ргз гостев твм

Липецкий государственный технический университет

Кафедра Электрооборудования

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Определение параметров защиты от грозовых перенапряжений

14 вариант

Студент _____________ Хамченко А.А

Группы ЭО112

Руководитель

ассистент Гостев В. В.

Липецк 2013 г.

1 Условия расчетных заданий

Задача №1

Стержневой молниеотвод предназначен для защиты подстанции шириной м, длиной м, высотой м. Определить высоту и место молниеотвода с учетом его допустимого приближения к объекту защиты, если ток молнии кА, индуктивность молниеотвода мкГн/м и усредненная крутизна фронта волны тока кА/мкс, сопротивление заземления молниеотвода в импульсном режиме Ом.

Задача №2

Молния поражает не защищенный тросом провод линии. Определить амплитуду напряжения, действующего на гирлянду изоляторов опоры, ближайшей к месту удара молнии. Волновое сопротивление канала молнии Ом, волновое сопротивление провода с учетом короны Ом. Статический ток молнии кА.

Задача №3

Грозовой разряд произошел в столб телеграфной линии, расположенный на удалении м от ЛЭП напряжением кВ. Величина тока кА. Определить величину индуктированного перенапряжения на проводах линии и кратность этого же перенапряжения, если высота подвеса проводов на опорах м, а стрела провеса м.

Задача №4

Горизонтальный четырехлучевой заземлитель () для заземления трубчатого разрядника на подходе к распределительной подстанции, выполнен из стального прута диаметром см. Длина каждого луча м, глубина залегания м. Определить сопротивление заземления в импульсном режиме, если удельное сопротивление грунта . Ток молнии . Коэффициент возможного увеличения сопротивления принят . Ввод тока в заземлитель осуществляется в центр.

Задача №5

Разряд молнии произошел в середину тросового пролета. Волновое сопротивление троса с учетом импульсной короны принято . Коэффициент связи между проводом и тросом с учетом короны . Определить минимально допустимое расстояние между проводом и тросом, если ток молнии , средняя допустимая напряженность электрического поля между проводом и тросом .

Задача №6

От узловой подстанции на отходит воздушная линия с проводами , среднее расстояние между проводами . На расстоянии от подстанции в точке разветвления линии решено установить трубчатый разрядник. Сопротивление заземления опоры в импульсном режиме . Определить минимальную величину тока короткого замыкания в точке установки разрядника, если известно, что ток однополюсного и трехполюсного короткого замыкания на шинах узловой подстанции равен соответственно и .

2 Основная часть РГЗ

2.1 Определение высоты и места расположения молниеотвода.

Расчет высоты молниеотвода производится так, чтобы с одной стороны его общая высота и радиус защиты на высоте объекта были наименьшими, а с другой стороны исключалась вероятность вторичных перекрытий с молниеотвода на объект.

Определим потенциал на молниеотводе в момент разряда на уровне высоты объекта:

где - усредненная крутизна фронта волны.

Приняв рекомендованную допустимую импульсную напряженность по воздуху кВ/м, определим удаление молниеотвода от объекта:

Это же расстояние можно определить по другой зависимости:

Наибольшее расстояние, принимается за расчетное.

Радиус защитной зоны определится выражением:

м;

Предположив, что высота молниеотвода будет больше :

Решая последнее уравнение относительно получаем:

Получаем, что высота молниеотвода равна на расстоянии , что не целесообразно и следует использовать два молниеотвода.

