ТВН. Расчет защитного действия разрядника в устройствах электрической тяги
![]()
|
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта Российской Федерации «Петербургский Государственный Университет Путей СообщенияИмператора Александра I» Кафедра «Электрические комплексы и системы» Курсовая работа на тему: «Расчет защитного действия разрядника в устройствах электрической тяги» Выполнил студент Принял преподаватель: Санкт – Петербург 2023 год Задание на курсовую работу ![]() ![]() Рисунок 1. Задание к курсовой работе. В точке О контактной сети электрифицированного участка возникла прямоугольная волна перенапряжения. Длина волны ![]() ![]() К узлу А подключен другой участок контактной сети, состоящий из несущего троса и одного контактного провода, в конце которого в узле В подключено электрооборудование тяговой подстанции или электровоза. На шинах тяговой подстанции с целью защиты электрической изоляции оборудования установлен вентильный разрядник Р. Явлением многократных отражений волн в узловых точках схемы пренебрегаем. Таблица 1. Исходные данные по варианту.
Расчет волны напряжения на изоляции оборудования тяговой подстанции для случая, когда разрядник Р не подключен Определение максимального значения волны перенапряжения в точке А: ![]() ![]() где ![]() ![]() Определение преломленной волны в точке А: ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Определение максимального значения падающей волны в точке В: ![]() ![]() где ![]() ![]() Определение преломленной волны в узле В: Запишем выражение для определения преломленной волны в узле В в операторном виде ![]() Так как набегающий на узел В импульс перенапряжения имеет П-образную форму, то его можно представить как результат наложения двух бесконечно длинных волн разной полярности с отвесным фронтом, сдвинутых друг относительно друга по времени на длину волны ![]() ![]() где ![]() ![]() - единичные ступеньки (бесконечно длинные волны единичной амплитуды с отвесным передним фронтом). Воздействие на узловую точку бесконечно длинного импульса с отвесным фронтом равноценно включению цепи на постоянное напряжение, поэтому с учётом теоремы запаздывания операторное изображение П-образного импульса записывается в виде: ![]() Находим операторные сопротивления линий: ![]() ![]() ![]() Тогда операторная форма коэффициента преломления волны в узле В: ![]() А операторная форма коэффициента отражения волны в узле В: ![]() где Z1 (p) – операторное сопротивление линии до узла; Z2 (p) – операторное сопротивление цепи за узлом. Подставим полученные выражения и получим: ![]() Отдельно раскладываем произведение дробей на простые ![]() Тогда ![]() ![]() ![]() ![]() С учётом этого продолжаем: ![]() По найденному изображению находим оригинал для преломленной волны в узле В: ![]() По найденному выражению рассчитываем потенциал в узле В в различные моменты времени и записываем результат в таблицу 2. Таблица 2.
Построим графическую зависимость ![]() При построении графика за начальный момент времени t=0 взят момент прихода прямой волны в узел В. ![]() 2.5 Расчет и построение кривой изменения потенциала в точке N с учетом падающей и отраженной волн ![]() Отдельно раскладываем произведение дробей на простые ![]() Тогда ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Оригиналом такого изображения является ![]() Для падающей волны находим время распространения волны от точки А к точке N ![]() Определим максимальное значение падающей волны в узле N ![]() Для отражающей волны находим время распространения волны от точки А к точке N ![]() Определим максимальное значение отражающей волны в узле N ![]() ![]() Построим графическую зависимость ![]() ![]() 3. Расчет волны напряжения на изоляции оборудования тяговой подстанции для случая, когда разрядник Р подключен Она включает: 1. Расчет и построение вольт-амперной характеристики рабочего сопротивления разрядника ![]() где C – постоянная величина; α – коэффициент нелинейности; Ip – ток разрядника, кА 2. Расчет и построение вольт-амперной характеристики заземлителя ![]() где ![]() Расчеты вышепредставленных пунктов представим в таблице 4.
3. Расчет и построение зависимостей падений напряжения в линии от тока разрядника (напряжение, отсекаемое разрядником) для выбранных ранее моментов времени. Оригинал этого напряжения находится по операторному изображению, имеющему вид ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() C1+C2=155.25 C2=155.25-126.99=28.26 Тогда получаем ![]() Находим оригинал для напряжения, отсекаемого разрядником: ![]() 4. Графическое сложение в первом квадранте зависимостей uP(t), uЗ(t) и uотс(t), полученных для соответствующих моментов времени. Результаты сложения привести и в таблице. Следует иметь в виду, что uP(t) + uЗ(t) = uост(t) – напряжение, остающееся на разряднике; uост(t) + uотс(t)= uʹBпр(t) – напряжение волны за разрядником. 5. Построение зависимости остающегося напряжения на изоляции в функции времени. Для этого из выбранных точек 1...5 на кривой uBпр(t) из второго квадранта проводятся горизонтальные линии до пересечения с суммарными вольт-амперными характеристиками первого квадранта .Абсциссы точек пересечения указывают значения токов разрядника для соответствующих моментов времени. Сумма ординат кривых uP(IP) и uЗ (IP) соответствует величине остающегося на изоляции напряжения, кривая изменения которого вот времени проводится во втором квадранте. 6. Расчет и построение вольт-секундной характеристики изоляции защищаемого оборудования ![]() ![]() ![]() Постоянная времени Т определяется из условия: при tp= 1,5 мкс и Uиз =35кВ. Таблица 5.
Вывод: Из анализа расположения зависимостей остающегося напряжения и вольт-секундной характеристики делается вывод о пригодности разрядника Р для защиты изоляции электрооборудования, так как линия всегда остающегося напряжения ниже ВСХ. |