- •140211.65 – Электроснабжение
- •1.Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1.Содержание дисциплины по гос
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.3. Перечень видов контроля:
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (объем дисциплины 120 часов)
- •Раздел 1. Релейная защита и автоматизация (58 часов)
- •Тема 1.1. Общие сведения о релейной защите (8 часов)
- •Тема 1.2. Защита основного электрооборудования (14 часов)
- •Тема 1.3. Защита шин (6 часов)
- •Тема 1.4. Аварийные автоматические переключения и
- •Тема 1.5. Автоматическое регулирование в энергосистемах (10 часов)
- •Тема 1.6. Противоаварийная автоматика. Автоматический контроль и телемеханика в энергосистемах (10 часов)
- •Раздел 2. Изоляция и перенапряжения (58 часов)
- •Тема 2.1. Изоляция распределительных устройств, воздушных
- •Тема 2.2. Изоляция силовых кабелей (6 часов)
- •Тема 2.3. Виды современной изоляции (6 часа)
- •Тема 2.4. Методы испытаний изоляции (6 часов)
- •Тема 2.5. Защита изоляции от внутренних и грозовых
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •Тематический план дисциплины
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины Электроэнергетика. Часть 2
- •2.4. Временной график изучения дисциплины
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Лабораторные работы
- •2.5.1.1. Лабораторные работы
- •2.5.1.2. Лабораторные работы
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект лекций по дисциплине Введение
- •Раздел 1. Релейная защита и автоматизация
- •1.1. Общие сведения о релейной защите
- •1.1.1. Общие сведения
- •1.1.2. Повреждения и ненормальные режимы
- •1.1.3. Общие требования к релейной защите
- •1.1.4. Принципы действия и виды защит
- •1.1.5. Релейная защита распределительной сети
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.1
- •1.2. Защита основного электрооборудования
- •1.2.1. Защита генераторов
- •1.2.2. Защита трансформаторов
- •1.2.3. Защита блоков генератор-трансформатор
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.2
- •1.3. Защита шин
- •1.3.1. Общие сведения
- •1.3.2. Дифференциальная защита шин
- •1.3.3. Логическая защита шин
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.3
- •1.4. Аварийные автоматические переключения и синхронизация генераторов
- •1.4.1. Общие сведения
- •1.4.2. Автоматическое включение резервного питания
- •1.4.3. Автоматическое повторное включение
- •1.4.4. Включение генераторов на параллельную работу
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.4
- •1.5. Автоматическое регулирование в энергосистемах
- •1.5.1. Общие сведения
- •1.5.2. Автоматическое регулирование частоты и активной мощности (арчм)
- •1.5.3. Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.5
- •1.6. Противоаварийная автоматика. Автоматический контроль и телемеханика в энергосистемах
- •1.6.1. Общие сведения
- •1.6.2. Автоматическое предотвращение нарушения устойчивости энергосистем (апну)
- •1.6.3. Автоматическая ликвидация асинхронного режима (алар)
- •1.6.4. Автоматическое ограничение снижения напряжения (аосн)
- •1.6.5. Автоматическое ограничение повышения напряжения (аопн)
- •1.6.6. Автоматическое ограничение снижения частоты (аосч)
- •1.6.7. Автоматическое ограничение повышения частоты (аопч)
- •1.6.8. Автоматический контроль и телемеханика
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.6
- •Раздел 2. Изоляция и перенапряжения
- •2.1. Изоляция распределительных устройств, воздушных линий, электрических машин и трансформаторов
- •2.1.1. Изоляция распределительных устройств
- •2.1.2. Изоляция воздушных линий электропередачи
- •2.1.3. Изоляция электрических машин
- •2.1.4. Изоляция силовых трансформаторов
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.1
- •2.2. Изоляция силовых кабелей
- •2.2.1. Типы кабелей
- •Испытательные напряжения кабелей
- •2.2.2. Кабели со сшитым полиэтиленом
- •Сравнение показателей кабелей
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.2
- •2.3. Виды современной изоляции
- •2.3.1. Применение элегазовой изоляции
- •2.3.2. Применение вакуумной изоляции
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.3
- •2.4. Методы испытаний изоляции
- •2.4.1. Процессы в многослойной изоляции
- •Схемы измерения характеристик изоляции трансформаторов
