Техника высоких напряжений

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра электрических станций, сетей и систем

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

по дисциплине: Техника высоких напряжений

Специальность: 5В071800 - Электроэнергетика

Выполнил: студ. гр. Э-14-10 Сыпатаев Д.Ш.

Руководитель: доц. Черемисинов Ю. Г.

Алматы 2017



Содержание

1. Цель и задачи работы

2. Объём и содержание работы

2.1 Исходные данные

2.2 Содержание расчетно-графической работы

3. Задание на расчетно-графическую работу

Список литературы



1. Цель и задачи работы

Целью расчетно-графической работы является развитие навыков самостоятельного решения задач по основным разделам курса, уметь отвечать на поставленные вопросы, а также развить навыки работы с технической литературой.

Расчетно-графическая работа состоит из трех задач для практического решения и вопросов по основному курсу.



2. Объём и содержание работы

2.1 Исходные данные

Исходные данные для выполнения работы принимаются в соответствии с вариантом, где задаются:

- тип подстанции;

- от какой линии электропередачи она питается;

- тип отходящих линий электропередачи;

- характеристики проходного изолятора;

- тип разрядников на подстанции.

2.2 Содержание расчетно-графической работы

В расчетно-графическую работу входят вопросы расчетов и технических решений по определению изолирующей способности воздушных промежутков между потенциальными точками линий электропередачи, проводниками и заземленными частями ЛЭП.

Рассматриваются вопросы, связанные с поверхностным и коронным разрядом, изоляцией кабеля и опор ЛЭП, защиты от атмосферных и внутренних перенапряжений.

Проводятся расчеты грозоупорности линий электропередачи, напряжения на изоляции силовых трансформаторов, напряжения смещения нейтрали в сетях ЛЭП 10 кВ.



3. Задание на расчетно-графическую работу

Для выполнения задания необходимо освоить теоретический курс согласно программе по указанной литературе. На задачу и вопрос необходимо составить краткий исчерпывающий письменный ответ. По объёму работа не должна превышать 10-15 страниц формата ученической тетради. Работа выполняется чернилами или пастой, чётко, разборчиво и аккуратно. Решения задач и ответы на вопросы поясняются схемами и эскизами. При оформлении работы должны быть оставлены поля для заметок преподавателя. В конце работы указывается использованная литература, дата и подпись студента. Номер варианта выбирается по последним двум цифрам зачетной книжки.

Задание

Тупиковая подстанция питается по воздушной двухцепной линии электропередачи на железобетонных опорах, имеющей грозозащитный трос по всей длине. Потребители питаются от шин 10(6) кВ по кабельным или воздушным линиям электропередачи.

Необходимо:

2. Определить импульсное разрядное напряжения между проводами линии электропередачи высокого напряжения, проводами и транспортным средством с середине пролета, также величину тока молнии, необходимого для возникновения указанных напряжений, вероятность этого тока и вероятность возникновения перенапряжений.

6. Определить пробивное напряжение отходящего от подстанции одножильного кабеля с градированной двухслойной бумажно-масляной изоляцией. 7. Определить предельное расстояние между разрядником и трансформатором при набегании на подстанцию длиной косоугольной волны напряжения с длиной фронта 2мкс. 8. Выбрать тип и количество изоляторов в поддерживающей натяжной гирлянде ЛЭП ВН в соответствии с заданной степенью загрязнённости атмосферы района и проверить по условию работы гирлянды под дождём.

12. Определить напряжение на изоляции силовых трансформаторов при набегании на подстанцию прямоугольной волны амплитудой 2 Uн длиной 2 мкс при наличии на подстанции конденсатора связи емкостью 3000 пФ. _

13. Определить минимальную мощность дугогасящей катушки, предназначенной для установки сети 10 кВ, а также напряжение смещения нейтрали в отсутствии ДГК и при её наличии, если ёмкостные проводимости фаз соотносятся как 1:0, 8:0, 9.

Таблица 1 Исходные данные к выполнению работы

Uвн, кВ	110
Uнн, кВ	10
Питающая ЛЭП ВН	Провод, мм2	95
	Высота опор ЛЭП ВН, м	18
	Импульсное сопротивление заземления ЛЭП ВН, Ом	20
	Защитный угол, град.	28
Отходящие ЛЭП	Тип	каб
	Число	24
	Длина ЛЭП, м	180
Тип разрядников на подходе к п/ст	РВМ
Проходной изолятор	Диаметр токоведущего стержня, м	0,045
	Высота фланца, м	0,3
	Внутренний диаметр фланца, м	0,22
	Толщина фарфоровой рубашки, м	0,012
	Число барьеров	2
	Диаметр жилы, м	0,12
	Толщина слоев изоляции, мм	5
	Диэлектрическая проницаемость	4,5 2,8
Импульсное сопротивление заземления подстанции	4
Вид погоды	дожд
Продолжительность данной погоды, час	500
Степень загрязненности атмосферы	IV



Задача № 2

Определить импульсное разрядное напряжения между проводами линии электропередачи высокого напряжения, проводами и транспортным средством с середине пролета, также величину тока молнии, необходимого для возникновения указанных напряжений, вероятность этого тока и вероятность возникновения перенапряжений.

Решение:

Импульсное разрядное напряжение определяется по формуле

где ао=1м- постоянная для промежутка стержня

Ело=1,5 кВ/см- начальная напряженность в канале лидера

Ес=5 кВ/см- средняя напряженность поля в канале лидера

L- межэлектродному расстоянию, L=650 см

B.

проводами и транспортным средством середине пролета: h=18 м; hн=9м;

м

В

величину тока молнии определяем по формуле

где Z - эквивалентное волновое сопротивление канала молнии



где h, r- средняя высота и радиус провода. Высота провода над землей h=18 м, а радиус провода определяем из формулы.

