Рис. 1.22. Коэффициент ослабления на- ,r/A)

пряженности электрического поля на 1 / оси пути в зависимости от расстояния до контактного провода

о 0,7 0,1 0,Ъ 0,4 О, Ш

Если учесть, что высота подвеса контактного провода Я= =6,15 м, а его средний радиус г в зависимости от сечения провода (85 или 100 мм) колеблется в пределах 6...9 мм, то (1.37) мож- 0 привести к виду

E = OMVl\F{hlH)h\, (1.38)

где F{hlH) - функция изменения напряженности электрического поля в зависимости от отношения h/H (рис. 1.22).

В случае магнитного воздействия напряженность поля на расстоянии г от контактного провода в наихудшем режиме КЗ контактной сети постоянного тока определяется в соответствии с законом полного тока:

Н =/из [1-ехр i-t/T)]/2nr. (1.39)

Вектор напряженности магнитного поля имеет ту же ориентацию в окружающем провод пространстве, что и при КЗ ЛЭП. Процесс протекания тока короткого замыкания по КС, так же как и в ЛЭП, ограничен во времени срабатыванием защиты.

1.2.5. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ УСТАНОВКИ

Современное развитие науки и техники немыслимо без применения высокоэнергетического оборудования, составной частью которого часто являются высоковольтные установки и устройства. Молшо выделить ряд характерных особенностей, которые присущи высоковольтным установкам как источникам МЭМП.

Прежде всего большинство высоковольтных установок проектируется для искусственного создания (имитации) условий тех или иных электромагнитных воздействий, которые можно ожидать в процессе эксплуатации электротехнического оборудования или РЭС, с целью испытания на стойкость к этим воздействиям и повышения их надежности. При этом естественным является разработка и создание высоковольтных установок предельных параметров по току, напряжению, запасаемой или трансформируемой энергии, что приводит к дополнительному увеличению мощности электромагнитных помех в окружающем эти устаровки пространстве.

Обеспечение нормальной работы РЭС, расположенных вблизи высоковольтных установок, требует прежде всего учета всех реально существующих факторов, которые оказывают влияние на формирование характеристик ЭМО в процессе генерирования МЭМП этими установками. Зачастую это требование выполнить

нелегко, так как большинство высоковольтных установок, за исключением ряда серийных, применяемых, например, для технологических целей, являются уникальными и создаются в соответствии с теми или иными потребностями научных исследований.

Тем не менее из всего их многообразия можно выделить ряд наиболее общих узлов и составных частей, типичных и характерных для большинства высоковольтных установок, применяемых на практике. К ним прежде всего относят высоковольтные источники напряжений и токов, которые сами по себе или в совокупности с зарядно-разрядным контуром или технологической оснасткой и являются источниками МЭМП.

Источники высоких напряжений. Наиболее широко источники высоких напряжений представлены при испытаниях электрической прочности изоляции электротехнического оборудования. К ним относятся [20]:

источники напряжения промышленной частоты, действующие 31начения испытательного напряжения у которых при токах не менее 1 А лежат в широких пределах: от 3... 5 кВ, при испытаниях изоляции обмоток низкого напряжения, до 1,2... 2,25 MB дл испытаний изоляции высокого класса-, и достигаются с помощью испытательных трансформаторов, каскадов трансформаторов и резонансных схем;

источники постоянного высокого напряжения (от нескольких киловольт до многих миллионов вольт), применяемые для исследований процессов пробоя различных изоляционных сред и электрической прочности изоляционных конструкций электрооборудования ЛЭП постоянного тока и представленные выпрямителями каскадными схемами, электростатическими генераторами;

генераторы импульсных напряжений (ГИН) для получения импульсов напряжения заданной формы (грозовых импульсов, синхроимпульсов ускорителей, коммутационных импульсов и т. п.) большом амплитудном (от десятков киловольт до десятков мега-вольт) и широком временном диапазонах.

Источники больших токов. Источники импульсных токов широко применяются как для научных, так и для технологических, целей. Их используют при испытаниях электрических сетей в аварийных режимах - КЗ ЛЭП и КС, переходных и коммутационных режимах ВЛ, а также для проведения различных физических; исследований-создания сильных магнитных полей [21], получения ударных волн и высокотемпературной плазмы [22]. При этом максимальные значения токов достигают десятков и сотен, килоампер, а длительности - десятых долей секунд. Приблизительно такие же параметры имеют импульсы токов, генерируемые установками для технологических целей.

В качестве источников больших импульсных токов широко применяются емкостные и индуктивные накопители энергии [20]. В-процессе генерирования высоковольтными установками больших, токов и напряжений, их передачи, потребления и происходит излучение МЭМП в окружающее пространство.

Электромагнитные помехи высоковольтных установок. Источниками электромагнитных излучений высоковольтных установок могут быть:

частичные разряды в источниках высокого напряжения (испытательных трансформаторах, каскадах трансформаторов или каскадах выпрямителей), как правило, проявляющиеся в виде короны и практически не устранимые при рабочих напряжениях высоковольтных устройств свыше 10 В;

собственные колебания в высоковольтных установках в рабочих режимах с частотой 3... 4 МГц и амплитудой токов до нескольких десятков килоампер, которые возникают из-за больших размеров и наличия сосредоточенных и распределенных элементов, образующих колебательные контуры, возбуждающиеся при резком изменении в них напряжений (срезе испытательного импульса, пробое .или перекрытиях);

основной разрядный контур, особенно в режиме КЗ, низкоом-ной нагрузки или разрядного промежутка, когда амплитудные значения токов или напряжений достигают предельных для данной высоковольтной установки значений.

Амплитудно-временные характеристики МЭМП, излучаемых высоковольтными устанрвками, в основном зависят от электрических параметров нагрузок, разрядных контуров в целом, их излучающих свойств, а также формы тока и напряжения на выходе высоковольтной уста1новки. В качестве примера в табл. 1.5 приведены формы напряжения и тока, наиболее широко применяемые при испытаниях электротехнического оборудования. Как видно, многие из них по форме повторяют МЭМП, описанные ранее.

Для определения характеристик ЭМО, создаваемой высоковольтными установками, выберем два наиболее типичных их вида - установка высокого напряжения (ГИН, испытательный трансформатор и т. п.) и установки больших токов.

Излучение высоковольтной установки высокого напряжения на некотором расстоянии г от нее сравнимо с полем ближней зоны, создаваемым диполем Герца. Тогда напряженность вертикальной составляющей электрического поля над поверхностью земли на основании [7]

Е = VCF {hlr)li2 л8 г), (1.40)

где С - емкость высоковольтной части установки по отношению к земле, Ф; U - рабочее напряжение установки, В; f (Л/г)-функция, характеризующая изменение вертикальной составляющей напряженности электрического поля в зависимости от соотношения h/r (рис. 1.23).

В том случае, когда источник больших токов нагружен на разрядный контур в виде большого витка, напряженность магнитного поля на его оси [19]

HIF{r/R)/2R, (1-41)

где / - ток в разрядном контуре, А; R - эквивалентный радиус