-

водить

 

испытания

 

линий

 6–500 

кВ

 

с

 

однофазными

 

кабелями

 

как

 

после

 

монтажа

так

 

и

 

периодически

 

в

 

процессе

 

эксплуа

-

тации

В

 

частности

следует

 

проводить

 

измерения

 

токов

наве

-

денных

 

в

 

экранах

с

 

целью

 

их

 

сравнения

 

друг

 

с

 

другом

Кроме

 

того

надо

 

проверять

 

целостность

 

оболочки

 

путем

 

приложения

 

к

 

ней

 

постоянного

 

напряжения

 10 

кВ

 

на

 

время

 1 

мин

В

 

статье

 

показано

что

 

различие

 

токов

 

в

 

экранах

 

полностью

 

исправ

-

ной

 

кабельной

 

линии

 

может

 

быть

 

заметно

 

выше

 

порога

 10%, 

установленного

 

нормами

Также

 

показано

что

 

применение

 

в

 

схемах

 

заземления

 

экранов

 

специальных

 

ОПН

 

существенно

 

сокращает

 

время

 

подготовки

 

к

 

испытаниям

 

оболочки

 

напряже

-

нием

 10 

кВ

.

Рис

. 1. 

Основные

 

способы

 

прокладки

 

однофазных

 

кабелей

а

сомкнутым

 

треугольником

б

в

 

ряд

 (

в

 

плоскости

)

А

C

B

А

C

B

а

)

б

)


Page 3
background image

87

(

дополнительные

 

контуры

 

для

 

токов

 

нулевой

 

последовательности

 [3]). 

Также

 

обратим

 

внимание

что

 

моделирование

 

КЛ

 

выполнялось

 

в

 

программе

 EMTP, 

из

-

вестной

 

во

 

всем

 

мире

.

СОСТАВЛЯЮЩИЕ

 

ТОКОВ

 

В

 

ЭКРАНАХ

В

 

общем

 

случае

 

токи

 

в

 

экранах

 

трех

 

фаз

 

КЛ

 

определяются

 

наложением

 

друг

 

на

 

друга

 

четырех

 

составляющих

среди

 

которых

:

1) 

емкостный

 

ток

 

прямой

 

последова

-

тельности

;

2) 

индуктивный

 

ток

 

прямой

 

последова

-

тельности

;

3) 

индуктивный

 

ток

 

обратной

 

последо

-

вательности

;

4) 

индуктивный

 

ток

 

нулевой

 

последова

-

тельности

.

Емкостные

 

токи

 

в

 

экранах

 

есть

 

всегда

когда

 

кабель

 

находится

 

под

 

рабо

-

чим

 

напряжением

 

сети

в

 

том

 

числе

 

и

 

для

 

ненагруженных

 («

холостых

») 

кабелей

Индуктивные

 

токи

 

в

 

экранах

 

появляются

 

толь

-

ко

 

для

 

кабелей

 

под

 

нагрузкой

Даже

 

если

 

токи

 

в

 

жи

-

лах

 

образуют

 

тройку

 

токов

 

прямой

 

последователь

-

ности

токи

 

в

 

экранах

 

могут

 

иметь

 

составляющие

 

не

 

только

 

прямой

 

последовательности

но

 

еще

 

и

 

об

-

ратной

и

 

нулевой

Наличие

величина

соотношение

 

индуктивных

 

составляющих

 

прямой

обратной

нуле

-

вой

 

последовательностей

 

зависят

 

от

 

ряда

 

принципи

-

альных

 

факторов

среди

 

которых

:

 

наличие

/

отсутствие

 

на

 

трассе

 

участков

 

с

 

несим

-

метричным

 

расположением

 

трех

 

фаз

 

друг

 

отно

-

сительно

 

друга

  (

когда

 

фазы

 

не

 

равносторонним

 

треугольником

);

 

схема

 

заземления

 

экранов

;

 

степень

  «

идеальности

» 

транспозиции

если

 

при

-

менена

 

транспозиция

 

экранов

 [4];

 

наличие

/

отсутствие

 

транспозиции

 

самих

 

одно

-

фазных

 

кабелей

 [3];

 

сопротивление

 

заземления

 

экранов

 

по

 

концам

 

КЛ

 

и

 

то

на

 

сколько

 

оно

 

больше

меньше

 

полного

 

продольного

 

активно

-

индук

-

тивного

 

сопротивления

 

экранов

.

