Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра “Электрические станции, сети и системы ”

 

 

 

 

Техника высоких напряжений

Методические указания и задания к  расчетно-графической работе №2

(для студентов очной формы обучения

специальностей 5В071800-Электроэнергетика и

5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства)

 

 

 

Алматы 2011

СОСТАВИТЕЛИ: В. Н. Борисов, Ж. К. Оржанова. Бекмагамбетова К.Х. Техника высоких напряжений. Методические указания и задания к расчетно-графической работе №2 (для студентов очной формы обучения) специальностей 5В071800 – Электроэнергетика и 5В081200Энергообеспечение сельского хозяйства).- Алматы: АУЭС, 2011г.-10 с. 

 

Дисциплина «Техника высоких напряжений»  включает в себя основные разделы: электрические разряды в газах, изоляция установок высокого напряжения, оборудование высоковольтных лабораторий, измерения на высоком напряжении, грозовые перенапряжения и защита электрооборудования электроустановок, заземление в электроустановках высокого напряжения, общая характеристика внутренних перенапряжений, аппараты и устройства защиты от перенапряжений.

Методические указания предназначены для выполнения РГР и содержат: введение, цель и задачи, объем и содержание работы, задание, методические указания к оформлению работ, методические указания к выполнению работ и список литературы

 

Табл.2, библиогр.-9 назв.

 

Рецензент: канд. техн. наук, доцент Тохтибакиев К. К.

  

Печатается по плану издания НАО «Алматинского университета энергетики и связи» на 2010 г.

 

 

 

 

© НАО Алматинский университет энергетики и связи, 2011 г

Сводный план 2010г., поз

 

Введение 

Предметом изучения курса «Техника высоких напряжений» являются вопросы создания надежной и экономически выгодной изоляции электрических установок и линий электропередач.

Условия работы изоляционных конструкций определяются величиной воздействующих напряжений. При нарушении нормального режима работы или при коммутационных режимах  в ЛЭП возможны резкие увеличения напряжения, которые могут превысить электрическую прочность изоляции и привести ее к пробою. Перенапряжения сопровождаются такими нежелательными явлениями, как корона, скользящие разряды, частичные разряды (ч. р.) и т. д. Эти процессы старения изоляции и приводят к ее отказу. Поэтому вопросы создания надежной высоковольтной изоляции, определение видов и оценка параметров перенапряжений, возникающих в системах электропередачи, выбор оптимальных уровней изоляции и основной системы защиты от перенапряжений являются весьма актуальными.

Целью расчетно-графических работ 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 работ №2 состоит из трех задач для практического решения и вопросов по основному курсу.

 РГР №2 выполняется по вариантам, приведенным ниже.

 

1 Объем и содержание работы

 

1.1 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.

 

1.2 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. 

 

2 Задание на расчетно-графическую работу №2

 

Для выполнения задания необходимо освоить теоретический курс согласно программе по указанной литературе. На задачу и вопрос необходимо составить краткий исчерпывающий письменный ответ.

По объему работа не должна превышать 10-15 страниц формата А4 по ГОСТ 2.301. Шрифт – Times New Roman, кегель 14 через один интервал. Размер абзацного отступа – стандартный (12,5 мм) и равен 5 знакам. Текст расчетно-графической работы следует печатать, соблюдая следующие размеры: левое – 30 мм, верхнее – 20 мм, правое - 10 мм и нижнее – 25 мм. Листы текстовой части рамками не обводятся.

Решение 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 из таблиц 2.1 и 2.2.

При затруднениях, возникающих при изучении курса, студент может обратиться на кафедру «Электрические станции, сети и системы».

 

2.1 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:

1)     Определить емкость линии электропередачи высокого напряжения.

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.

3)     Определить начальное напряжение короны не проводах ЛЭП высокого напряжения и потери энергии при заданном виде погоды и ее продолжительности.

4)     Определить напряжение скользящего разряда маслонаполненного прохода изолятора по поверхности фарфоровой рубашки и общее напряжение его возникновения.

5)     Определить требуемый внутренний диаметр фланца маслонаполненного прохода изолятора при наличии барьеров с проводящим покрытием.

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 2 мкс.

8)     Выбрать тип и количество изоляторов в поддерживающей натяжной гирлянде ЛЭП высокого напряжения в соответствии с заданной степенью загрязненности атмосферы района и проверить по условию работы гирлянды под дождем.

