Molniezaschita_Baburin doc..docm
.docМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина»
Кафедра высоковольтные электроэнергетика,
электроэнергетика и электрофизика
Расчет грозовых перенапряжений на изоляции высоковольтного электрооборудования волновым методом
Выполнил:
студент гр. 3-25х
Гусев Н.А.
Проверил:
Тихов М.Е.
Иваново 2014
Данные к расчету:
Вариант 1
-
Uн=220 кВ;
-
l12=45 м;
-
z1=380 Ом;
-
z2=420 Ом;
-
Вид трансформатора: автотрансформатор;
-
Тип защитного аппарата: РВС, ОПН 220 1;
-
Эквивалентная емкость трансформатора: С=2*10^-9 Ф
-
Скорость распространения волны: м/с
Рис.1 Исходная (а) и расчетные (б, в) схемы
Расчетная часть.
1. Принимаем: расчетный шаг Δt=0,02 мкс.
2. Время пробега волны между узлами 1 и 2: c
Вспомогательный коэффициент:
3. Время пробега волной участка lc:
Волновое сопротивление участка линии lc: Ом
4. До срабатывания разрядника коэффициенты αа1 и α1а равны:
Коэффициенты преломления и отражения в узле 2:
5. Эквивалентное сопротивление: Ом
Далее проводим расчет для разрядников на основании исходных данных и аппроксимированной ВАХ.
РВC:
1.Аппроксимация вольт - амперной характеристики РВC.
По табл. П4 определяем пробивное напряжение для разрядника.
Для РВC: Uпр=530кВ.
Для нахождения первой точки аппроксимации, нужно составить уравнение прямой, проходящей через точки с координатами (0, Uпр) и (Uпр/Zэ, 0).
Координаты первой точки:
U1=440.2 кВ I1=0.45 кA
Уравнение прямой, соединяющей точки 0 и 1: прямая задана двумя точками
Координаты второй точки:
U2=540 кВ I1=1 кА
Прямую задаем следующими двумя точками:
Координаты третьей точки:
U3=615 кВ I3=2.5 кА
Прямую задаем следующими двумя точками:
Координаты четвертой точки:
U4=730 кВ I4=10 кА
Прямую задаем следующими двумя точками:
Рис.3 Аппроксимация ВАХ разрядника РВC
2.Определение величин, недостающих для расчета на ЭВМ.
Ом
Ом
кВ
кВ
кВ
Ом
кВ
кВ
кB
Ом
кВ
кВ
3. Проверка правильности аппроксимации.
кВ
кВ
%
кВ
кВ
%
кВ
кВ
%
Считаем, что условия выполнены
4. Построение КОВ и ВСХ линейной изоляции.
ВСХ линейной изоляции определяется по формуле:
где U50%-50%-ое разрядное напряжение гирлянды изоляторов, определяемая по табл.П5 (1); для класса напряжения 220 кВ U50%=1200 кВ.
Рис.4 Графики: кривых опасных волн разрядника и ВСХ РВС
Данные для построения графиков получены путём расчета на ЭВМ
Рис.5 Расчет данных для построения КОВ РВС в программе «Relaxnew»
Результаты расчета опасных волн на ЭВМ
Фронт волны, tф ,мкс |
Амплитуда падающей волны,Um,кВ |
РВС |
|
0,5 |
654 |
0,8 |
705 |
1,2 |
936 |
1,6 |
1087 |
2,0 |
1330 |
2,4 |
1597 |
2,8 |
1883 |
3,2 |
2152 |
3,6 |
2394 |
4,0 |
2490 |
Область опасных волн образована пересечением кривой опасных волн разрядника и ВСХ линейной изоляции.
5.Определение минимальной крутизны набегающей волны и необходимой длины защищенного подхода.
