Контрольная работа
Техника высокихнапряжений
Задача 1
Условие:
Рассчитатьчисло электронов в лавине, развивающейся в воздухе при различных атмосферныхусловиях (таблица 3.1) под действием однородного электрического поля снапряжённостью Е, после прохождения лавиной пути х (таблица 3.2).
Дано: />, />, /> кВ/см, />см.
Найти: n=?
· Допустим,что в лавине, прошедшей расстояние х, содержится n электронов. На пути /> каждый из нихпроизведёт /> ионизаций,поэтому увеличение числа электронов в лавине на пути />.
/> /> />/> />
еслиэлектрическое поле однородное и напряжённость его всюду одинакова, токоэффициент свойства /> не зависит от координаты х,поэтому получаем /> /> />
Где: /> эффективныйкоэффициент ионизации;
х – путь,пройденный лавиной.
Коэффициент /> представляетсобой разность между коэффициентом ударной ионизации /> и коэффициентом прилипанияэлектронов />,равным числу актов захвата на пути в 1см, т.е. />
· Величина/> длявоздуха рассчитывается по эмпирической формуле />
/>, />
/> -относительная плотность воздуха
Е –напряжённость электрического поля, кВ/см.
· Относительнаяплотность воздуха рассчитывается:
/> , />
Где /> и /> давление итемпература при нормальных атмосферных условиях: />; />
/> и /> давление итемпература воздуха в расчётных условиях.
Решение:
· Рассчитываемвеличину /> />
· Рассчитываемкоэффициент /> принапряжённости поля /> кВ/см
/>
· Находимчисло электронов в лавине при />см
/>
Задача 2
Условие:
Определитьпробивное напряжение воздушного промежутка между электродами различнойконфигурации при подаче на промежуток постоянного, переменного (промышленнойчастоты) и импульсного (стандартного) напряжений обеих полярностей.
Расстояниемежду электродами указано в таблице 3.3. Вид прикладываемого напряжения, формаэлектродов и атмосферные условия приведены в таблице 3.4.
Примечание.Разрядные напряжение, определённое по формулам, таблицам и графикам, следуетпривести к реальным атмосферным условиям (указанным в таблице 3.4).
Дано:
/>, видприкладываемого напряжения – переменное />,
Стержень-стержень,/>ГПа, />.
Найти:
/>
/>
Промежутки стержень-стержень,являются классическим примером симметричного резконеоднородного поля.Электрическая прочность промежутка между двумя проводами очень близка кпрочности промежутка стержень-стержень.
Зависимостьразрядного напряжения для промежутков с резконеоднородным полем от давленияимеет своеобразный характер: с ростом давления разрядные напряженияувеличиваются, в случае положительного стержня происходит снижение разрядногонапряжения. Это явление можно объяснить следующим образом. При увеличениидавления газа уменьшается коэффициент диффузии электронов и ионов, иположительный объёмный заряд, созданный лавиной, располагается в меньшемобъёме. Поэтому напряжённость />, обусловленная этим зарядом,возрастает и условие образования стримера />. Соответственно снижается иразрядное напряжение.
Очевидно, чтов газе под давлением следует всячески избегать использование промежутков срезконеоднородным полем.
· Изрис.1 определяем /> амплитуда разрядного напряжениявоздушного промежутка стержень-стержень, равного 50 см при переменномнапряжении промышленной частоты и нормальных атмосферных условиях.
· Определяемразрядные напряжения для реальных условий.
/>
/> — относительнаяплотность воздуха.
/>
где /> — реальныедавление и температура
где /> — давление итемпература при нормальных атмосферных условиях />, />
/>
/> — разрядное напряжение,приведённое к реальным атмосферным условиям.
Задача 3
Условие:
Дать общуюхарактеристику короны как одного из видов самостоятельного разряда. Объяснить природупотерь энергии на корону при переменном напряжении, существования радиопомех иакустических шумов.
Рассчитатьудельные потери энергии на корону и напряжение появление короны для линииэлектропередачи переменного напряжения, характеризуемой следующими параметрами:номинальное напряжение линии />; расщеплённые фазы расположеныгоризонтально и расстояние между фазами равно а.