2.2 Оценка амплитуды напряжения, действующего на гирлянду изоляторов при ударе молнии в провод

Считая, что при ударе в провод действительный ток вдвое меньше статического, а эквивалентное волновое сопротивление двух проводов вдвое меньше сопротивления одного провода, определим амплитуду волны перенапряжения, распространяющейся по проводу в обе стороны и достигающей гирлянды:

Рисунок 1. Эквивалентная схема замещения по Петерсену

Практически тот же результат можно получить, используя схему замещения по Петерсену, содержащую волновое сопротивление канала молнии и эквивалентное сопротивление двух лучей провода:

2.3 Определение величины и кратности индуктированного перенапряжения на проводах линии

Определим среднюю высоту подвеса проводов:

Величина индуктированных напряжений:

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

2.4 Определение сопротивления заземления в импульсном режиме

В соответствии с выражением определяется расчётная величина удельного сопротивления грунта:

Определяется сопротивление каждого луча заземлителя:

По заданной величине импульсного тока определяется ток, стекающий с каждого луча:

Для заданного тока и по величине расчётного удельного сопротивления примем значение импульсного коэффициента , найденного по таблице значения импульсного коэффициента.

Определим импульсное сопротивление каждого луча:

Принимается коэффициент использования, который по таблице значения коэффициента использования равен, и определяется общее импульсное сопротивление всего заземлителя:

2.5 Определение расстояния между проводом и тросом

Определим допустимое расстояние между проводом и тросом:

2.6 Расчет тока короткого замыкания в точке установки разрядника

Определяется суммарное реактивное сопротивление системы от генерирующей станции до шин подстанции (место установки разрядника) при симметричном коротком замыкании:

Определяется реактивное сопротивление прямой последовательности для провода на участке от подстанции до опоры с разрядниками:

где - удельное индуктивное сопротивление прямой последовательности провода марки .

Используя данные из таблицы значения удельного индуктивного сопротивления , находим значение реактивного сопротивления прямой последовательности :

Определяется ток короткого замыкания в точке установки разрядника с учётом апериодической составляющей Так как точка находиться за трансформатором, то значение :

Полученное значение является максимальной величиной сопровождающего тока через разрядник.

Определим величину реактивного сопротивления системы в режиме однополюсного замыкания на землю :

Предполагая, что линия имеет тросовую защиту, определим реактивные сопротивление , и на линейном участке. Так как среднее расстояние между проводами равное , на протяжении всей линии не меняется, то и реактивное сопротивление . Тогда удельное индуктивное сопротивление прямой последовательности равное:

Определим суммарное индуктивное сопротивление на всем линейном участке :

Пренебрегая активным сопротивлением проводов и учитывая сопротивление заземления разрядников (опоры), определяется минимальная величина тока короткого замыкания в точке установки разрядника:

Заключение

В данном расчетном-графическом задании произведена оценка защитного действия молниеотвода. Отражены основные параметры стержневых и тросовых молниеотводов. Расчётным путём была определена высота и место расположения молниеотвода, по результатам которого сделано предложение об установке одного или нескольких молниеотводов. Дана оценка амплитуды напряжения, действующего на гирлянду изоляторов при ударе молнии в провод. Определена величина и кратность индуктированного перенапряжения на проводах линии. В разделе заземляющих устройств приведены параметры одиночных стержневых заземлителей и определено сопротивление заземления в импульсном режиме. Также в данной работе рассмотрено минимально допустимое расстояние между проводом и тросом. Что касается защиты распределительных сетей разрядниками, здесь отражены конструкции и принцип действия стержневых и вентильных разрядников, а так же их основные параметры и рассчитан ток одно- и трёхполюсного короткого замыкания в точке установки разрядника.

Список источников

1. Михалков, А.В. Техника высоких напряжений. [Текст]/ А.В. Михалков. – М.: Высшая школа, 1965. – 228 с.

2. Безруков, Ф.В. Трубчатые разрядники. [Текст]/ Ф.В. Безруков, Ю.П. Галкин, П.А., Юриков. – М.: Энергия, 1964. – 102 с.

3. 3. Чунихин, А.А. Электрические аппараты: Общий курс. [Текст]/ А.А. Чунихин. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 720 с.

4. Бессонов Л. Н. Теоретические основы электротехники. – М.: Высшая школа, 1973. – 750 с.

5. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. М. : АСТ: Астрель, 2008. 991 с.

6. СТО-13-2011 Студенческие работы. Общие требования к оформлению. Липецк : ЛГТУ, 2011, 32 с.