- •2.4.2. Методы испытания электрической прочности изоляции
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.4
- •2.5. Защита изоляции от внутренних и грозовых перенапряжений
- •2.5.1. Виды внутренних перенапряжений
- •2.5.2.Способы ограничения перенапряжений
- •2.5.3. Молниезащита оборудования станций и подстанций
- •Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода
- •Допустимые перенапряжения
- •Допустимые грозовые перенапряжения
- •2.5.4. Молниезащита воздушных линий
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.5
- •Заключение
- •3.3. Глоссарий
- •3.4. Методические указания к выполнению лабораторных работ Общие указания
- •3.4.1. Максимальная токовая защита радиальной сети с односторонним питанием
- •3.4.2. Дифференциальная защита трансформатора
- •3.4.3. Автоматическое включение резервного питания
- •3.4.4.Автоматическое повторное включение линии электропередачи
- •3.4.5. Исследование электрической прочности диэлектриков
- •Результаты эксперимента
- •Результаты эксперимента
- •Результаты эксперимента
- •3.4.6. Защита подстанций от набегающих волн перенапряжения
- •Параметры всх силовых трансформаторов
- •Параметры всх электрических аппаратов
- •Значение коэффициента а
- •Минимальная импульсная прочность гирлянд
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Заданиe на контрольную работу и методические указания к ee выполнению
- •Контрольная работа №1
- •Исходные данные
- •Контрольная работа №2
- •Исходные данные
- •Результаты расчетов
- •4.2. Тренировочные тесты
- •4.3. Итоговый контроль (вопросы к экзамену)
- •Содержание
- •1. Информация о дисциплине 3
- •1.1. Предисловие 3
- •Раздел 1. Релейная защита и автоматизация 20
- •Раздел 2. Изоляция и перенапряжения 94
- •Электроэнергетика. Часть 2
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д. 5
- •Электроэнергетика. Часть 2
Вопросы для самопроверки по теме 2.1
1. Что такое коронный разряд?
2. Запишите выражение для оценки потерь мощности линии, обусловленных коронным разрядом.
3. Запишите выражение критической напряженности коронного разряда.
4. Запишите выражение критического напряжения коронного разряда.
5. Поясните физику разряда вдоль увлажненной и загрязненной поверхности изоляции.
6. Поясните физику скользящего разряда.
7. Какая изоляция применяется в электрических машинах?
8. Каковы виды частичных разрядов внутри (пазовая часть) и на внешней поверхности изоляции (краевая часть)?
9. Каково назначение полупроводящих покрытий в пазовой и лобовой частях обмотки электрических машин?
10. Какая изоляция применяется в силовых трансформаторах?
2.2. Изоляция силовых кабелей
2.2.1. Типы кабелей
Кабели с вязкой пропиткой.. Пропитка бумаги в этих кабелях выполняется масляно-канифольным компаундом. Трехфазные кабели на напряжение не выше 15 кВ обычно выполняются с поясной изоляцией. Для вертикальных прокладок используются специальные кабели с обедненной пропиткой изоляции. Обедненная изоляция имеет худшие электрические характеристики, поэтому толщина ее должна быть увеличена по сравнению с изоляцией кабелей нормальной пропитки. Выпускаются также кабели с пропиткой бумаги битумными составами или составами на основе синтетических смол, не стекающими даже при высоких температурах.
Маслонаполненные кабели. При напряжении 110 кВ и выше бумажная изоляция жилы кабеля пропитывается чистым, дегазированным, имеющим повышенную стабильность и газостойкость маслом, находящимся в кабеле под избыточным давлением.
Кабели в стальных трубах с маслом или газом под давлением. Эти кабели могут конкурировать с маслонаполненными кабелями и находят применение при напряжениях 110-500 кВ. Давление масла в трубе до 15 атмосфер.
Электрические характеристики кабелей в стальных трубах с маслом или газом под давлением находятся на уровне характеристик маслонаполненных кабелей.
Газонаполненные кабели. Кабели этого типа широко применяются на напряжение 35 кВ и выше при прокладке на крутонаклонных трассах. Конструкция одножильного кабеля напоминает конструкцию маслонаполненного кабеля. Осушенный азот или азот с примесью 20 % элегаза под давлением заполняет газопроходящий канал в центре жилы и проникает в обедненно пропитанную изоляцию. На напряжение 35 кВ выпускаются также трехжильные кабели.