Каждая фазаимеет nпроводов радиусом /> и шагом расщепления />. Средняявысота подвеса проводов />(таблица 3.5). Трасса ЛЭП проходитв регионе, метеорологические условия которого характеризуютсяпродолжительностью (в часах) хорошей погоды />, сухого снега />, изморози />, дождя имокрого снега />, относительной плотностью воздуха/>(таблица3.6)
Расчётпроизводить согласно />; />
Дано: />, />, />, />, />, />,
/>, />, />, />, />
Теория:
Коронныйразряд, или корона, — это самостоятельный разряд, возникающий врезконеоднородных полях, в которых ионизационные процессы могут происходитьтолько в узкой области вблизи электродов. К такого рода полям относится иэлектрическое поле проводов воздушных линий электропередачи.
Начальнаянапряжённость коронного разряда
/>
котораясправедлива при отрицательной полярности провода, однако может использоваться ипри положительной полярности, поскольку полярности невелико.
При малыхрадиусов проводов /> можно использовать Ф. Пика
/>
/> — коэффициентгладкости провода.
На линияхэлектропередачи применяются провода, витые из большого числа проволок. Витыепровода не имеют гладкой поверхности, поэтому при одинаковых с гладкимипроводами напряжениях и внешних диаметрах напряжённость электрического полявблизи их поверхности бывает выше и корона возникает при меньшем напряжении.При определении начальной напряжённости коэффициент гладкости /> учитывает формуповерхности витого провода. Для проводов различных марок коэффициент гладкости />.
При коронномразряде в результате ионизации воздуха у поверхности провода образуетсяобъёмный заряд того же знака, что и полярность напряжения на проводе.
Напряжённостьполя у поверхности провода во время коронирования остаётся равной />. Увеличениенапряжения на проводе приводит к усилению ионизационных процессов, ростуобъёмного заряда и снижению напряжённости до />. Вследствие увеличения объёмногозаряда потери энергии на корону растут тем в большей степени, чем большенапряжение на проводе превосходит начальное напряжение
/>
/> — высотаодиночного провода над землёй.
Так какобъёмный заряд при любой полярности провода перемещается от провода к земле,напряжённость поля у поверхности провода стремится увеличиться. Однако из-заусиления при этом ионизации воздуха объёмный заряд вблизи провода пополняется инапряжённость поля в итоге сохраняется равной />. Таким образом, вследствиинепрерывного удаления объёмного заряда от провода коронный разряд можетподдерживаться неограниченно долго.
При большихдиаметрах проводов напряженность электрического поля в окрестности проводауменьшается значительно медленнее, чем вблизи проводов малого диаметра. Поэтомузона ионизации- ‘чехол’ короны – имеет большие размеры, и даже при начальномнапряжении лавины могут достигать критической длины. Корона в этом случаевозникает сразу в стримерной форме; структура зоны ионизации дискретна,светятся многочисленные стримерные каналы.
На проводахмалых диаметров (до 1 см) корона возникает в лавинной форме. Зона ионизациидостаточно однородна, свечение сосредоточено в узком чехле. Однако приувеличении напряжения сверх начального размеры зоны ионизации возрастут икорона из лавинной переходит в стримерную.
Токстримерной короны состоит из отдельных импульсов с очень крутым фронтом (длительностьфронта – порядка десятков наносекунд). Это высокочастотная составляющая токакорона является источником интенсивного электромагнитного излучения с широкимспектром частот, которое создаёт помехи радио- телевизионному приёму. Прикоронировании проводов линий сверхвысокого напряжений может также возникатьзвуковой эффект, особенно сильный при дожде.
Объёмныйзаряд короны, образовавшийся в один из полупериодов перменного напряжения, завремя до изменения полярности провода может переместится на несколько десятковсантиметров. Вследствие этого объёмные заряды обоих знаков совершаютвозвратно-поступательное движение вблизи провода, медленно удаляясь от него вобласть слабого поля, и там рекомбинируют. Только несущественная частьобъёмного заряда может дойти до проводов соседних фаз. Вследствие этогопроцессы коронирования каждой из фаз трёхфазной линии не влияют друг на друга(эффект биполярности отсутствует), и каждая фаза может рассматриватьсяизолированно от других.
