Задача 3.

Грозовой разряд произошел в столб телеграфной линии, расположенной на расстоянии от ВЛ напряжением . Высота подвеса проводов на опорах ВЛ , стрела провеса проводов . Зарегистрированная величина тока .

Определить:

1. Величину индуктированного перенапряжения на проводах высоковольтной линии.

2. Кратность перенапряжения.

Таблица 3.1 - Параметры разряда молнии и телеграфной линии.

20	15	14	4	5

Решение:

При разряде в землю или соседний объект на проводах возникает только индуктированное напряжение:

Величина коэффициента принимается равной 25-30 Ом.

Средняя высота подвеса проводов ВЛ в пролете определяется как:

; .

Так как индуктированное напряжение можно принять одинаковым для всех трёх проводов и учитывая, что оно действует на фазную изоляцию линии, определяется кратность перенапряжения по отношению к фазному напряжению:

;

---

Задача 4.

Выполнить расчет молниезащиты для здания производственного назначения шириной S_З, длиной Lз и высотой h_З отдельно стоящими молниеотво­дами с заданными типами заземлителей (в соответствии с методикой РД 34.21.122-87).

Известно удельное сопротивление грунта . По условиям электромагнитной совместимости требуется соблюдение допустимых расстояний по воз­духу от молниеотводов до здания (РД 34.21.122-87, п. 2.3).

Требуется:

1. Определить класс пожаро- или взрывоопасности здания.

2. Рассчитать ожидаемое количество поражений молнией в год защищаемого объекта.

3. Определить тип зон и категорию молниезащиты.

4. Рассчитать допустимое расстояние по воздуху от молниеотводов до
   здания.

5. Выбрать место расположения и тип молниеотводов на основе технико-экономического сравнения двух вариантов исполнения молниезащиты – с одиночным стержневым молниеотводом и с двойным стержневым молниеотво­дом.

6. Рассчитать зоны защиты молниеотводов для двух вариантов исполнения молниезащиты.

7. Начертить разрезы защищаемого объекта по линии расположения
   молниеотводов с указанием вертикальных сечений зон защиты для двух вари­ антов исполнения молниезащиты.

8. Начертить планы защищаемого объекта с указанием горизонтальных
   сечений зон защиты на высоте h_З для двух вариантов исполнения молниезащи­ты.

Таблица 4.1 - Исходные данные.

Назначение здания				Расположение здания		Тип заземлителя молниеотвода
Подстанция закрытого типа	24	30	18	Тюмень	80	Железобетонный подножник

Решение:

Определение класса пожаро- или взрывоопасных зон.

По классу взрывоопасной зоны объект относится к установкам класса В-IIа – зоны, расположенные в помещениях, в которых опасные состояния, указанные для зон класса В-II не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Ожидаемое количество поражений объекта молнией в год:

где h - наибольшая высота здания или сооружения, м; S, L - соответственно ширина и длина здания или сооружения, м; n - среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхности (удельная плотность, ударов молнии в землю) в месте нахождения здания или сооружения.

Мето расположения объекта	Среднегодовая продолжительность гроз, ч	Плотность ударов молнии в землю, 1/км2год
Тюмень	40-60	4,0

Объект относится к II-й категории молниезащиты, здания и сооружения, или их части, помещения которых относятся к зонам классов В-Iа, В-Iб, В-IIа тип зоны защиты – зона Б (при , в местностях со средней продолжительностью гроз 10ч в год и более).

На основании анализа конструкции защищаемого объекта выбирается тип молниезащитного устройства – двойной стержневой молниеотвод.

Выбирается зона защиты Б (для здания II-й категории при ожидаемом количестве поражений молнией в год N≤1).

---

Для зданий и сооружений высотой не более 30 м наименьшее допустимое расстояние S_B, м, равно: при ρ< 100 Омм для заземлителя любой конструкции S_B = 3 м.

Расчет двойного стержневого молниеотвода.

При высоте здания , принимается высота заземлителей над уровнем земли .

С учетом наименьшего допустимого расстояния от заземлителя до здания расстояние между двумя стержневыми молниеотводами:

.

