Контрольная работа Техника высоких напряжений. Контрольная работа ТВН. Задача 1 Задача 2

• Название: Задача 1 Задача 2
• Анкор: Контрольная работа Техника высоких напряжений
• Дата: 23.01.2023
• Размер: 349.63 Kb.
• Имя файла: Контрольная работа ТВН.docx
• Тип: Задача; #901188

Содержание

1.	Задача №1 .………………………………………………………………	3
2.	Задача №2 …………………………………………….…………………	5
3.	Задача №3 …………………………………………………………….....	7
4.	Задача №4 ...……………………………………………………...……...	8
5.	Задача №5 ……………………………………………………………….	9
6.	Задача №6 ……………………………………………………………….	10
7.	Задача №7 ……………………………………………………………….	12
Список использованных источников ………………………………………..		13

1. 
   Задача №1.
   

Определите напряжение, при котором возникают начальные частичные разряды в высоковольтном одножильном кабеле с полиэтиленовой изоляцией, имеющем воздушную полость в виде коаксиального цилиндра. Радиус жилы кабеля 8,84 мм, толщина изоляции 39,2 мм, толщина воздушной прослойки 0,1268 мм, радиус расположения воздушной полости 18,84 мм, давление газа в полости 638,4 мм рт. ст., температура изоляции 21,52 °С.
Дано:












Решение:


Рисунок 1. Кабель одножильный
Для однородных электрических полей можно пользоваться расчетной формулой:

где – коэффициенты, зависящие от природы газа;

S – расстояние между электродами;

– относительная плотность воздуха.
Постоянные коэффициенты для воздуха имеют следующие значения:

,

Так как толщина воздушной прослойки значительно меньше радиуса расположения этой прослойки, то для нашей задачи коэффициент неоднородности поля .

Относительную плотность воздуха найдем по формуле:

Расстояние между электродами S равно .

Найдем начальное напряжение воздушного промежутка:



Кабель представляет собой три последовательно соединенных конденсатора, где емкость внешнего цилиндрического конденсатора, учитывая, что , а относительная диэлектрическая проницаемость полиэтилена , равна:

Емкость воздушной прослойки:

Емкость внутреннего конденсатора:

Общее напряжение, приложенное к кабелю:

2. 
   Задача №2.
   

Определите число и высоту стержневых молниеотводов, установленных на порталах и отдельно для защиты оборудования подстанции 110 кВ от прямых ударов молнии. Подстанция расположена на прямоугольной площадке размером 114х134 м. Высота портала 16,4 м. Расположение оборудования и порталов выбрать самостоятельно. Начертить зоны защиты стержневых молниеотводов для подстанции в целом.
Дано:

Ширина площадки – 114 м;

Длина площадки – 134 м;

Высота портала – 16,4 м;
Решение:


Рисунок 2. Размеры площадки
Для защиты оборудования подстанции 110 кВ от прямых ударов молнии используем стержневые молниеотводы в количестве 2 штук. Высоту молниеотводов примем 58 м, вероятность прорыва – 0,05. Расстояние между молниеотводами рассчитаем по формуле:


Рисунок 3. Расположение молниеотводов на площадке
Определим радиус защиты на высоте портала подстанции – 16,4 м, по следующей формуле:




Рисунок 4. Сечение горизонтальной плоскостью на высоте 16,4 м.

Так как, , то .

Высота



Рисунок 5. Сечение вертикальной плоскостью, проходящей через оси молниеотводов.

3. 
   Задача №3.
   

Определите для подстанции (схема приведена ниже) предельно допустимое расстояние удаления от трансформатора, защищающего его разрядника, и постройте графики импульсных напряжений на изоляции и разряднике. Входную емкость трансформатора примите равной нулю. Амплитуда приходящей по линии волны 492 кВ; форма волны косоугольная, длина фронта волны =1,384 мкс. Напряжение линии 110 кВ. Волновое сопротивление линии и ошиновки принять равным 400 Ом.


Дано:









Решение:
Испытательное напряжение при полном импульсе согласно [1, с.278] равно:

Допустимое напряжение найдем исходя из формулы [1, с.278]:

Пробивное напряжение разрядника РВС-110 [1, с.245] – 200 кВ.

Разность допустимого напряжения на трансформаторе и пробивного напряжения разрядника:

Крутизна фронта волны:

Скорость распространения волны для воздушных линий при [Нейман ТОЭ т.1, с. 480] равна - .

Допустимое расстояние:

4. 
   Задача №4.
   

Определите сопротивление заземления, полный потенциал металлической опоры высоковольтной линии и шаговое напряжение для стандартного шага 0,8 м, если ток разряда молнии, поражающего опору 134 кА., а шаговое напряжение определяется между точками поверхности, земли, удаленными на 2,34 м и 3,14 м от центра заземлителя. Для упрощения примите, что металлический каркас монолитного железобетонного фундамента имеет вид полусферы радиусом 1,42 м. Грунт – суглинок.
Д ано:











Грунт – суглинок
Решение:
Удельное сопротивление суглинка [2, с. 272] - .