Для тогочтобы исключить потери энергии на корону, а также и радиопомехи, начальноенапряжение короны должно быть не ниже наибольшего рабочего напряжения линииотносительно земли. Обеспечить это соотношение надлежащим выбором диаметрапроводов можно только для условий сухой погоды. При атмосферных осадкахисключить коронирование проводов невозможно.
Условиеисключения короны: /> принимая />, /> и /> (характерное значение для линий />), получаем />
Для линийэлектропередач 110кВ наименьшие диаметры проводов, при которых исключаетсякорона в хорошую погоду, оставляют />.
Приноминальных напряжениях 330 кВ и выше необходимы провода ещё большего диаметра,во многих случаях превышающий диаметр, выбранный из условия передачи по линийзаданной мощности. В таких случаях целесообразно иметь провода, площадь поперечногосечения которых по проводящему материалу и диаметру независимы. Это такназываемые расширенные провода. Они имеют диаметр, при котором обеспечиваетсянеобходимое снижение напряжённости поля на их поверхности, а для сокращенияплощади поперечного сечения делаются полыми или со стеклопластиковойсердцевиной.
Другоерешение, получившее в настоящее время широкое распространение, было предложеноещё в 1910 г. Акад. В.Ф. Миткевичем и состоит в применении расщепленныхпроводов фаз. В этом случае каждая фаза линии состоит вместо одного проводабольшого диаметра из нескольких параллельных проводов относительно малогодиаметра. В такой конструкции фазы удаётся при требуемом суммарном сечениипроводов существенно уменьшить максимальную напряжённость поля на их поверхности.
Припеременном напряжении корона зажигается в момент, когда напряжённость поля упровода достигнет значения />, и горит, пока напряжение недостигнет максимума. После этого напряжённость поля у провода становится ниже />, и коронапотухает.
· Годовыепотери на корону, />
/>
· Среднегодоваямощность потерь, />
/>
где n – число проводов во всехтрёх фазах с учётом расщепления;
r – радиус провода врасщеплённой фазе;
Р – потеримощности при различных погодных условиях, км;
h – продолжительностьотдельных видов погоды, час.
· Однимиз способов оценки потерь энергии на корону является расчёт с использованиемобобщённых характеристик потерь для разных погодных условий [1].
Онипредставлены в координатах:
/>,
где /> – начальнаянапряжённость поля, />;
/> – максимальнаянапряжённость на поверхности провода,
учитывающаявлияние заряда соседних проводов расщеплённой
фазы, />.
· Длярасщеплённых проводов при радиусах проводов /> начальная напряжённость поляопределяется по формуле:
/>
/> — коэффициент гладкостипровода
амаксимальная – по соотношению
/>,
где /> – коэффициент,учитывающий усиление напряжённости поля
вследствиевлияния зарядов на соседних проводах расщеплённой
фазы,
/>.
В этихформулах:
/>– средняя рабочаянапряжённость электрического поля на поверхности
проводоврасщеплённой фазы, />,
/>;
UФ – фазное напряжениепровода, кВ;
rо – радиус проводарасщеплённой фазы, см;
rр – радиус расщепления,см,
/>;
S – среднегеометрическоерасстояние между фазами, м.
Длягоризонтального расположения фаз с расстоянием между фазами а, величина />.
/> –эквивалентный радиус расщеплённой фазы, см.
Прирасщеплении фазы на 4 провода радиус
/>см.
Средняянапряжённость электрического поля
/> />
Коэффициентусиления
/>.
Максимальнаянапряжённость электрического поля
/>/> .
Номинальныенапряжённости электрического поля на поверхности проводов для различныхпогодных условий составляют:
При хорошейпогоде (принимаются m = 0,8 ;/>.)
/>/>
при сухом снеге />; />
/>/>/>/>
при изморози, инее,гололёде (/>;/>.)
/>/>/>
при дожде и мокром снеге(/>/>)
/>/>/>
Рассчитываютсяотношения /> при различных погодныхусловиях и по обобщённым характеристикам определяются величинами />.
Умножая этивеличины на />, получаем потери мощности длясоответствующих погодных условий.при хорошей погоде
/>; />; />
при сухомснеге
/>; />; />
при изморози
/>; />; /> ;
при дожде имокром снеге
/>; />; />
Годовые потери энергии на коронусоставляют
/>
Среднегодовые потеримощности будут равны
/>
В материалахна проектирование электрических сетей указывается, что экономически приемлемыепотери мощности на корону имеет место при />. В представленной задаче при всехусловиях это отношение меньше указанной величены. Это говорит о том, чтотехнические параметры линий выбраны правильно.
