Защита от импульсных перенапряжений силовых кабелей приобретает все большую актуальность по мере расширения их спектра и уровня в соответствии с требованиями МЭК 61000 при воздействии воздушного ядерного взрыва, который содержит составляющие Е1 наносекундного диапазона и Е2 микросекундного диапазона. Составляющая Е2 близко соответствует разряду молнии, ранее принятому в качестве расчетного воздействия. Для составляющей Е1 задержки срабатывания традиционных защитных устройств ограничивают их применение, что и является предметом настоящего исследования.
Для определения перенапряжений на концах кабельной линии 6 кВ, с одной стороны примыкающая к входной шине РУ-6 кВ с подключенным ОПН, а с другой стороны — к комплектному распределительному устройству наружной установки (КРН-6 кВ), в качестве расчетной принимается схема, приведенная на рис. 1.
Рассмотрению подлежит 3-жильный кабель напряжением 6 кВ с током 180 А (далее КЛ 6 кВ) типа ААБ 3×70 с поясной изоляцией длиной 100–300 м со вводами.
В качестве источника ЭМИ принимается генератор импульсных напряжений (ГИН) установки «Аллюр М». ГИН содержит n = 40 модулей, в каждом из которых содержится 2 последовательно соединенных конденсатора типа К-75-63-0,047 емкостью С = 0,047 мкФ. Ударная емкость С уд ГИН равна
Напряжение ГИН при разряде равно 800 кВ.
(также при моделировании выполнен расчет для 1000 кВ = 1 ГВ).
Энергия на выходе ГИН Wгин равна
(при моделировании для 1000 кВ Wгин = 295 Дж).
Полеобразующая система (ПОС) установки «Аллюр М» представляет коническую несимметричную полосковую линию с постоянным волновым сопротивлением ZПОС = 100 Ом. В объеме ПОС реализовано вертикально поляризованное импульсное электрическое поле (ЭМИ). Горизонтальной составляющей ЭМИ можно пренебречь при небольшом расхождении верхнего и нижнего электродов ГИН.
В качестве расчетной принимается напряженность ЭМИ равная 50 кВ/м с формой импульса 5/25 нс по данным стандарта МЭК 61000-2-11.