Если

 

бы

 

токи

 

в

 

экранах

 

КЛ

 

являлись

 

лишь

 

токами

 

прямой

 

последовательно

-

сти

  (

емкостными

 

и

 

индуктивными

), 

то

 

измерения

 

этих

 

токов

выполняемые

 

на

 

практике

 

после

 

монтажа

 

КЛ

 

и

 

в

 

процес

-

се

 

ее

 

эксплуатации

показывали

 

бы

что

 

токи

 

экранов

 

фаз

 «

А

», «

В

», «

С

» 

не

 

отли

-

чаются

 

друг

 

от

 

друга

 (

неравномерность

 

токов

 0%).

Поскольку

 

в

 

некоторых

 

случаях

 

в

 

экранах

 

КЛ

 

также

 

возникают

 

компо

-

ненты

 

обратной

 

и

 

нулевой

 

последова

-

тельностей

то

 

токи

 

экранов

 «

А

», «

В

», 

«

С

» 

становятся

 

различной

 

величины

Это

 

показано

 

на

 

рисунке

 2, 

где

 

к

 

току

 

экранов

 

прямой

 

последовательно

-

сти

 

I

ЭА

1

I

Э

B1

I

Э

C1

 

добавлены

 

токи

 

ну

-

левой

 

I

ЭА

0

I

Э

B0

I

Э

C0

в

 

результате

 

чего

 

суммарные

 

токи

 

экранов

 

фаз

 «

А

», «

В

», «

С

» 

стали

 

заметно

 

от

-

личаться

.

В

 

схемах

 

без

 

транспозиции

 

экранов

 

каждый

 

из

 

них

 

на

 

протяжении

 

трассы

 

КЛ

 

принадлежит

 

одной

 

определенной

 

жиле

и

 

поэтому

 

в

 

обозначении

 

экрана

 

корректно

 

использовать

 

буквы

 «

А

», «

В

», «

С

» . 

Если

 

же

 

сделана

 

транспозиция

 

экранов

то

 

экран

 

переста

-

ет

 

принадлежать

 

какой

-

то

 

заданной

 

жиле

а

 

пооче

-

редно

 

имеет

 

отношение

 

ко

 

всем

 

трем

Следователь

-

но

для

 

обозначения

 

экранов

 

лучше

 

использовать

например

цифры

 1, 2, 3 (

не

 

путать

 

с

 

последователь

-

ностями

), 

что

 

и

 

будем

 

делать

 

впредь

.

СХЕМЫ

 

БЕЗ

 

ТРАНСПОЗИЦИИ

 

ЭКРАНОВ

На

 

рисунке

 3 

приведены

 

простые

 

схемы

 

заземления

 

экранов

 

однофазных

 

кабелей

:

 

одностороннее

 

заземление

;

 

двустороннее

 

заземление

.

Рис

. 3. 

Простые

 

схемы

 

заземления

 

экранов

 

однофазных

 

кабелей

:

а

заземление

 

с

 

одной

 

стороны

б

заземление

 

с

 

двух

 

сторон

Рис

. 2. 

