Файл: Методическое пособие по курсу Изоляция и перенапряжения для студентов, обучающихся по направлению Электроэнергетика.pdf

27
пад отр
A
i
i
i


(П3.2)
Напряжение
u
в и ток
i
в бегущей по линии волны пропорциональны друг другу: в
в
c
u
Z i

, (П3.3) где
Z
c
– волновое сопротивление линии, которое для прямой последова- тельности линий 110 – 750 кВ находится в диапазоне 250 ÷ 400 Ом.
Умножая (П3.2) на
Z
c
и складывая с (П3.1), получим с учетом (П3.3): пад
2
c A
A
u
Z i
u


. (П3.4)
Полученному соотношению соответствует схема замещения, показан- ная на рис. П3.1,
б
, которая и используется при исследовании процессов на подстанции при воздействии набегающих волн. Заметим, что при выводе
(П3.4) содержимое двухполюсника, замещающего подстанцию, не раскры- валось, поэтому схема справедлива для любой компоновки электрообору- дования на ПС.
При исследовании волновых процессов на подстанции необходимо учитывать отходящие от нее линии. В расчетной схеме замещения (напри- мер, в схемах рис. 1) отходящая линия может быть представлена своим волновым сопротивлением. Это представление справедливо до тех пор, пока в начале линии не появится отраженная волна, т.е. в течение двух времен пробега волны по отходящей линии. При этом напряжение в начале линии относится к втекающему в нее току так же, как соотносятся друг с другом напряжение и ток падающей волны, т.е. входное сопротивление линии определяется ее волновым сопротивлением.
Обычно время пробега волны по отходящей линии значительно боль- ше характерных времен волнового процесса на подстанции, поэтому заме- щение отходящей линии волновым сопротивлением справедливо.
Участки ошиновок на подстанции в схеме замещения представить волновыми сопротивлениям нельзя, так как время пробега волны по ним в большинстве практических случаев меньше длительности фронта набе- гающей волны. Поэтому задачи расчета грозовых перенапряжений на под- станции приходится решать с помощью численного моделирования на компьютере. Для расчета волновых процессов компьютерные программы используют для представления ошиновок модели длинных линий, реали- зующие для учета конечного времени пробега волны по ошиновке метод бегущих волн.

28
Приложение 4
Упрощение расчетной схемы замещения
При численном моделировании переходного процесса в схеме под- станции, время необходимое для расчета, в основном определяется количеством узлов в схеме и шагом расчета по времени. С помощью упрощений расчетной схемы можно уменьшить количество узлов, а, следовательно, и время для расчета.
Уменьшение количества узлов дос- тигается за счет переноса части ем- костей в соседние узлы.
Перенос емкости из узла в со- седние следует проводить по пра- вилу моментов, т.е. при переносе каждую емкость следует разделить на две части, значения которых об- ратно пропорциональны расстояни- ям до соседних узлов. В качестве примера на рис. 5 показана последовательность преобразований фрагмента схемы замещения. В этом примере сначала переносится емкость
С
3
из узла
3 в соседние узлы 2 и 4, а прилежащие к узлу 3 участки ошиновки длиной
l
23
и
l
34
объединяются в один участок длиной
l
24
(рис. 5,
б
). Значения емко- стей
2
C и
4
C рассчитываются по следующим формулам:


2 2
3 34 23 34
;
C
C
C l
l
l
 




4 3 23 23 34
C
C l
l
l
 

Аналогичным образом распределяется по соседним узлам полученная в ходе преобразований емкость
2
C (рис. 5,в). Значения емкостей С
1
и
4
C рассчитываются по формулам:


1 2 24 12 24
;
C
C l
l
l





4 4
2 12 12 24
C
C
C l
l
l






Необходимо отметить, что при составлении упрощенной схемы заме- щения не следует распределять по соседним узлам емкости с относительно большими значениями. В противном случае это приведет к заметному рас- хождению результатов по полной и упрощенной схемам. Из сопоставления результатов расчета по полной и упрощенной схемам следует, что значение распределяемой по соседним узлам емкости не должно превышать 200 пФ.
Рис. П4.1. Упрощение схемы замещения
а – исходный фрагмент схемы; б – перенос емкости С
3
; в – перенос емкости
2
C