Для двойного стержневого молниеотвода определяются параметры зоны защиты Б (при условии ).

Высота средней части двойного стержневого молниеотвода:

где - высота вершины конуса стержневого молниеотвода (для зоны защиты Б).

Радиус защиты на уровне земли:

Радиус защиты на высоте защищаемого объекта:

Ширина средней части зоны двойного стержневого молниеотвода на высоте защищаемого объекта:

Ширина средней части зоны двойного стержневого молниеотвода на уровне земли: .

По результатам расчетов изображается зона защиты двойного стержневого молниеотвода (рис. 4.1).

Рисунок 4.1 – Зона защиты двойного стержневого молниеотвода.

Расчет одиночного стержневого молниеотвода.

При высоте здания , принимается высота заземлителей над уровнем земли .

Для зоны Б высота одиночного стержневого молниеотвода определяется по формуле:

Рассчитываются параметры зоны защиты Б одиночного стержневого молниеотвода.

;

Рисунок 4.2 - Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода.

Задача 5.

Волна перенапряжения приходит с линии с волновым сопротивлением , на высоко­вольтное оборудование подстанции с волновым сопротивлением , и минимальным разрядным напряжением . Аналитически волна грозового перенапряжения описываются уравнением:

Для защиты высоковольтного оборудования подстанции уста­новлен вентильный разрядник с заданной вольт-амперной харак­теристикой. Числовые значения вольт-амперной характеристики разрядника приведены в табл. 4.1. Импульсное пробивное напряжение разрядника .

Требуется:

1. Построить график падающей на вентильный разрядник волны перенапряжения .

2. Определить время фронта и время импульса падающей волны перенапряжения.

3. Построить вольт-секундную характеристику вентильного разрядника.

4. Сделать вывод об эффективности применения разрядника с данной вольт-амперной харак­теристикой.

Таблица 5.1 – Параметры волны перенапряжения

высоковольтного оборудования.

100	400	53,0	0,65	450	160

Таблица 5.2 – Числовые значения вольт-амперной

характеристики разрядника.

Ток разрядника	0,2	03	0,4	0,5	0,6	1,0	2,0	3,0	5,0	10
Напряжение разрядника	44	50	54	57	60	72	86	88	94	98

Рисунок 5.1 – Схема включения вентильного разрядника для защиты электрооборудования от перенапряжений и эквивалентная схема для расчета напряжения на разряднике.

---

Решение:

Для определения на­пряжения на разряднике удобно использовать метод эквивалентного генератора. Данный метод предусматривает переход от исходной схемы (Рис. 5.1., а) к эквивалентной схеме (Рис. 5.1., б), где и — соответственно напряжение холостого хода (при непробитом искровом промежутке разрядника) с учетом ко­эффициента преломления падающего импульса и сопротивление относительно точек подключения разрядника при закороченном источнике.

В первом квадранте построим вольт-секундную характеристику падающей волны с учетом коэффициента преломления, т.е.

Здесь - коэффициент преломления падающей волны.

;

При определении   значение переменной величины t с шагом 0,2мкс рассчитываем до t=3мкс.

Во втором квадранте построим:

- вольт-амперную характеристику разрядника   , заданную в табл. №5.2

- падение напряжения на эквивалентном сопротивлении  , при значениях тока, указанных в табл. №5.2.

;

- Суммарное падение этих составляющих в зависимости от тока, протекающего через разрядник, т.е. , что равно   после пробоя искрового промежутка разрядника.

До момента пробоя искрового промежутка РВ напряжение на защищаемом оборудовании равно .

После пробоя искрового промежутка напряжение на разряд­нике будет равно:

где - ток через разрядник.

До момента пробоя искрового промежутка РВ напряжение на защищаемом оборудовании по форме и значению соответствует  . При   происходит пробой искровых промежутков РВ и через разрядник начинает протекать ток. На графике это соответствует параллельному переносу значения   из первого квадранта во второй квадрант на кривую суммарного падения напряжения. Вертикальный спуск на кривую вольт-амперной характеристики разрядника соответствует решению уравнения.