Пример

 

токов

 

в

 

экранах

 

КЛ

а

составляющие

 

прямой

 

последова

-

тельности

б

составляющие

 

нулевой

 

последовательности

в

сумми

-

рование

 

составляющих

г

результирующие

 

токи

 

в

 

экранах

 

трех

 

фаз

жила А

жила В

жила С

экран 1

экран 2

экран 3

жила А

жила В

жила С

экран 1

экран 2

экран 3

а

)

б

)

I

ЭА1

I

ЭВ1

I

ЭС1

I

ЭА0

I

ЭВ0

I

ЭС0

w

 = 2

π

f

w

 = 2

π

f

I

ЭА

= I

ЭА1

+ I

ЭА0

I

ЭВ

= I

ЭВ1

+I

ЭВ0

I

ЭС

= I

ЭС1

+I

ЭС0

I

ЭА1

I

ЭВ1

I

ЭС1

I

ЭА0

I

ЭВ0

I

ЭС0

а

)

в

)

б

)

г

)

 6 (51) 2018


Page 4
background image

88

Одностороннее

 

заземление

При

 

одностороннем

 

заземлении

 

в

 

экранах

 

нет

 

индуктивных

 

токов

поскольку

 

контур

в

 

котором

 

они

 

могли

 

бы

 

наводиться

разомкнут

Следователь

-

но

из

 

четырех

 

составляющих

 

в

 

схеме

 

рисунка

  3

а

 

остается

 

емкостный

 

ток

 

прямой

 

последовательно

-

сти

обусловленный

 

приложением

 

к

 

изоляции

 

КЛ

 

рабочего

 

напряжения

под

 

действием

 

которого

 

ток

 

с

 

жилы

 

стекает

 

в

 

экран

 

и

 

далее

пройдя

 

вдоль

 

экра

-

на

уходит

 

в

 

место

 

его

 

заземления

Если

 

экран

 

КЛ

 

заземлен

 

в

 

одной

 

точке

 (

или

 

не

-

скольких

 

точках

), 

то

 

он

 

имеет

 

близкий

 

нулю

 

потен

-

циал

и

 

за

 

его

 

пределами

 

отсутствует

 

электриче

-

ское

 

поле

Поэтому

 

у

 

фаз

 

КЛ

 

нет

 

взаимной

 

емкости

а

 

значит

 

вне

 

зависимости

 

от

 

вида

 

прокладки

 

КЛ

 

(

рисунок

 1) 

рабочие

 

емкости

 

фаз

 

одинаковы

 

и

 

опре

-

деляются

 

собственной

 

емкостью

  «

жила

-

экран

». 

Если

 

приложить

 

к

 

таким

 

емкостям

 

фаз

 

напряжение

 

сети

 

прямой

 

последовательности

то

 

и

 

токи

 

в

 

жи

-

лах

и

 

токи

 

в

 

экранах

 

также

 

будут

 

токами

 

прямой

 

последовательности

то

 

есть

 

они

 

будут

 

лишены

 

«

неравномерности

».

Двусторонее

 

заземление

При

 

двустороннем

 

заземлении

 

в

 

экранах

 

кроме

 

емкостных

 

токов

 

появляются

 

также

 

и

 

индуктивные

 

(

индуктированные

токи

Индуктивные

 

токи

 

опреде

-

ляются

:

 

взаимной

 

индуктивностью

 

между

 

жилой

 

и

 

экра

-

ном

 

одной

 

и

 

той

 

же

 

фазы

 

КЛ

;

 

взаимной

 

индуктивностью

 

между

 

фазами

.

Для

 

случая

 

прокладки

 

трех

 

фаз

 

в

 

ряд

  (

рису

-

нок

  1

б

взаимная

 

индуктивность

 

между

 

соседни

-

ми

 

фазами

 «

А

В

» 

или

 «

В

С

» 

оказывается

 

больше

чем

 

между

 

крайними

  «

А

С

». 

Это

 

приводит

 

к

 

тому

что

 

индуктивные

 

токи

 

в

 

экранах

 

фаз

 

различаются

а

 

значит

 

не

 

равны

 

друг

 

другу

 

и

 

полные

 

токи

 

экра

-

нов

представляющие

 

собой

 

сумму

 

емкостной

 

и

 

ин

-

дуктивных

 

составляющих

то

 

есть

 

возникает

  «

не

-

равномерность

».