Задача 4
/>.
Условие:
Рассчитать ипостроить кривые относительного распределения начального и максимальногонапряжений по обмотке трансформатора при падении импульсной волны напряжения самплитудой />.
Расчёты ипостроения провести для трансформатора с заземлённой и изолированной нейтралью.
Обмоткатрансформатора состоит из N катушек; ёмкость каждой из них относительно земли ΔС иёмкость между катушками ΔК.
За амплитуду /> принимаетсяостающееся напряжение Uост на вентильном разряднике в зависимости от токакоординации Iк. Номинальное напряжение трансформатора Uном.
Дано:
/>, />, />, />, />.
Теория:
Так какпровод высоковольтной обмотки трансформатора имеет очень большую длину (сотниметров и даже километры), переходной процесс в обмотке, так же как и переходнойпроцесс в длинной линии, должен иметь волновой характер. Схема замещенияобмоткитрансформатора рис. 1. в отличии от линии может бать представлена цепочкой,число звеньев которой равно числу витков обмотки. По сравнению с отрезком линиив этой схеме появляются два новых параметра – взаимная индуктивность междуотдельными соседними витками; цепочечные схемы при теоретическом анализе частозаменяют цепями с распределёнными параметрами, что при большом числе звеньев неприводит к существенным погрешностям.
/>Разрядник вентильноготипа .Основными элементамивентильного разрядника являются многократный искровой промежуток и соединённыйпоследовательно с ним резистор с нелинейнойвольт-ампернойхарактеристикой. При воздействии на разрядник импульс грозового перенапряженияпробивается искровой промежуток и через разрядник проходит импульсный ток, создающийпадение напряжения на сопротивлении разрядника. Благодаря нелинейнойвольт-амперной характеристики материала, из которого выполнено сопротивление,это напряжение мало меняется при существенном изменении импульсного тока инезначительно отличается от импульсного пробивного напряжения искровогопромежутка разрядника /> Одной из основных характеристикразрядника являются оставшееся напряжение разрядника />, т.е. напряжение при определённомтоке (5-14 кА для разных /> ), который называется токомкоординации. Импульсное пробивное напряжение искрового промежутка разрядника иблизкое к нему напряжение /> должны быть на /> ниже разрядногонапряжения изоляции (координационный интервал).
Послеокончания процесса ограничения перенапряжения через разрядник продолжаетпроходить ток, определяемый рабочим напряжением промышленной частоты. Этот ток(так же, как и у трубчатых разрядников) называется сопровождающим током.Сопротивление нелинейного резистора разрядника резко возрастает при малых посравнению с перенапряжениями рабочих напряжениях, Сопровождающий токсущественно ограничивается, и при переходе тока через нулевое значение дуга вискровом промежутке гаснет. Наибольшее напряжение промышленной частоты навентильном разряднике, при котором надёжно обрывается проходящий через негосопровождающий ток, называется напряжением гашения />, а соответствующий ток – токомгашения />.Гашение дуги сопровождающего тока должно осуществится в условиях однофазногозамыкания на землю, так как во время одной и той же грозы могут произойтиперекрытие изоляции на одной фазе и срабатывание разрядника в двух других фазахпри однофазном замыкании на землю.
Решение.
В началеобмотки (х = 0) напряжение равно приложенному (u = U0). В конце обмотки (х = l) при заземлённойнейтрали напряжение равно нулю (u = 0), а при изолированной нейтрали нулю равен ток.
Законначального распределения напряжения вдоль обмотки:
длязаземлённой нейтрали
/> />
дляизолированной нейтрали
/> />
Дляразрядника РВС–220 максимальное значение остающегося напряжения при импульсномтоке с длительностью фронта 10 мкс, при максимальном значении тока импульса 3кА составляет не более 630 кВ.
При большихзначениях аргумента гиперболические синус и косинус приблизительно равны другдругу. Таким образом, для значительной обмотки
( x/l
/>,
где />.
Максимальныйпродольный градиент напряжения равен:
/>.
Определив /> по катушкамобмотки, составим следующую таблицу:
/>,
где />.