С этого момента изменение значения падающей волны или   приведет к изменению тока через разрядник, а напряжение на защищаемом объекте будет равно напряжению на разряднике  .

Рисунок 5.2 – Построение вольт-амперной

характеристики разрядника.

При построении Построение вольт-амперной характеристики разрядника, можно определить, что .

Для защиты оборудования данным разрядником должно выполняться условие:

;

Данное условие выполняется, для защиты изоляции высоковольтного оборудования, разрядник с данной вольт-амперной характеристикой является эффективной защитой.

Определение времени фронта и времени импульса падающей волны перенапряжения производится при построении графика импульса .

Рисунок 5.3 – Форма импульса волны перенапряжения.

Время фронта волны перенапряжения:

Из графика можно определить время импульса волны перенапряжения .

Задача 6.

Задан одножильный маслонаполненный кабель с заземленной свинцовой оболочкой. Длина кабеля равна , радиус токоведущей жилы и радиус оболочки . Изоляция кабеля имеет диэлектрическую проницаемость . Кабель рассчитан на напряжение .

---

Требуется:

1. Рассчитать емкость кабеля.

2. Определить характер изменения напряженности электрического поля
у поверхности токоведущей жилы при увеличении ее радиуса от до .

3. Определить распределение потенциала в толще изоляции при неизменном радиусе внутренней жилы .

4. Построить рассчитанные зависимости , .

Таблица 6.1 Параметры одножильного маслонаполненного кабеля

110	36	6	1500	2,5

Решение:

Коаксиальный кабель можно рассматривать как цилиндрический кон­денсатор. По теореме Гаусса напряженность электрического поля цилиндрическо­го конденсатора в слое с радиусом равна:

где - заряд, - диэлектрическая проницаемость вакуума, - относи­тельная диэлектрическая проницаемость изоляции, - расстояние от токоведущей жилы до точки х, - длина конденсатора.

Емкость цилиндрического конденсатора определяется по формуле:

где - радиус оболочки; - радиус токоведущей жилы; - длина кабеля; - относительная диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля; - диэлек­трическая проницаемость вакуума.

Напряженность электрического поля на расстоянии от поверхности токоведущей жилы:

Для расчета характеристики изменения потенциала в слое изоляции сле­дует воспользоваться формулой:

Распределение потенциала в толще изоляции при неизменном радиусе внутренней жилы :

С помощью математического пакета Mathcad, строятся зависимости , при увеличении радиуса жилы от до .

Рисунок 6.1 - Зависимости , .

Задача 8.

Волна атмосферного перенапряжения (с амплитудой Uo и прямоугольным фронтом) распространяется по одному из проводов трехфазной линии электропередачи с расчетным диаметром провода d₁ и средней высотой под­вески h₁. При прохождении через реактор с индуктивностью L, волна перехо­дит на провод другой линии электропередачи с расчетным диаметром провода di и высотой подвески hi (рис. 8.1).

Требуется:

1. Рассчитать волновые сопротивления каждой линии.

2. Определить коэффициенты отражения и преломления падающей волны атмосферного перенапряжения при переходе с первой линии на вторую (без учета реактора).

3. Начертить схему замещения.

4. Вычислить постоянную времени и построить графики преломленной
и отраженной волны тока и напряжения через время t после прохождения ей
реактора.

Рисунок 8.1 – Прохождение волны через индуктивность.

Таблица 8.1 - Параметры трехфазной линии электропередачи.

600	2,1	500	2,8	550	12	5

Решение:

Волновое сопротивление провода без учета влияния импульсной короны и электромагнитной связи с остальными проводами определяется по следую­щей зависимости:

где - удельная индуктивность одиночного провода относительно земли; - удельная емкость провода; - средняя высота подвески провода; - расчетный радиус провода.

---

Смотрите также файлы

• Спимок литры.docx

• Экономика.docx

• Var_34_Zadanie_1.pdf

• Var_34_Zadanie_5.pdf

• ЭМС Пример решения в Маткаде.doc