Проведем

 

расчеты

 

токов

 

в

 

экранах

 

КЛ

 110 

кВ

вы

-

полненной

 

однофазными

 

кабелями

 1000/240 

мм

2

 

с

 

медной

 

жилой

 

и

 

экраном

длиной

 3  

км

Погонная

 

емкость

 

фазы

 

КЛ

 

составляет

 0,25 

мкФ

/

км

полная

 

емкость

 0,75 

мкФ

емкостный

 

ток

 15 

А

В

 

расчетах

 

положим

что

 

КЛ

 

имеет

 

двустороннее

 

питание

то

 

есть

 

подключена

 

к

 

сети

 110 

кВ

 

с

 

двух

 

сторон

тогда

 

емкостный

 

ток

 

в

 

начале

 

и

 

конце

 

КЛ

 

будет

 

по

 7,5 

А

Способ

 

прокладки

 

фаз

 

КЛ

 — 

или

 

сомкнутый

 

тре

-

угольник

 (

рисунок

 1

а

), 

или

 

ряд

 (

рисунок

 1

б

с

 

рас

-

стоянием

 0,3 

м

 

между

 

осями

 

соседних

 

фаз

.

На

 

данном

 

этапе

 

положим

что

 

схема

 

заземле

-

ния

 

экранов

 

отвечает

 

рисунку

  3

б

но

 

позже

 

будут

 

рас

 

смот

 

рены

 

и

 

различные

 

варианты

 

транспозиции

 

экранов

По

 

концам

 

КЛ

 

экраны

 

объединены

 

вместе

 

и

 

далее

 

соединены

 

с

 

контуром

 

заземления

имею

-

щим

 

сопротивление

 0,5 

Ом

 — 

в

 

нем

 

будут

 

фикси

-

роваться

 (

при

 

наличии

составляющие

 

нулевой

 

по

-

следовательности

 3

I

0

На

 

рисунке

 4 

приведены

 

результаты

 

расчетов

 

токов

 

экранов

 

 1, 2, 3 

и

 

тока

 

в

 

жиле

 

I

Ж

 (

он

 

одинаков

 

в

 

трех

 

жилах

 «

А

», «

В

», «

С

») 

в

 

зависимости

 

от

 

пере

-

даваемой

 

по

 

КЛ

 

трехфазной

 

мощности

 

S

КЛ

Опреде

-

ление

 «

неравномерности

» 

токов

 

в

 

экранах

 

следует

 

проводить

 

по

 

формуле

:

Э

 = (

I

Э

max

 / 

I

Э

min

 – 1) · 100%.

Из

 

рисунка

 4 

видно

что

 

при

 

двустороннем

 

зазем

-

лении

 

в

 

экранах

 

КЛ

 

проходят

 

токи

 

уровня

 

I

Э

 

/

 

I

Ж

 

 0,55 

для

 

треугольника

 

и

 

I

Э

 

/

 

I

Ж

 

 0,83÷0,95 

для

 

ряда

 — 

эти

 

соотношения

 

можно

 

было

 

бы

 

получить

 

и

 

с

 

помощью

 

методики

 [4], 

хотя

строго

 

говоря

она

 

позволяет

 

вы

-

числять

 

только

 

лишь

 

индуктивную

 

составляющую

 

прямой

 

последовательности

Также

 

из

 

рисунка

 4 

видно

что

 

для

 

треугольника

 

токи

 

в

 

экранах

 

 1, 2, 3 

одина

-

ковы

, «

неравномерность

» — 0%;

 

для

 

ряда

 

токи

 

в

 

экранах

 

 1, 2, 3 

различаются

«

неравномерность

» — 15%;

 

для

 

треугольника

 

и

 

для

 

ряда

 

в

 

экранах

 

отсутству

-

ют

 

токи

 3

I

0

.

Для

 

прокладки

 

в

 

ряд

 

различие

 

токов

 

в

 

экранах

 

 1, 2, 3 

формально

 

означает

что

 

кроме

 

индук

-

тивной

 

составляющей

 

прямой

 

последовательности

 

в

 

экранах

 

есть

 

также

 

индуктивная

 

составляющая

 

об

-

ратной

 (

а

 

вот

 

нулевой

согласно

 

рисунку

 4, 

там

 

нет

).