Таблица4.1.№ катушки
/>/>
/> 630 1 1 560,438 0,889 2 498,557 0,791 4 394,539 0,626 6 312,223 0,495 8 247,081 0,392 10 195,53 0,310 15 108,931 0,172 20 60,686 0,096 30 18,835 0,0298 40 5,845 0,0092 50 1,814 0,0028 60 0,563 0,00089 70 0,174 0,000276
/>
/>
/>
Распределениенапряжения в установившемся режиме зависит от способа заземления нейтрали. Призаземлённой нейтрали в силу однородности обмотки установившееся распределениенапряжения определяется наклонной прямой. При изолированной нейтрали вустановившемся режиме вся обмотка принимает одинаковый потенциал относительноземли и uуст(х) представляет собой горизонтальную прямую линию.
Такимобразом, в обоих случаях нетрудно определить сумму амплитуд отдельных гармоникв любой точке обмотки. В процессе развития собственных колебаний напряжениебудет превосходить установившееся, стремясь к нему по мере затухания этихколебаний. Максимальное значение напряжения в каждой точке обмотки приближённоравно:
/>.
Приизолированной нейтрали наибольшее напряжение наблюдается на конце обмотки иможет в 1,5÷ 1,8 раза превышать напряжение в начале (при бесконечно длинном импульсес вертикальным фронтом). При заземлённой нейтрали наибольшее напряжениевозникает в конце первой трети обмотки и составляет (1.2 ÷ 1.3) U0. Следовательно, в обоихслучаях на главную изоляцию может воздействовать напряжение, существеннопревышающее напряжение источника.
/>
Начальное распределениенапряжения по обмотке
Задача 5
Условие
Рассчитатьток однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью ивыполненной из участков воздушной и кабельной линий. Обосновать необходимостьподключения дугогасящего реактора. Определить, следует ли подключатьдугогасящий реактор, и если это необходимо выполнить, то определить мощность итип реактора. Линии характеризуются номинальным напряжением />, суммарной длинойвоздушных и кабельных линий /> и /> соответственно, удельным токомзамыкания на землю /> и />.
Дано:
/>, />, />, />, />
Теория:
Компенсациятока замыкания на землю.
Одним изнаиболее распространённых средств уменьшения (компенсации) тока замыкания наземлю является включение в нейтраль регулируемого реактора (рис.5.1.), которыйназывают так же дугогасящей катушкой, катушкой Петерсена, настроеннойиндуктивностью.
При равенствечастичных ёмкостей относительно земли для всех фаз потенциал нейтрали внормальном режиме равен нулю и ток фаз в катушке отсутствует. При однофазномзамыкании на землю на нейтрали появляется напряжение нулевойпоследовательности, равное />, и в катушке возникает ток.
/> />
/>
/> - суммарнаяиндуктивность;
/> - активноесопротивление
/>, />, причём />. Через местозамыкания на землю проходят ток катушки и ток замыкания на землю, которыйскладывается из ёмкостного тока линий и активной составляющей />, обусловленной утечкамипо изоляторам и потерям на корону в воздушных линиях, диэлектрическими потерямив кабельных линиях.
Общий токчерез место замыкания (остаточный ток />) равен:
/> />
/>
На рис. 5.2.приведены зависимость остаточного тока от индуктивного тока катушки и векторныедиаграммы для типичных случаев. Область слева от точки минимума, где /> - точкойкомпенсации, или идеальной настройкой, точка /> — точкой компенсации или идеальнойнастройки, а область /> - область перекомпенсации.Минимальное значение тока при идеальной настройке определяется его активнойсоставляющей, а так же высшими гармоническими, которые могут появится,благодаря небольшому отклонению характеристики катушки от линейной и наличиювысших гармоник в кривой ЭДС источника.
В условияхэксплуатации не всегда можно добиться точной настройки, но при небольшихотклонениях абсолютная величина некомпенсированного тока мало отличается отактивной составляющей, поскольку активная и реактивная составляющаяскладываются в квадратуре.
Ограничениетока через дуговой промежуток облегчает условия деионизации дуги и повышаетвероятность её быстрого гашения.