Отсюда мм. И так

Ом.

-

скорость распространения волны;

с- скорость распространения электромагнитных волн в пустоте, равная 3*108 м/с. Для воздушных линий е=м=1 и х=c. Для кабельных линий м=1, е=4 и

- плотность отрицательного заряда на единицу длины.

где ,,.

И так

кА

Вероятность этого тока и вероятность возникновения перенапряжений.

электрический напряжение трансформатор молния

Если вероятность прорыва молнии сквозь тросовую защиту P=0,005, то вероятность возникновения перенапряжений равна

Задача № 6

Определить пробивное напряжение отходящего от подстанции одножильного кабеля с градированной двухслойной бумажно-масляной изоляцией.

Решение:

Хорошо высушенная и пропитанная под вакуумом бумажно-масляная изоляция практически не имеет газовых включений. Начальные ЧР в такой изоляции развиваются в виде отдельных электронных лавин в масляных прослойках в местах усиления поля: у микровыступов электродов, у края фольги в листовой конденсаторной изоляций. Появление начальных ЧР при непрерывном подъеме напряжения промышленной частоты особенно явно бывает выражено в бумажно-масляной изоляций с резконеоднородным полем у края электрода. Напряженность возникновения ЧР Ен зависит в этом случае от толщины диэлектрика и часто определяется по электрическому соотношению

где d - толщина изоляции - 5 мм

Ен- средняя напряженность поля.

Коэффициент А=3,8 для кабельной бумаги. Напряжение возникновения начальных ЧР возрастает при росте избыточного давления масла.

500 кВ/см - прочность бумажно-масляной изоляции, d-5 мм = 0,5 см



В

Ответ: Uср=1000 В

Задача № 7

Определить предельное расстояние между разрядником и трансформатором при набегании на подстанцию длиной косоугольной волны напряжения с длиной фронта 2 мкс.

Решение:

Предельное удаление вентильных разрядников от защищаемого оборудования определяется импульсным пробивным напряжением разрядника и импульсным испытательным напряжением оборудования (силового трансформатора).

По таблицам 22.4 и 25.1 находим:

- скорость волны

Ответ: .

Задача № 8

Выбрать тип и количество изоляторов в поддерживающей натяжной гирлянде ЛЭП ВН в соответствии с заданной степенью загрязнённости атмосферы района и проверить по условию работы гирлянды под дождём.

Решение:

Для начала определим длину утечки пути изолятора:

где К = 1,1 - поправочный коэффициент

=3 см/кВ - нормированная удельная эффективная длина пути утечки

Число изоляторов в гирлянде должно быть:

где - геометрическая длина пути утечки одного изолятора

Так как в нашей задаче район с повышенным уровнем загрязнения выбираем изолятора типа ПФГ6-А

Характеристики изолятора ПФГ6-А ([1]-учебное пособие - Таблица 31.1)

Проверка выбранного количества изоляторов производится по условиям работы гирлянд под дождём при воздействии внутренних перенапряжений. Определение числа изоляторов в гирлянде производится по формуле:

H=198 мм; D=270 мм; Kр=3; =2 кВ/м - стеклянный

Ответ: n = 9

Задача № 12

Определить напряжение на изоляции силовых трансформаторов при набегании на подстанцию прямоугольной волны амплитудой 2 Uн длиной 2 мкс при наличии на подстанции конденсатора связи емкостью 3000 пФ.

Решение:

Найдем крутизну поперечной волны с учетом влияния С.



Ответ: Umax=84,64 кВ

Задача № 13

Определить минимальную мощность дугогасящей катушки, предназначенной для установки сети 10 кВ, а также напряжение смещения нейтрали в отсутствии ДГК и при её наличии, если ёмкостные проводимости фаз соотносятся как 1:0,8:0,9.

Решение:

Определим ток замыкания на землю для кабельной сети

А

где

-линейное напряжение сети;

l= 180м -длина ЛЭП.

Определим мощность дугогасительной катушки

кВА

где

-фазное напряжение сети.

Определим напряжение смещения нейтрал в отсутствии ДГК



где

Определим напряжение смещения нейтрал при наличии ДГК

где

Ответ: Q=1299,2 кВА;



Заключение

Выполняя расчетно-графические работы я научился самостоятельно решать задачи по основным разделам курса предмета «Техника высоких напряжений. Перенапряжения и изоляция».Научился отвечать на поставленные вопросы, а также развить навыки работы с технической литературой.

В работе решались вопросы создания надежной и экономически выгодной изоляции электрических установок линий электропередач. Также определялись условия работы изоляционных конструкций величиной воздействующих напряжений и определения изолирующей способности воздушных промежутков между потенциальными точками линий электропередачи, проводниками и заземленными частями ЛЭП.

Рассматриваются вопросы, связанные с поверхностным и коронным разрядом, изоляцией кабеля и опор ЛЭП, защиты от атмосферных и внутренних перенапряжений.

Проводятся расчеты грозоупорности линий электропередачи, напряжения на изоляции силовых трансформаторов, напряжения смещения нейтрали в сетях ЛЭП 10 кВ.



Список литературы

1. Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений. Изоляция и перенапряжение в электрических системах. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

2. Михалков А.В. Техника высоких напряжений в примерах и задачах. - М.: Энергия,1988.

3. Техника высоких напряжений. Под редакцией Разевига Д.В. -М.: Энергия,1978.

4. Степанчук К.Ф., Тиняков Н.А. Техника высоких напряжений. - Минск: Высшая школа,1982.

????????? ?? Allbest.ru

...