Различие

 

токов

 

в

 

экранах

 

при

 

ряд

-

ном

 

расположении

 

кабелей

 

состав

-

ляет

 15%, 

превосходя

 

порог

 

в

 10%, 

установленный

 

нормами

 [1, 2]. 

Также

 

интересно

 

и

 

то

что

 

наибольшее

 

раз

-

личие

 

достигается

 

не

 

между

 

экранами

 

крайних

 

фаз

 (

 1, 3) 

и

 

средней

 

фазой

 

(

 2), 

а

 

между

 

экранами

 

крайних

 

фаз

 

 1 

и

 

 3 — 

этот

 

эффект

 

уже

 

был

 

за

-

мечен

 

ранее

 

некоторыми

 

инженерами

 

при

 

теоретических

 

и

 

практических

 

ис

-

следованиях

«

Неравномерность

» 

токов

 

в

 

экра

-

нах

характерную

 

для

 

рядной

 

проклад

-

ки

 

фаз

можно

 

существенно

 

снизить

если

 

предусмотреть

 

для

 

КЛ

 

транс

-

позицию

 

однофазных

 

кабелей

 [3] (

не

 

следует

 

путать

 

с

 

транспозицией

 

экра

-

Рис

. 4. 

Токи

 

в

 

экранах

 

КЛ

 110 

кВ

 

при

 

их

 

двустороннем

 

заземлении

I

Ж

1,2

3

1,2,3

ряд

треуг.

3

I

0

ряд, треуг.

жила
экран № 1
экран № 2
экран № 3
3

I

0

 экранов

I

Э

А

0

1200

1000

800

600

400

200

0

50

100

150

200

250

S

КЛ

МВА

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ


Page 5
background image

89

нов

). 

Соответствующий

 

пример

 

предоставлен

 

заво

-

дом

 «

Таткабель

» 

и

 

показан

 

на

 

рисунке

 5.

Для

 

оценки

 

опасности

 «

неравномерности

» 

экран

-

ных

 

токов

 

рассмотрим

 

потери

Соотношение

 

потерь

 

в

 

экране

 

P

Э

 

и

 

жиле

 

P

Ж

 

по

 [4] 

будет

 

равно

:

P

Э

 

/

 

P

Ж

 = (

I

Э

 

/

 

I

Ж

)

2

 · 

F

Ж

 

/

 

F

Э

,

где

 

F

Ж

 

и

 

F

Э

 — 

сечения

 

медных

 

жилы

 

и

 

экрана

При

 

прокладке

 

треугольником

 

имеем

 

P

Э

 

/

 

P

Ж

 = 1,26; 

при

 

прокладке

 

в

 

ряд

 

имеем

 

P

Э

 

/

 

P

Ж

 = 2,87÷3,76 (

значение

 

3,76 — 

экран

 

 3).

Видно

что

 

P

Э

 

больше

чем

 

P

Ж

то

 

есть

 

главным

 

источником

 

тепловыделения

 

в

 

КЛ

 

являются

 

экраны

Также

 

видно

что

 

потери

 

в

 

экране

 

 3 

заметно

 

пре

-

восходят

 

потери

 

в

 

экранах

 

 1, 2. 

Вместе

 

с

 

тем

те

-

пловые

 

расчеты

сделанные

 

в

 

специализированных

 

программах

показывают

что

 

при

 

про

-

кладке

 

трех

 

однофазных

 

кабелей

 

в

 

ряд

 

самая

 

высокая

 

температура

 

достига

-

ется

 

все

 

же

 

у

 

средней

 

фазы

где

 

усло

-

вия

 

охлаждения

 

не

 

такие

 

хорошие

как

 

у

 

двух

 

крайних

 

фаз

Таким

 

образом

по

-

вышенные

 

потери

 

экрана

 

одной

 

из

 

двух

 

крайних

 

фаз

 

КЛ

 

никак

 

не

 

ограничивают

 

пропускной

 

способности

 

КЛ

определяе

-

мой

 

средней

 

фазой

.