Ограниченияскорости восстановления напряжения на дуговом промежутке. Первое зажигание дугив сети с катушкой происходит так же, как и в сети с изолированной нейтралью,т.е. сопровождается колебательным процессом, частота и амплитуда которого малозависят от наличия катушки вследствие её большого индуктивного сопротивлениядля токов высокой частоты. По этой же причине катушка не влияет навысокочастотную составляющую переходного процесса, который возникает послепопытки гашения дуги при переходе через нуль тока высокочастотных колебаний.
В сети сизолированной нейтралью напряжение смещения нейтрали остаётся постоянным, анапряжение на повреждённой фазе возрастает, изменясь с частотой сети, что можетпривести к повторному зажиганию дуги. В сети с дугогасящей катушкой в нейтралинапряжение с частотой источника восстанавливается медленно, поскольку фазноенапряжение источника восстанавливается медленно, поскольку фазное напряжениеисточника и состовляющая свободных колебаний противоположны по фазе. Если дугане зажигается под влиянием пика гашения непосредственно после обрыва токавысокочастотных колебаний, то вероятность её последующего зажигания привоздействии восстанавливающегося напряжения промышленной частоты уменьшается.
Призаземлении нейтрали через дугогасящую катушку возможны повышения напряжения нетолько при замыкании на землю, но и при нормальном режиме, если сеть обладаетхотя бы небольшой несимметрией. Напряжение на изолированной нейтрали равно:
/>
/> - проводимостифаз относительно земли.
Внормальномрежиме возможно незначительное смещение нейтрали, так как при любомвстречающимся на практике расположении проводов воздушных линий их ёмкостиотносительно земли неодинаковы. В частности, при горизонтальном расположениипроводов ёмкость средней фазы /> приблизительно на 10% ниже, чемёмкости крайних фаз.
При идеальнойнастройке смещение нейтрали достигает наибольшего значения /> . Например, при /> и />смещениенейтрали при точной настройке достигает />. Одновременно искажается ивекторная диаграмма напряжений относительно земли; на одной фазе напряжениепадает до />,а на других фазах поднимается почти до повышения напряжения не представляютопасности для изоляции, однако они не допустимы из-за увеличения потерь накорону, влияние на линии слабого тока. Отклонение от условий настройки впределах 0,1 уменьшает смещение нейтрали до />, но это недостаточно. Поэтому всети с дугогасящей катушкой в нейтрали необходимо особенно тщательно выполнятьтранспозицию.
Решение.
Ток замыканияна землю определяется из соотношения
/>,
где /> – удельный токзамыкания на землю в воздушной линии, А/км;
/> – длинавоздушной линии, км.
/> – удельный токзамыкания на землю кабельной линии, А/км;
/> – длинакабельной линии, км.
Линии 6 кВвыполнены с изолированной нейтралью. В незаземлённых сетях ток однофазногозамыкания на землю относительно мал. Однако при продолжительном протеканииэтого тока в месте замыкания выделяется значительная энергия, увеличивающаяповреждение, что может привести к переходу замыкания на землю в междуфазное КЗ.Поэтому на основании многолетнего опыта эксплуатации незаземлённых сетейустановлены допустимые (критические) значения токов замыкания на землю, прикоторых ещё возможно сохранение в работе повреждённого участка сети в течениенескольких часов, необходимых для отыскания и отключения места повреждения безнарушения электроснабжения.
Так какполученное значение тока превышает допустимый ток замыкания на землю 30 А всетях 6 кВ [2, стр. 460], в нейтраль трансформатора системы необходимо включитьдугогасящий реактор.
Выбордугогасящего реактора выполняется в следующем порядке:
1) определяютмаксимальный ёмкостной ток замыкания на землю IC, который равен
/> ,
где /> – ёмкостнойток;
/> – токёмкостной асимметрии;
/> – активныйток.
Ток ёмкостнойасимметрии составляет не более 2% ёмкостного тока, соответствующегомаксимальному потенциалу нейтрали UN = Uф, а активный ток непревышает 6% указанного значения ёмкостного тока. Поэтому можно принять
/>.
определяютсуммарную мощность реакторов из условия полной компенсации ёмкостного токазамыкания на землю (резонансная настройка)
/>кВА;
2) определяютчисло реакторов. Если ёмкостной ток превышает 50 А, то исходя из соображенийгибкости и надёжности компенсации рекомендуется применять не менее двухреакторов;
3) выбираютместо включения реакторов. Реакторы рекомендуется устанавливать на узловыхподстанциях сети. В этом случае вероятность сохранения в работе реактора приаварийных отключениях в сети максимальна.