Минимальные значения крутизны и амплитуды опасных волн, набегающих с линии, определяются по графику точкой пересечения кривых опасных волн с ВСХ линейной изоляции.
tфо= 2,98 мкс, Umо= 2000 кВ
Минимальная крутизна:
Необходимая длина защищенного подхода:
км
Где hср=14 средняя высота подвеса провода над землей, м (табл. П5);
К – коэффициент, учитывающий расщепление фазы. При числе проводов n, равном 1, значение коэффициента К равно 1.
ОПН:
1. Аппроксимация вольт - амперной характеристики ОПН.
Задаем по точкам ВАХ ОПН
Uпр=U1+ZэI1= 385+199.5*0.1=404.95 кВ
I, кА |
U, кВ |
0 |
0 |
0.1 |
385 |
0.3 |
400 |
0.5 |
408.5 |
0.8 |
417 |
1 |
422 |
3 |
450 |
5 |
466 |
10 |
494 |
15 |
524 |
20 |
543 |
В качестве первой точки аппроксимации примем точку, с координатами I=0.1 кА U=385 кВ
Уравнение прямой, соединяющей точки 0 и 1: прямая задана двумя точками
Координаты второй точки:
U2=422 кВ I2=1 кА
Прямую задаем следующими двумя точками:
Координаты третьей точки:
U3=466 кВ I3=5 кA
Прямую задаем следующими двумя точками:
Координаты четвертой точки:
U4=495 кB I4=10 кA
Прямую задаем следующими двумя точками:
Рис.7 Аппроксимация ВАХ ОПН
2.Определение величин, недостающих для расчета на ЭВМ.
Ом
Ом
кВ
кВ
кВ
Ом
кВ
кВ
кB
Ом
кВ
кВ
3. Проверка правильности аппроксимации.
кВ
кВ
%
кВ
кВ
%
кВ
кВ
%
4. Построение КОВ и ВСХ линейной изоляции.
ВСХ линейной изоляции определяется по формуле:
где U50%-50%-ое разрядное напряжение гирлянды изоляторов, определяемая по табл.П5 (1); для класса напряжения 220 кВ U50%=1200 кВ.
Рис.8 графики: кривых опасных волн ОПН и ВСХ изоляции
Данные для построения графиков получены путём расчета на ЭВМ
Рис. 9 Расчет данных для построения КОВ ОПН в программе «Relaxnew»
Результаты расчета опасных волн на ЭВМ
Фронт волны, tф ,мкс |
Амплитуда падающей волны,Um,кВ |
ОПН |
|
0,5 |
750 |
0,8 |
950 |
1,2 |
1400 |
1,6 |
1800 |
2,0 |
2300 |
2,4 |
2700 |
2,8 |
3200 |
3,2 |
3700 |
3,6 |
4000 |
4,0 |
4500 |
Область опасных волн образована пересечением кривой опасных волн разрядника и ВСХ линейной изоляции.
5.Определение минимальной крутизны набегающей волны и необходимой длины защищенного подхода.
Минимальные значения крутизны и амплитуды опасных волн, набегающих с линии, определяются по графику точкой пересечения кривых опасных волн с ВСХ линейной изоляции.
tфo= 1.96 мкс, Umo= 2244 кВ
Минимальная крутизна:
Необходимая длина защищенного подхода:
км
Где hср=14 средняя высота подвеса провода над землей, м (табл. П5);
К – коэффициент, учитывающий расщепление фазы. При числе проводов n, равном 1, значение коэффициента К равно 1.
Заключение.
Исходя из результатов, можно увидеть, что при подключении ОПН требуется меньшая длина защитного подхода. По графикам отчетливо видно, что зона опасных волн у ограничителя перенапряжений меньше, чем у разрядника РВС. Отсюда можно сделать вывод о том, что использование ограничителя перенапряжений предпочтительней.
Список литературы.
1. Расчёт грозовых перенапряжений на изоляции высоковольтного электрооборудования волновым методом. Методические указания к выполнению домашних работ по дисциплине «Молниезащита». Составитель: Горячкин С.Н. ИГЭУ 2009.