9)     Определить минимальные расстояния по воздуху и в земле между молниеотводом и защищаемым оборудованием при длине токоотвода 6 метров.

10)Определить количество и высоту молниеотводов на территории подстанции.

11)Определить уровень грозоупорности линии электропередачи высокого напряжения на подходе к подстанции.

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 в сети 10 кВ, а также напряжение смещения нейтрали в отсутствие ДГК и при ее наличии, если емкостные проводимости фаз соотносятся как 1 : 0,8 : 0,9.

 

Т а б л и ц а 2.1

Предпоследняя цифра зачетной книжки

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Номер решаемых пунктов

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

3

4

5

6

3

4

5

6

3

4

7

7

7

7

7

7

7

7

7

7

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

9

10

11

12

9

10

11

12

9

10

13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

Исходные данные к выполнению РГР выбираются согласно таблице 2.2. Смотрите таблицу 2.2.

 


Таблица 2.2 - Исходные данные к выполнению РГР

Параметр

Последняя цифра зачетной книжки

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

U ВН, кВ

35

110

220

35

110

220

35

110

220

35

U НН, кВ

10

6

10

6

10

10

10

10

10

6

Питающая ЛЭП ВН

Провод, мм2

70

70

240

95

95

300

120

120

240

50

Высота опор ЛЭП ВН, м

14

16

22

16

18

26

12

15

24

14

Импульсивное сопротивление заземления ЛЭП ВН, Ом

20

25

30

15

20

25

30

15

20

25

Защитный угол, град

25

25

28

30

28

25

26

30

32

35

Отходя-щие ЛЭП

Тип

каб

возд

каб

возд

каб

возд

каб

возд

каб

возд

Число

20

20

20

20

24

24

18

18

20

20

Длина ЛЭП, м

200

2000

180

1800

180

1800

300

3000

250

2500

Тип разрядников на подходе к п/ст

РВС

РВМ

РВТ

РВС

РВМ

РВТ

РВС

РВМ

РВТ

РВС

Проходной изолятор

Диаметр токоведущего стержня, м

0,025

0,04

0,04

0,03

0,045

0,045

0,04

0,05

0,05

0,0,35

Высота фланца, м

0,12

0,25

0,40

0,15

0,30

0,35

0,10

0,25

0,35

0,18

Внутренний диаметр фланца, м

0,18

0,20

0,25

0,20

0,22

0,30

0,20

0,20

0,35

0,20

Толщина фарфоровой рубашки, м

0,008

0,012

0,015

0,008

0,012

0,018

0,008

0,012

0,015

0,008

Число барьеров

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

Диаметр жилы, м

0,12

0,14

0,16

0,20

0,12

0,14

0,16

0,20

0,12

0,14

Толщина слоев изоляции, мм

4

5

6

4

5

6

4

5

6

4

Диэлектрическая проницаемость

4,5-2,8

4-2,6

4,5-3,5

4-3

4,5-2,8

4-2,6

4,5-3,5

4-3

4,5-2,8

4-2,6

Импульсное сопротивление заземления подстанции

4

6

8

10

4

6

8

10

4

6

Вид погоды

хор

сухой

снег

дождь

изморозь

хор

сухой снег

дождь

изморозь

хор

сухой снег

Продолжительность данной погоды, час

7000

800

500

340

7000

800

500

300

6500

600

Степень загрязненности атмосферы

II

III

IV

V

II

III

IV

V

II

III

3 Методические указания к выполнению и оформлению работ

 

         3.1 Методические указания к оформлению работ

 

При выполнении расчетно-графических работ необходимо руководствоваться следующими требованиями:

- выбрать свой вариант в соответствии с номером зачетной книжки, текст задания переписать полностью без сокращений в пояснительную записку расчетно-графической работы;

- каждый этап расчетно-графической работы должен быть озаглавлен. Работа выполняется только на одной стороне листа;

- в пояснительной записке приводить не только расчетные формулы и конечные результаты, но также пояснения и необходимые промежуточные вычисления, позволяющие понимать выполняемые действия и проверять их;

- номер варианта, группа, фамилия и инициалы студента должны быть написаны на титульном листе;

- у параметров, имеющих определенные размерности, писать соответствующие единицы измерения;

- не допускать изменений наименований узлов, параметров резистора, индуктивности, емкости, условных положительных направлений токов и напряжений;

- на графике обязательно указывать название изображаемых величин. Подбирать масштабы так, чтобы было удобно пользоваться графиком или диаграммой;

- избегать сокращений слов (не писать вместо «уравнение» - «ур-ие», «напряжение» - «напр.» и т.д.);

- оформление расчетно-графических работ необходимо осуществлять в соответствии с фирменным стандартом «Работы учебные. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию учебных работ», АИЭС, 2009.  