4) выбираюттрансформаторы для подключения реакторов. Для подключения дугогасящих реакторовна подстанциях применяют нейтрали трансформаторов СН или нейтралитрансформаторов, предназначенных для этой цели.
Выбираем реактор;типа РЗДСОМ – 380/10. Пределы регулирования у выбранных реакторов 25 – 50 А.
Задача 6
Условие:
Рассчитатьгодовое число грозовых отключений воздушной линии электропередачи, проходящейпо территории Молдовы.
Линияхарактеризуется номинальным напряжением />, типом, высотой /> и сопротивлениемзаземления /> опор,защитным углом />, числом тросов />.
Дано:
/>, тип опоры –металлические, />, />, />, />.
Теория:
Грозовыеотключения воздушных линий с тросами могут происходить по следующим причинам:
1. Удармолнии в трос в середине пролёта и перекрытие воздушного промежуткатрос-провод;
2. Прорывмолнии через тросовую защиту, т.е. поражение провода;
3. Удар молниив опору и обратное перекрытие изоляции с опоры на провод.
Решение.
Для оценкигрозоупорности воздушных линий электропередачи различного номинальногонапряжения и технического исполнения введено понятие удельного числа отключенийлинии длиной 100 км за 100 грозовых часов в году.
· Удельноечисло отключений линий с тросами вычисляется по формуле
/>,
где /> – средняявысота подвеса тросов, м;
/> – высота опоры, м;
/> – длинапролёта, м;
/> – вероятностьпрорыва молнии через тросовую защиту:
· Вероятностьпрорыва молнии через тросовую защиту:
/>;
· Приударе молнии в один из проводов на соседней фазе наводится потенциал и еёперекрытие произойдёт, если критический ток
/>,
где Iкр – ток молнии впоражённом проводе, кА;
U50% – импульсная прочностьгирлянды [4, стр. 39],
при n = 2, /> — импульсная прочностьгирлянды (рассчитанной на 220кВ), z – волновое сопротивление провода (z = 300 Ом);
для ВЛ наметаллических и железобетонных опорах
· Вероятностьпоявления тока величиной /> или большего, при которомизоляция перекрывается
/>.
/> – вероятностьперекрытия изоляции на опоре при ударе молнии
в провод;
· НаходимРтр – вероятность пробоя промежутка трос – провод при ударе молнии втрос в середине пролёта; она оценивается по формуле
/>
(при ударемолнии в трос напряжение между тросом и проводом зависит только от крутизнытока а и не зависит от его амплитуды; расстояние между тросом и проводом S принимается равным 0,02· lпр = 0,02 · 300 = 6 м).
· Находим Роп –вероятность перекрытия изоляции при ударе в опору;
/>,
/>;
при n = 2, δ = 0.15.
η1– вероятность образования устойчивой дуги при перекрытии изоляции
опоры, длялиний до 220 кВ η1 = 0.7.
η2– вероятность образования устойчивой дуги при пробое воздушной
изоляции впролёте:
/>,
где ЕСР– средняя напряжённость.
Подставляяполученные значения, определяем удельное число отключений линии
/>
Числоотключений линий равно 15,88 раза для линии длиной 100 км за 100 грозовых часовв году.
Литература
1. Базуткин В.В., ЛарионовВ.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений. Изоляция и перенапряжения вэлектрических системах.
Под ред. В.П. Ларионова(3-е издание). М.: Энергоатомиздат, 1986.
2. Дмоховская Л.Ф., ЛарионовВ.П., Пинталь Ю.С. и др. Техника высоких напряжений. /Под ред. Д.В. Разевига(2-е издание). М.: Энергия, 1976.
3. Васильев А.А., КрючковИ.П., Наяшкова Е.Ф., Околович М.Н. Электрическая часть станций и подстанций./Под ред. А.А. Васильева (2-е издание). М.: Энергоатомиздат, 1990.
4. Процук Ю., Терзи И.З.Техника высоких напряжений. Сборник задач с решениями. /, Под ред. Стратан И.К.: ТУМ. 2004.