ВИДЫ

 

ТРАНСПОЗИЦИИ

 

ЭКРАНОВ

Говоря

 

о

 

видах

 

транспозиции

 

экранов

обычно

 

понимают

 

термины

 [4]:

 

идеальная

 

транспозиция

;

 

неидеальная

 

транспозиция

.

Идеальная

 

транспозиция

 — 

это

 

та

-

кая

где

 

два

 

узла

 

транспозиции

 

делят

 

трассу

 

КЛ

 

на

 

три

 

участка

а

 

напряжения

 

промышленной

 

частоты

наведенные

 

продольно

 

на

 

экраны

 

на

 

этих

 

участках

оказываются

 

равны

 

друг

 

другу

 

по

 

вели

-

чине

 

и

 

имеют

 

сдвиг

 120°. 

Самым

 

про

-

стым

 

примером

 

идеальной

 

транспози

-

ции

 

является

 

случай

когда

 

три

 

участка

 

трассы

 

КЛ

 

имеют

 

равную

 

длину

 

и

 

оди

-

наковое

 

взаимное

 

расположение

 

фаз

однако

 

в

 [4] 

показано

что

 

транспозиция

 

может

 

быть

 

идеальной

 

и

 

в

 

иных

 

ситуа

-

циях

Степень

  «

идеальности

» 

транспо

-

зиции

 

характеризуется

 

коэффициентом

 

K

T

 

из

 [4].

Исследования

 

показали

что

 

при

 

рас

-

смотрении

 

транспозиции

 

экранов

 

следу

-

ет

 

ввести

 

еще

 

одно

 

понятие

 — «

группа

 

транспозиции

» (

оно

 

близко

 

известному

 

понятию

  «

группа

 

соединения

 

обмоток

 

трансформатора

»). 

Для

 

трехфазных

 

се

-

тей

 

транспозиция

 

экранов

 

кабелей

 

мо

-

жет

 

относиться

 

только

 

к

 

одной

 

из

 

двух

 

групп

:

–  

группа

 «123–312» (

рисунок

 6

а

);

–  

группа

 «123–231» (

рисунок

 6

б

).

У

 

трансформаторов

  «

группа

» 

обо

-

значается

 

числом

 (

от

 0 

до

 12), 

означающим

 

взаим

-

ную

 

ориентацию

 

векторов

 

первичной

 

и

 

вторичной

 

обмоток

Числа

 

от

 0 

до

 12 

аналогичны

 

тем

что

 

ука

-

зываются

 

на

 

циферблате

 

часов

Для

 

кабелей

 «

груп

-

пу

» 

также

 

можно

 

было

 

бы

 

обозначить

 

одним

 

чис

-

лом

  (

от

 0 

до

 12), 

определяемым

 

в

 

зависимости

 

от

 

ориентации

 

векторов

 

напряжений

 (

или

 

токов

в

 

жи

-

лах

 

и

 

экранах

Однако

 

проще

 

и

 

понятнее

 

напрямую

 

указывать

 

в

 

названии

 «

группы

» 

тот

 

или

 

иной

 

вари

-

ант

 

соединения

 

экранов

 

  1,  2,  3  (

рисунок

 6), 

что

 

и

 

было

 

сделано

.

Отличие

 

групп

 

удобно

 

проследить

обратив

 

вни

-

мание

 

на

 

чередование

 

экранов

 

до

 

и

 

после

 

узла

 

транспозиции

 

Т

1. 

Роль

 «

группы

» 

заключается

 

в

 

том

что

 

от

 

нее

 

зависит

 

ориентация

 

векторов

 

емкостной

 

составляющей

 

тока

 

в

 

экранах

а

 

это

в

 

свою

 

очередь

Рис

. 5. 

Пример

 

транспозиции

 

однофазных

 

кабелей

Рис

. 6. 

