Параметры ожидаемых грозовых перенапряжений в воздушных линиях связи

Та б пина 2 12 Лаксимальные амплитудно-временные характеристики волн перенапряжений в ВЛС при воздействии грозовых разрядов облако-земля

Характеристики

временные

Соответствуют параметрам волны тока в канале молнии

r.tnv/l, т .,=3.5 V/1

tm l,2 thi, tji л 6 titi,

где t i - длительность импульса воздействующего ГЭМИ, с.

Соответствуют параметрам тока в канале молнии

Электрические и волновые процессы в ВЛС при грозовых воздействиях

Перекрытия с проводников ВЛС. Перенапряжения, возникающие в ВЛС при грозовых воздействиях, зачастую имеют настолько значительные уровни, что происходит нарушение защитных свойств изоляции проводников ВЛС от земли или конструкций, находящихся под нулевым или пониженным по сравнению с

проводниками линий связи потенциалом. Это приводит к возникновению перекрытий (э.чектрических разрядов) с проводников ВЛС либо непосредственно на землю, либо на близко расположенные конструкции или объекты, находящиеся под нулевым потенциалом.

Для изоляции проводников ВЛС относительно земли в основном используются изолирующие свойства воздуха. При этом в отдельных точках линии поддерживаются опорами (металлическими, железобетонными, а чаще деревянными), изоляция проводников ВЛС от которых осуществляется фарфоровыми изоляторами.

По мере удаления от точки максимального провеса проводников ВЛС электрическая прочность их изоляции относительно земли увеличивается. Однако на опорах электрическая прочность резко понижается, и возникает вероятность перекрытия не только по воздуху, 1Ю и по поверхности изоляторов и опор. При этом изоляция ВЛС не рассчитывается на величину грозовых перенапряжений, а определяется требованиями изоляции линий от токов утечки. Поэтому при грозовых перенапряжениях всегда будут происходить перекрытия либо на землю, либо по пути проводник - земля в точке максимального провеса линии, либо по пути проводник - поверхность изолятора - опора - земля, либо проводник- опора - земля. Зачастую происходит параллельный разряд по вышеперечисленным путям одновременно.

Процесс перекрытия изоляции характеризуется пробивными градие11тами воздуха, поверхностями изоляторов и опор (см. табл. 2.13), а также вольт-секундными характеристиками этих изоляционных промежутков (рис. 2.15-2.17).

Затухание и деформация волн в ВЛС. Затухание волн перенапряжения в ВЛС проявляется в постепенном и одновременном уменьшении всех их мгно-

Примечание. Нормальные условия (ГОСТ 1516.2-76) - температура воздуха - 20° С; атмосферное давление- 101 300 Па;- абсолютная влажность - И гМ

Рис. 2.15. К образованию

и иа его спаде <3> 15162-76

Рис. 2.17. tfMtrybCKoe разрядное 50%-иое напряжение воздушного промежутка провод-земля при -воздействии стандартного импульса перенапряжения 1,2/50 ыкс

I -отгнцательиОП голярпосгн. 2 -ш теЯЬНоБ г---------

3 t,hKC

Рис. 216 Форма иольт-секундной рактеристиКи Д-чя резко пеодиородного i поля 1фн стандартном импульсе перенапряжения 1,2/50 ыкс

в пронессе распространения по линии. Деформация и менее резким изменением формы волны (в частности, ампл11- и фронта и дл1гтельносш импульса). Наиболее существенное влияние на деформацию волн перенапряжения i нияк оказывают корст и активное сопротивление зияли. Корона на проводах, В процессе распространения импульсных i

э ВЛС наблюдается резкое уменьшение их амплитуды н увеличе-1

нию (смещение) длительности фронта. Критическое напряжение

короны на проводах t/,.p = 21 mDmrjpTp In (2й /Гпр),

(2.2

где тл -к.

;нт, учитывающий состояние поверхности провода (для вых проводов niD=l, для находящихся в эксплуатации, тл=0,98...0,93); я1 -коэффициснт, характорЕэуюший окружаюшзто среду (сухая погода тп=1,д туман -л!п=0,9,., 0,8); Чр - откосительная плотность воздуха ЧрЗ, 4-6) (р - баранетрическое давление в торрах; 6-температура воздуха, гр и Лл-радиус провода и высота его подвеса над уровнен земли, м.

Амплитуда критического иаирижения возникновагия короны на провода I колеблется в пределах 22 43 кБ. Так как индуктир

напряжения t

верженных грозовым воздейси ряд, вызывающий уменьшено

лшают эти значения, то иа проводах линий, под-ш, как правило, будет возникать коронный раэ-эмнлнтуды волны перенапряжения. Наблюде-волиа напряжения в 40 нО через 500 м пробега уменьшается по вмнлитуде в среднем до 25 кВ.

