Допустимые напряжения на изоляции

Для оценки надежности защиты подстанционного оборудования от набегающих волн необходимо сопоставить напряжения на изоляции с ее электрической прочностью. При этом следует учитывать, что формы волн напряжения на изоляции являются нестандартными.

В частности, напряжение на трансформаторе представляет собой униполярный колебательный импульс. Время до первого максимума τ₁ и период собственных колебаний Т зависят в основном от расстояния между разрядником и трансформатором, но не зависят от числа и типа вентильных разрядников, а также параметров волн, набегающих с линии. За некоторым исключением, практического влияния на эти величины не оказывают также схема и тип подстанций. Большое количество исследований показало, что значения τ₁ изменяются от 1,0 до 4,0 мкс, а Т — от 1,8 до 6,4 мкс, увеличиваясь с ростом номинального напряжения. Огибающая униполярного импульса, как правило, спадает быстрее, чем стандартный импульс 1,2/50.

Как известно, изоляция испытывается полным и срезанным импульсом. Воздействие униполярного колебательного импульса на главную изоляцию трансформатора является, очевидно, менее тяжелым режимом, чем воздействие полного импульса с тем же максимальным значением, но более опасным, чем воздействие срезанного импульса. Что касается воздействия на продольную изоляцию, то наибольшую опасность для нее представляют импульсы с наименьшими длительностями фронта, характерные для напряжений 35—110 кВ, но трансформаторы именно этих классов имеют наибольшие запасы прочности по отношению к испытательному напряжению.

В качестве временных нормативов принято, что допустимое напряжение на внутренней изоляции трансформаторов при униполярном колебательном импульсе может быть на 10% выше, чем испытательное напряжение при полном импульсе U_п.и с учетом поправки на возбуждение трансформатора:

(10.54)

где U_ном — действующее номинальное линейное напряжение.

Значения U_доп приведены ниже.

Таблица 10.1 – Допустимые испытательные напряжения при воздействии колебательного униполярного импульса

Рис. 10.29 – Типичная форма импульса грозового перенапряжения на трансформаторе. 1 — U_доп для внутренней изоляции; 2 — электрическая прочность внешней изоляции; 3 — спад стандартного импульса 1,2/50.

Максимальные значения, допустимые по условиям воздействия на внешнюю изоляцию оборудования подстанций, определяются путем сопоставления волны напряжения на изоляции, в частности, униполярного колебательного импульса с кривой импульсного уровня внешней изоляции; последняя проходит через две точки: t₁ = 2 мкс, U = U_с.иk и t₂ = 8 мкс, U = U_п.иk, где U_с.и, U_п.и — испытательные напряжения внешней изоляции соответственно при срезанном и полном импульсе; k — коэффициент, учитывающий поправку на атмосферные условия. Для подстанций до 220 кВ, где среднее значение длительности фронта униполярного импульса близко к 2 мкс, прочность внешней изоляции определяется обычно испытательным напряжением при срезанном импульсе.

На рис. 10.29 показаны соотношения, при которых не будет происходить ни повреждения внутренней изоляции трансформатора U_и.макс < U_доп). ни перекрытия внешней изоляции (вся кривая лежит ниже кривой импульсного уровня изоляции).