Возможные

 «

группы

» 

транспозиции

 

экранов

 

КЛ

:

а

) «123–312»; 

б

) «123–231»

жила А

1

2

3

2

3

1

3

1

2

123 – 312

жила В

жила С

Т2

Т1

1

2

3

3

1

2

2

3

1

123 – 231

жила А

жила В

жила С

Т2

Т1

L

1

L

2

L

3

L

1

L

2

L

3

а

)

б

)

 6 (51) 2018


Page 6
background image

90

оказывается

 

очень

 

важно

 

при

 

суммирова

-

нии

 

данных

 

векторов

 

с

 

векторами

 

индук

-

тивных

 

составляющих

Иными

 

словами

«

группа

» 

влияет

 

на

 

фиксируемую

 

для

 

КЛ

 

неравномерность

 

токов

 

в

 

экранах

.

Некоторые

 

пояснения

 

влияния

 «

группы

» 

на

 

векторы

 

емкостных

 

токов

 

можно

 

сделать

с

 

помощью

 

рисунка

 7, 

где

 

для

 

экрана

 

 1, 

имеющего

 

три

 

участка

образованные

 

узла

-

ми

 

транспозиции

 

Т

и

 

Т

2, 

показаны

 

емкост

-

ные

 

токи

стекающие

 

в

 

него

 

с

 

жил

 «

А

», «

В

», 

«

С

» . 

На

 

крайних

 

участках

 

токи

 

идут

 

в

 

бли

-

жайшие

 

места

 

заземления

а

 

на

 

среднем

 

участке

 

для

 

удобства

 

можно

 

положить

что

 

половина

 

тока

 

отправляется

 

по

 

экрану

 

в

 

на

-

чало

 

КЛ

половина

 — 

по

 

экрану

 

в

 

конец

.

Если

 

полный

 

емкостный

 

ток

 (

ток

 «

холо

-

стого

 

хода

») 

фаз

 

составляет

 

I

ХА

I

Х

B

I

Х

C

то

 

на

 

каждом

 

из

 

трех

 

участков

 

трассы

 

КЛ

 

на

 

экран

 

 1 

через

 

изо

-

ляцию

 

стекает

 

один

 

из

 

емкостных

 

токов

 

I

ХА

/3, 

I

Х

B

/3, 

I

Х

C

/3. 

Например

в

 

начале

 

КЛ

 

емкостный

 

ток

 

экрана

 

 1 

равен

 

векторной

 

сумме

 

тока

 

I

ХА

/3 

левого

 

участка

 

(

L

1

и

 

половине

 

тока

 

среднего

 

участка

 (L

2

), 

который

  

для

 

группы

 «123–321» 

будет

 

равен

 

I

Х

B

/6 (

рисунок

 7

а

и

 

I

Х

C

/6 

для

 

группы

 «123–231» (

рисунок

  7

б

). 

В

 

обоих

 

случаях

 

величина

 

емкостного

 

тока

 

экрана

 

 1 

в

 

на

-

чале

 

КЛ

 

будет

 

одинаковой

но

 

вот

 

ориентация

 

векто

-

ра

 

будет

 

разной

Можно

 

показать

что

 

если

 

вместо

 

транспозиции

 

экранов

 «123–321» 

применить

 «123–231», 

то

 

трой

-

ка

 

векторов

 

емкостных

 

токов

 

экранов

 

 1, 2, 3, 

яв

-

ляющихся

 

токами

 

прямой

 

последовательности

по

-

вернется

 

на

 

комплексной

 

плоскости

 

против

 

часовой

 

стрелки

 

на

 

угол

 60°. 

Такой

 

поворот

 

изменит

 

токи

 

в

 

экранах

 

и

 

их

  «

неравномерность

», 

но

 

только

 

при

 

наличии

 

в

 

экранах

 

индуктивных

 

составляющих

 

об

-

ратной

 

и

 

нулевой

 

последовательностей

 — 

докажем

 

это

 

отдельно

 

для

 

треугольника

 

и

 

отдельно

 

для

 

ряда

.