Кабели с пластмассовой и резиновой изоляцией. Все более широкое распространение находят кабели с полиэтиленовой изоляцией. Хотя допустимые напряженности в изоляции этих кабелей невелики (до 2,0…2,3 кВ/мм), они могут успешно конкурировать с кабелями с вязкой пропиткой и выпускаются на напряжение до 35 кВ. Кабели с полихлорвиниловой и резиновой изоляцией выпускаются на напряжения до 6 кВ и имеют худшие электрические характеристики, чем кабели с полиэтиленовой изоляцией.
Кабельные муфты. Соединение отдельных участков кабеля между собой и разделка концов его осуществляются с помощью соединительных и концевых муфт. Соединительные муфты для кабелей с вязкой пропиткой выполняются в металлическом (чаще свинцовом) кожухе, герметически спаянном с оболочкой кабеля. Изоляция жил осуществляется намоткой пропитанной кабельной бумаги, перекрывающей ступенчатую разделку заводской изоляции. Пространство между изолированными жилами и корпусом заливается разогретой битумной мастикой или эпоксидной смолой. Гильзовые соединения жил спрессовываются. Концевые муфты кабелей на напряжения 6-10 кВ выполняются в виде заполненных битумным компаундом металлических воронок или перчаток; в сухих помещениях наиболее распространена сухая разделка с применением полихлорвиниловой ленты и специальных клеящих лаков. Стопорные и полустопорные соединительные муфты масло- и газонаполненных кабелей имеют сложную конструкцию, так как должны обеспечивать герметичность при высоких давлениях и необходимую электрическую прочность. Конструкции концевых муфт этих кабелей близки к конструкциям проходных изоляторов.
На напряжения до 35 кВ силовые высоковольтные кабели выпускаются чаще всего трехжильными, на напряжения 110 - 500 кВ и выше – одножильными.
Пробой изоляции кабеля. Изоляция кабелей подвергается воздействию рабочих напряжений, коммутационных и иногда (если кабель связан с воздушными сетями) импульсных перенапряжений. Пробой изоляции кабеля носит тепловой или ионизационный характер. Развитие ионизационных процессов в кабельной изоляции, пропитанной маслом или компаундом, начинается или с частичных пробоев масляных пленок, или с разрядов слабой интенсивности в газовых включениях. Последние могут остаться в изоляции при изготовлении вследствие некачественной пропитки или появиться в результате переменных тепловых нагрузок кабеля. Разрушается целлюлоза бумажных лент, и каналы разряда в виде науглероженных древовидных побегов развиваются вглубь изоляции, захватывая большие участки вдоль оси кабеля. При рабочих напряженностях развитие этого характерного для кабелей с вязкой пропиткой ветвистого разряда происходит сравнительно медленно. По мере роста напряжения скорость развития быстро возрастает.
Для увеличения допустимых рабочих напряженностей в кабельной изоляции возможны следующие методы:
- регулирование поля путем применения проводящих или полупроводящих экранов.
- применение поверх изоляции каждой жилы собственных металлических оболочек или экранов из металлизированной бумаги, а также выполнение одножильных кабелей.
- градирование изоляции, позволяющее снизить напряженности у жилы кабеля или уменьшить толщину изоляции, осуществив более равномерное распределение напряженности по толщине изоляции. Градирование изоляции в кабелях выполняется при помощи бумаги различной плотности и толщины.
- применение масла или газа под давлением, которое затрудняет развитие ионизационных процессов и значительно увеличивает электрическую прочность бумажно-масляной или бумажно-газовой изоляции.
Испытания изоляции кабеля. В заводские испытания изоляции кабелей включаются испытание кабеля повышенным напряжением, измерение сопротивления утечки изоляции, измерение тангенса угла диэлектрических потерь tgδ и зависимость tgδ = f(Uисп). Величина tgδ и зависимость tgδ = f(Uисп ) нормируются заводскими инструкциями и ГОСТ. Величины испытательных напряжений и длительность испытаний зависят от типа кабеля и нормированы ГОСТ или заводскими инструкциями (для кабелей на напряжение 110 кВ и выше) и частично приведены в табл. 2.2.1.
Т а б л и ц а 2.2.1.