2020-04-07
283
На рис. 6.12 представлен случай падения на шины подстанции электромагнитной волны при подключении к шинам сосредоточенной емкости. Эквивалентная схема для этого случая представлена на рис. 6.12, б.
Рис. 6.12. Прохождение электромагнитной волны мимо емкости:
А – расчетная схема; б – схема замещения
Для эквивалентной схемы можно написать уравнения по законам Кирхгофа:
, (6.48)
, (6.49)
. (6.50)
Продифференцировав уравнение (6.47), находим:
. (6.51)
Подставим выражение для ic в (6.48):
. (6.52)
Далее подставим выражение для iпp в (6.46):
. (6.53)
Полученное дифференциальное уравнение (6.53) аналогично уравнению (6.40) с тем различием, что в (6.53) вместо параметра L входит величина CZ1Z2. Следовательно, решение уравнения (6.53) можно записать в виде:
, (6.54)
где
.
В таком случае,
|
|
|
. (6.55)
Напряжение отраженной волны может быть найдено из соотношения:
,
в которое подставляем найденное значение uпр:
. (6.56)
Анализ выражений (6.55) и (6.56) показывает, что в первый момент (t = 0) uпр =0 и uотр = –Uпад. При t = ∞:
; 
.
На рис. 6.13 представлено графическое изображение напряжений электромагнитных волн при включенной в узловой точке емкости. Из рис. 6.13 и анализа уравнения (6.53) видно, что в первый момент напряжение в узловой точке равно нулю, а за тем оно возрастает по экспоненциальному закону с постоянной времени 
.
Сглаживание фронта электромагнитной волны благоприятно сказывается на условиях работы межвитковой изоляции обмоток электрических машин и трансформаторов при набегании на них электромагнитных волн. Чем меньше крутизна фронта волны, тем ниже будут разности потенциалов между витками при прохождении вдоль обмотки фронта волны. Емкости используются в схемах грозозащиты для сглаживания фронта набегающих волн и защиты межвитковой изоляции.
Рис. 6.13. Форма преломленной и отраженной волн при прохождении электромагнитной волны мимо емкости
Можно определить величину емкости, необходимую для получения заданной крутизны фронта волны. Из (6.55) скорость изменения напряжения на фронте волны равна
. (6.57)
Наибольшее значение крутизна фронта волны имеет при t = 0:
. (6.58)
Отсюда
. (6.59)
Пусть, например, электромагнитная волна с напряжением Uпад = 20 кВ набегает по линии с волновым сопротивлением Z1 = 400 Ом на шины подстанции. Допустимая максимальная крутизна фронта волны составляет 1 кВ/мксек. В этом случае необходимая для сглаживания фронта волны емкость будет равна:
|
|
|
мкф.