ТРАНСПОЗИЦИЯ

 

ЭКРАНОВ

 (

ТРЕУГОЛЬНИК

)

Пусть

 

взаимное

 

расположение

 

фаз

 

одинаково

 

на

 

протяжении

 

всей

 

трассы

 

КЛ

 

и

 

отвечает

 

схеме

 

рису

-

нок

 1

а

Следовательно

степень

 

идеаль

-

ности

 

транспозиции

 

зависит

 

только

 

от

 

соотношения

 

длин

 

L

1

L

2

L

3

 

трех

 

участ

-

ков

 

трассы

на

 

которые

 

она

 

была

 

разде

-

лена

 

двумя

 

узлами

 

Т

и

 

Т

2. 

На

 

рисун

-

ке

 8 

даны

 

расчеты

 

токов

 

в

 

экранах

 

КЛ

 

110 

кВ

 

длиной

 3 

км

 

для

 

случаев

 

идеальная

 

транспозиция

 (

участки

 

км

, 1 

км

, 1 

км

);

 

неидеальная

 

транспозиция

  (

участки

 

км

, 0,8 

км

, 1,2 

км

).

Идеальная

 

транспозиция

Согласно

 

методике

 [4] 

коэффициент

 

транспозиции

 

K

Т

 = 0, 

и

 

поэтому

 

экран

-

ные

 

токи

 

не

 

имеют

 

индуктивной

 

состав

-

ляющей

 

прямой

 

последовательности

Также

по

 

причине

 

симметрии

 

располо

-

жения

 

трех

 

фаз

в

 

экранах

 

не

 

возникнет

 

и

 

каких

-

то

 

иных

 

индуктивных

 

составляющих

 (

обрат

-

ной

 

и

 

нулевой

 

последовательностей

). 

Это

 

значит

что

 

из

 

четырех

 

возможных

 

составляющих

 

токи

 

экранов

 

КЛ

 

имеют

 

лишь

 

емкостную

 

составляющую

 

прямой

 

последовательности

и

 

тогда

 «

неравномерность

» 

бу

-

дет

 0% (

рисунок

 8). «

Группа

» 

транспозиции

 

не

 

ока

-

зывает

 

влияния

поскольку

 

поворот

 

на

 60° 

векторов

 

емкостных

 

токов

 

ничего

 

не

 

меняет

 

в

 

отсутствии

 

дру

-

гих

 

составляющих

.

Неидеальная

 

транспозиция

Согласно

 

методике

 [4] 

K

Т

 = 0,115, 

и

 

поэтому

 

токи

 

экранов

 

содержат

 

индуктивную

 

составляющую

 

пря

-

мой

 

последовательности

Если

 

при

 

двустороннем

 

за

-

землении

 

она

 

была

 

I

Э

 = 0,55 · 

I

Ж

то

 

при

 

транспозиции

 

по

 [4] 

она

 

станет

 

I

Э

 = (0,55 · 

K

Т

) · 

I

Ж

Например

при

 

токе

 

в

 

жиле

 

I

Ж

 = 1150 

А

 (

S

КЛ

 = 250 

МВА

индуктивный

 

ток

 

прямой

 

последовательности

 

будет

 

равен

 

I

Э

 = 72 

А

Каких

-

то

 

других

 

индуктивных

 

составляющих

 

в

 

экранах

 

нет

 

в

 

силу

 

симметрии

 

расположения

 

трех

 

фаз

По

-

этому

 

токи

 

в

 

экранах

 

КЛ

 

представляют

 

собой

 

сумму

 

только

 

емкостной

 (

около

 5 

А

и

 

индуктивной

 (

до

 72 

А

составляющих

 

прямой

 

последовательности

а

 

значит

так

 

как

 

есть

 

только

 

прямая

 

последовательность

, «

не

-

равномерность

» 

будет

 0% (

рисунок

 8).

Рис

. 7. 

Схема

 

прохождения

 

емкостных

 

токов

 

на

 

примере

 

экрана