Для практических расчетов уменьшения амплитуды волны при ее пробеге ко линии Б случае короны используют формулу

г/, = ЗДг/о + 1). (2.26)

где Со -амплитуда волны в точке ее возтгкноаения, кВ; А - коэффициент, принимающий значения 1,5-10-<.,.5-Ю ; Ci - амплитуда напряжения на удв-ленин / им ог места возникиовсиня волны, кВ.

Особенно сильно затухают в процессе пробега короткие но длительности и срезанные волны. Снижение амплитуды длинных волн под действием короны незначительно,

ИэмЁНЁНие формы волны в основном лронсходкт за счет смещения части ее 4фонта. В этом случае на фронте волны образуется порог, соответствующий критическому значению непряжения возниктювекия коровы (рис. 2.18),

Рнс. 218 Вид деформации фронта волны перенапряжеиня в коропнру-ющей ВЛС:

По мере увеличения длины пробега волньс / и уменьшения высоты подве-еа линии над землей порог удлиняется, благодаря чему существенно увеличивается дния длительность фрокта импульса, которая сгастовнтся;

=Ф -р + (0-5 + о.ооеед,) i, (2.27)

I где Тфо - начальная длительность фронта волны, мкс; Ua - амп.читуда волны никновения, кВ; h -высота подвеса провода над поверхностью земли, м; i-Дичи])а пробега волны, км.

Наблюдения показывают, что при пробеге волны тока в 1 кА расстояния в км смещение фронта волны достигает 0,5 мкс и более. При этом деформация лн положительной иолярноган под дейстикем короны бывает больше, чем лн отрицательной полярности.

Влияние активного сопротивления земли. Если напряже-е волны ВЛС не превышает критического ланряжения всвиик-

Таблица 2.14. Напряжение на различных нагрузках входных цепей РЭС,

подключенных к ВЛС

Схема замещения и внд нагрузки

Аналитическое выражение

Прн%гечание

1. Активное сопротивление

где v =

Схема соответствует подключению ВЛС к активной нагрузке входных цепей РЭС

R-b:i

коэффициент преломления

О Z 6 S №

2. Поперечная . емкость пли продольная индуктивность

2.1. Поперечная емкость

Прямоугольная волна с амплитудой V\

ao(0=vt/i[l-exp(- Tu)l. 2г

где v=-- -

коэффициент преломления

Z-Z - активное сопротивление Схема соответствует:

переходу проводной несимметричной ВЛС в кабельную линию;

подключению проводной ВЛС к входным цепям РЭС через проходную емкость

2.2. Продольная индуктивность

Схема соответствует включению дросселя в рассечку ВЛС

Косоугольная волна с фронтом Тф1 и амплитудой V\ при г<Тф1

-ехр (-№)]}. где Гц - постоянная времени цепи

J ££вл лля поперечной

вл+ I емкости * I для продольной л+-2 1 индуктивности

Экспоненциальная полна напряжения вида ы,(/!) =t/iexp(- где Г1=т /0,7;

U2{t)=xUi [ехр(-/Г,)-

-схр(Л/Гц)1

Происходит сглахи-вание фронта падающей волны

t .2= Ф

* 1-ехр(-тф1,Тц)

0,8 0,6

о 0,2 0, 0.6 0,8 10 \j7,

I-\-!-I-\-\{г)

о 2 if 6 8 10

Окончание табл. 2.14

3. Поперечная индуктивность

Схе.ма соответствует подключению ВЛС к согласующему трансформатору

Косоугольная волна с фронтом Тф1 и а.мплнтудой Ui при <toi

г/,(/)=2 -Гц[1- -ф1

-ехр (- 7.;)].

где Гц=/2вл - постоянная времени цепи

i{t)/l/, 2,0

и 2 max

при Тф1/Г1;<С1

4. Колебательный контур

Схема соответствует подключению ВЛС к частотному Г-образ-ному фильтру

Прямоугольная волна с амплитудой Ui

uo{f)=Ui{l-cos(,)t)

2max=2U \,

Косоугольная волна с фронтом Тф! и амплитудой Vi

при /<Тф1

и, I sin Mi \

Ф1 \

при >Тф1 2(0 =

1- -COSo>( t- -

где 7ц=2л/(.о - период собственных колебаний контура

01 2 3 if 5

Экспоненциальная волна напряжения вида щ it) = t/iexp(-t/Ti), где Г1=Ти/0,7

и, it) = и.

где Ф=агс1д(1/соГ1)

--2-cxp(--i/Tj)-

г i / -* ц

COS (to г*-J-If-)

0,5 D

новения короны, деформация волн в основно.м определяется влиянием удельного сопротивления земли. Сопротивлением провода ВЛС в этом случае пренебрегают. Длительность фронта деформированной волны при это-М

/ / \2

4i ФО

16 [/Оз Ллвл

(2.28)