 

3.2 Методические указания к выполнению работ

 

         Необходимо воспользоваться формулами для определения емкости цепи воздушной линии электропередачи с учетом среднегеометрического расстояния между проводами § 16.2[1].

         Согласно ПУЭ в зависимости от класса напряжения ВЛ, между проводом и землей в середине пролета (см. таблицу 31.4[1]) разрядные напряжения промежутков определяются по формуле 6.7 (1) с учетом высота транспортных средств. Вероятность возникновения опасных напряжений равна произведению вероятностей прорыва молнии сквозь тросовую защиту и вероятности, возникновения опасной амплитуды тока молнии  §§ 20.2, 23.2[1].

         Расчет потерь на корону необходимо произвести по методике, изложенной в § 16.3. Коэффициенты шероховатости поверхности проводов принять из аналогичного раздела [3].

         При определении требуемых величин необходимо ознакомиться с § 17[1]., § 1.16[1]. или аналогичными. Кроме того, необходимо учесть, что в многослойной изоляции распределение напряжения промышленной частоты обратно пропорционально емкостям отдельных слоев.

         Необходимо изучить §§ 4.3[4].,13.2[1]. Рабочие напряженности электрического поля определяются испытательными напряжениями промышленной частоты (см. таблицу 30.2[1]).

         §§ 13.1[1],5.1[1]. Электрическую прочность бумажно-масляной изоляции принять 500 кВ/см.

         Предельное удаление вентильных разрядников от защищаемого оборудования определяется импульсным пробивным напряжением разрядника и импульсным испытательным напряжением оборудования (силового трансформатора) §24.3[1], (см. таблицу 22.4 и 25.1[1].

         Для выполнения данного пункта необходимо изучить параграфы §§ 17.2, 31.1[1]. Решение приведено в § 21.4[1].

         4.2.10 Для надежной молниезашиты тупиковой подстанции достаточно двух молниеотводов, установленных на линейных порталах. Ширину подстанции и высоту защищаемого оборудования необходимо принять по нормативным данным [5]. расчет вести для вероятности прорыва молнии Ра=0,005 § 21.4 [1].

         Пятидесятипроцентное разрядное напряжение гирлянды изоляторов принять согласно пункту 3.8 настоящего задания для поддерживающей гирлянды. Грозоупорность линий электропередачи с тросами подробно рассмотрена в § 21.2 [1].

         Прохождение короткой волны с прямоугольным фронтом подробно рассмотрена в § 10.3 [4] т.п.

         Необходимо изучить § 24.3 [1]. В расчетах принять Ра=0,05 и Ра=1.

 

 

Список литературы 

1.     Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений. Изоляция и перенапряжения в электрических системах. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 464 с.

2.     Техника высоких напряжений. Под общей редакцией д.т.н., профессора Г.С. Кучинского. – Санкт – Петербург: Энергоатомиздат, 2003. – 606 с.

3.     Техника высоких напряжений. Под ред. Разевига Д.В. – М.: Энергия, 1978. – 488 с.

4.     Степанчук К. Ф., Тиняков Н. А. Техника высоких напряжений.- Минск: Высшая школа, 1982.-367 с.

5.     Электротехнический справочник. Том 3.- М.: Энергия, 1986.- 564 с.

6.     Богатенков И.М. и др.Техника высоких напряжений. – С.-П.: Энергоатомиздат, 2003.-243 с.

7.     Кадомская К.П. Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них. – Новосибирск.- 2006.-476 с.

8.     Борисов В.Н. Техника высоких напряжений. Учебное пособие.- Алматы: АИЭС, 2006.-84 с.

9.     Борисов В.Н. Техника высоких напряжений. Перенапряжения и изоляция. Конспект лекций. – Алматы: АИЭС, 2006.- 46 с.

  

Содержание 

  Введение  

3

1 Объем и содержание работы

3

2 Задание на расчетно-графическую работу

4

3 Методические указания к выполнению и оформлению работы

7

Список литературы

9

Содержание

10

 

Сводный план 2010г., поз 61