Сопротивление для растекания тока с полушарового заземлителя радиусом в грунте с удельным сопротивлением составляет:

Полный потенциал опоры:

Потенциал земли на расстояние 2,34 м:

Потенциал земли на расстояние 3,14 м:


Шаговое напряжение:

5. 
   Задача №5.
   

Рассчитайте удельное число отключений линии 35 кВ на деревянных опорах без тросов, проходящей в Краснодарском крае. Определите необходимую длину защищаемого тросами подхода к тупиковой подстанции, если значение крутизны фронта набегающей на подстанцию волны 442 кВ/мкс.
Дано:




Решение:
Если принять для линии 35 кВ [2, с. 316] , , то при высоте подвеса провода , то вероятность перехода импульсного перекрытия в дугу:

Примем вероятность перекрытия изоляции при ударе молнии .

Удельное число грозовых отключений в год:

При небольшой длине линий и при наличии АПВ такое число отключений является допустимым.

В начале защищенного подхода амплитуда полного импульса будет:

Удлинение фронта (на 1 км) полного импульса под действием импульсной короны (принимаем K=1) [1, с. 271]:

Длина защищенного подхода к подстанции [1, с. 279]:

6. 
   Задача №6.
   

Рассчитайте напряжение, воздействующее на изоляцию ЛЭП-110 кВ на металлических опорах, защищенную одним тросом при прямом ударе молнии в опору. Крутизна тока молнии 23,4 кВ/мкс, амплитуда тока молнии 43,4 кА, сопротивление заземлителя на переменном токе 18,4 Ом.
Дано:






Решение:

Примем высоту опоры и высоту воздушной линии . Учитывая, что [1, с. 261], коэффициент взаимной индукции приблизительно будет равен:

Учитывая, что удельная индуктивность опоры для одностоечных металлических и железобетонных опор, то сосредоточенная индуктивность:


Определим индуктивность троса, учитывая, что , скорость волны , длина пролета :

Определим .

Определим коэффициент:

Определим длину фронта:

Вычислим ток в опоре:


Вычислим производную тока по времени:

Вычислим потенциал вершины опоры:

Определим влияние рабочего напряжения:

Определим электрическую составляющую индуктированного напряжения, учитывая, что , а :

Таким образом, напряжение на линейной изоляции:

7. 
   Задача №7.
   

Подберите комплект испытательного оборудования и измерительной аппаратуры для лаборатории, предназначенной для проведения испытаний, указанных в таблице.

Вариант	Вид испытаний и конструкции, подлежащие испытаниям
4	Профилактические и послеремонтные испытания изоляции основного оборудования подстанции 110 кВ.

Решение:
Комплектация электролабораторий ЭТЛ-110К:

- стойка управления;

- блок сетевой;

- блок управления электролабораторией;

- блок низковольтных измерений БНИ;

- стабилизированный источник питания ТЕС-41;

- измеритель диэлектрических потерь ИДП-10 в следующем составе: мост переменного тока СА-7100/2; трансформатор напряжения ОЛМ-0,22 /10; переключатель схемы измерений «прямая - перевернутая»; короткозамыкатель КЗМК-10; блок управления;

- регулятор напряжения однофазный TDGC2-80 с электроприводом;

- блок высоковольтных испытаний БВИ в следующем составе: трансформатор испытательный ИОМ-100/16; короткозамыкатель КЗМК-100; выпрямитель Д-140; делитель напряжения ДН-60; конденсатор ИК-0,05-100 с заземлителем КЗ-60;

- измеритель тока высокопотенциальный ИТВЦ-20;

- сирена СС-1;

- светильник сигнальный красный для ЭТЛ-110К;

- барабан с 4-х жильным сетевым кабелем для электропитания лаборатории (длина 30 м);

- барабан с проводом защитного заземления (длина 30 м);

- барабан с проводом рабочего заземления (длина 30 м);

- переходник сетевой 2-х проводный с зажимами «крокодил» и «струбцина» (длина 1 м);

- провод высоковольтный силиконовый FZLSi 1 мм для испытания переменным высоким напряжением (длина 30 м в бухте);

- кабель высоковольтный ПВВЭ-60-3,5 с разъёмом для подключения к ИТВЦ-20 и испытания объектов высоким постоянным напряжением до 60 кВ (длина 30 м в бухте);

- кабель ПВС-4х2,5 для соединения БНИ с объектом испытаний (длина 30 м в бухте);

- изолятор проходной для ЭТЛ-110К;

- комплект ограждений и стоек для вывешивания высоковольтного провода: штырь изоляционный; основание-крестовина; шнур ограждения.

А также средства защиты основные и дополнительные, включая оперативные штанги, переносные заземления и т.д.


Список используемой литературы
1. Базуткин В. В. Техника высоких напряжений. Изоляция и перенапряжения в электрических системах: Учебник для вузов/ В.В. Базуткин, В.П. Ларионов, Ю.С. Пинталь; под общ. ред. В.П. Ларионова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 464 с., ил.

2. Техника высоких напряжений. Учебник для студентов электротехнических и электроэнергетических специальностей вузов/ Под общ. ред. Д.В. Разевига. – М.: Энергия, 1976. – 488 с., ил.