29
Приложение 5
Испытательные напряжения по ГОСТ 1516.3
Таблица П5.1
Нормированные испытательные напряжения полного и срезанного грозового им- пульса электрооборудования для классов напряжения 35–220 кВ (ГОСТ 1516.3-96)
Класс на
- пряжения
, кВ
Полный грозовой импульс, кВ
Срезанный грозовой импульс, кВ
Силовые транс- форматоры и шунтирующие реакторы
Трансформато- ры напряжения
Силовые транс- форматоры и шунтирующие реакторы
Электромагнит- ные трансфор- маторы напря- жения
35 190 220 110 480 550 550 150 550 650 600 750 220 750 950 835 1100
Таблица П5.2
Нормированные испытательные напряжения полного и срезанного грозового им- пульса электрооборудования для классов напряжения 330–750 кВ (ГОСТ 1516.3-96)
Класс напряжения
, кВ
Уровень изоляции
Полный грозовой импульс, кВ
Срезанный грозовой импульс, кВ
Силовые трансфор- маторы
Шунтирую- щие реакторы, электромаг- нитные трансформа- торы напря- жения
Емкостные трансфор- маторы на- пряжения
Силовые трансформа- торы
Шунтирующие реакторы, элек- тромагнитные трансформаторы напряжения
330
а
950 1050 1050 1175
б
1050 1175 1150 1300 500
а
1300 1425 1400 1550
б
1550 1675 1550 1650 1800 750
а
1800 1950 1950 2100
б
2100 2250 2100 2250 2400
Примечание: уровень изоляции а – при применении для защиты ограничителей перенапряжений (ОПН); уровень изоляции б – при применении для защиты вен- тильных разрядников.

30
ЛИТЕРАТУРА
1.
Техника высоких напряжений:
Изоляция и перенапряжения в элек- трических системах: Учебник для вузов/В.В. Базуткин, В.П. Ларионов,
Ю.С. Пинталь; Под общ. ред. В.П. Ларионова. – 3-е изд., перераб. и доп.–
М.: Энергоатомиздат, 1986.–464 с.: ил.
2.
Основы теории цепей:
Учебник для вузов/Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин,
А.В. Нетушил, С.В. Страхов.– 5-е изд., перераб.–М.: Энергоатомиздат,
1989.–528 с.: ил.

31
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ...................................................................................... 3
ЗАДАНИЕ НА ПРЕДВАРИТЕЛЬНУЮ ПОДГОТОВКУ ................................................... 13
ЗАДАНИЕ НА ИЗМЕРЕНИЯ ............................................................................................... 14
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ............................................................................................... 16
УКАЗАНИЯ ПО СОСТАВЛЕНИЮ МОДЕЛИ И ВЫПОЛНЕНИЮ ................................ 18
РАСЧЕТОВ ............................................................................................................................. 18
Предварительные сведения о работе со стендом ............................................................ 18
Указания по составлению схемы и выполнению расчетов ............................................ 20
Приложение 1.Механизм формирования набегающих волн ............................................ 22
Приложение 2.Принцип работы и характеристики вентильных разрядников и ОПН ... 23
Приложение 3.Волновые процессы при набегании электромагнитной волны на узел неоднородности ...................................................................................................................... 26
Приложение 4.Упрощение расчетной схемы замещения ................................................. 28
Приложение 5.Испытательные напряжения по ГОСТ 1516.3 .......................................... 29
ЛИТЕРАТУРА ........................................................................................................................ 30

Учебное издание
Гилязов Марат Закирзянович, Ларин Василий Серафимович,
Матвеев Даниил Анатольевич
Компьютерная лабораторная работа
«Защита подстанций от набегающих волн»
Методическое пособие по курсу
«Изоляция и перенапряжения» для студентов, обучающихся по направлению
«Электроэнергетика»
Редактор издательства
Темплан издания МЭИ 2009(I), метод.
Подписано в печать xx.xx.xx
Печать офсетная
Формат 60x84/16
Физ. печ. л. 2,0
Тираж 300 экз.
Изд. № xx
Заказ № xxx
ЗАО «Издательский дом МЭИ», 111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 14
Отпечатано в типографии ФКП «НИИ «Геодезия», 141292, Московской обл., г. Красноармейск, просп. Испытателей, д. 14
© Московский энергетический институт
(технический университет), 2010