13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / ТВН_практика / ещё пример стр 37

Uотр2 = -302 В; Uотр3 = -344 В; Uотр4 = -388 В; Uотр5 = -420 В; Uотр6 = -482 В; Uотр7 = -533 В.

2. Найдем индуктивное напряжение на проводах при ударе молнии в

трос.

Для этого найдем электромагнитный коэффициент связи:

Индуктированное напряжение на проводе:

Uинд К U0 0,31 1600 502,3 В.

21

1

d12

2

Z

d’12

2'

Z’

1'

Рис. 7. Поясняющая схема

копределению геометрического коэффициента связи: 1 – провод; 2 – трос;

1’ и 2’ – их зеркальные отображения относительно поверхности земли

Сделаем вывод о влиянии индуктивности и емкости на волновой процесс.

Индуктивность и емкость необходимы для сглаживания фронта электромагнит-

ной волны.

Рис. 8. Напряжения преломления и отражения при набегании ЭМВ

Задачи для самостоятельной проработки

Задача 1

Волна положительной полярности амплитудой 700 кВ распространяется вдоль ВЛ с hср = 30 м, rпр = 0,016 м. На каком расстоянии ставить защиту для ПС, чтобы длина фронта была 222 кВ/м.

22

Задача 2

Волна отрицательной полярности амплитудой 1400 кВ распространяется вдоль линии с высотой подвеса проводов hср = 30 м, радиусом провода rпр = 0,014 м. Найти длину фронта волны после пробега пути в 4 км.

Задача 3

Определить величину емкости для сглаживания падающей волны с ам-

плитудой 300 кВ до 20 кВ, если число отходящих линий от шин ПС равно 10, а

Zл = 390 Ом. Длина волны 35 мкс.

Задача 4

Волна отрицательной полярности амплитудой 1200 кВ распространяется вдоль линии с высотой подвеса проводов hср = 25 м, радиусом провода rпр = 0,02 м. Найти длину фронта волны после пробега пути в 5 км.

Задача 5

Рассчитать значения отраженной и преломленной волн, если на ПС через

L = 5,5 мГн набегает волна амплитудой 120 кВ. Волновое сопротивление линии

400 Ом, число линий 10.

Задача 6

Рассчитать значения отраженной и преломленной волн, если на ПС с 5

отходящими линиями набегает волна амплитудой 180 кВ длиной 100 мкс.

Волновое сопротивление линии 370 Ом.

Задача 7

Волна отрицательной полярности амплитудой 1500 кВ распространяется вдоль линии с высотой подвеса 30 м и радиусом провода 0,03 м. Найти длину фронта после пробега пути в 3 км.

Задача 8

Волна положительной полярности амплитудой 1200 кВ распространяется вдоль ВЛ с hср = 21 м, rпр = 16 мм. Найти длину фронта волны после пробега

2,5 км.

23

Задача 9

Определить величину емкости для сглаживания падающей волны с амплитудой 150 кВ до 5 кВ, если число отходящих линий от шин ПС 10, а

Zвл = 380 Ом. Длина волны 30 мкс.

Задача 10

Определить коэффициент преломления и отражения при падении ЭМВ на изоляцию подстанции, если Zвл = 400 Ом, Z2п/ст = 200 Ом.

Задача 11

Волна отрицательной полярности амплитудой 1400 кВ распространяется вдоль ВЛ с высотой подвеса проводов 22 м и наружным диаметром провода

22 м. Число проводов в фазе 3. Найти длину фронта волны после пробега пути в

2 км.

Задача 12

Рассчитать значения отраженной и преломленной волн, если на шины подстанции через индуктивность L = 3 мГн набегает волна амплитудой 100 кВ.

От шин ПС отходит 10 линий с Zвл = 350 Ом.

Задача 13

Рассчитать значение волнового сопротивления коронирующей линии,

коэффициент электромагнитной связи, скорости распространения ЭМВ по ВЛ с высотой подвеса проводов 20м, наружным диаметром провода 16 мм. Волна имеет отрицательную полярность и амплитуду 1000 кВ. ВЛ одноцепная.

Задача 14

Определить величину емкости для сглаживания набегающей волны перенапряжения бесконечной длины амплитудой 500 кВ и длительностью фронта 35 мкс, если Zвл = 300 Ом, а nвл = 5. Как изменится емкость, если длина набегающей волны будет равно 79 мкс. Допустимое напряжение волны будет равно 79 мкс. Допустимое напряжение при этом равно 50 кВ.

Задача 15

Найти отраженную и преломленную волну перенапряжения при набегании на шины ПС через индуктивное сопротивление, равное 1,34 Ом,

24

волны амплитудой 120 кВ. Число отходящих линий от ПС равно 6. Волновое сопротивление линии равно 350 Ом.

Задача 16

Волна положительной полярности амплитудой 800кВ распространяется вдоль линии с высотой подвеса 30 м и радиусом провода 16 мм. Найти длину фронта волны после пробега пути 2,5 км.

Задача 17

Определить емкость для сглаживания фронта набегающей волны вдоль ВЛ на шины подстанции, если амплитуда волны равна 350 кВ, длительность фронта волны 40 мкс. Высота подвеса провода 18 м, диаметр провода 24 мм.

Задача 18

Определить отраженную и преломленную волну перенапряжения при набегании на шины ПС волны с амплитудой 700кВ. От ПС отходит: а) одна линия, б) 5 линий, Zвл = 400 Ом. Для какого случая удар молнии более опасен?

Задача 19

Определить геометрический коэффициент связи для проводов ВЛ,

подвешиваемых на опоре П-6-500-1. Марка проводов АС-500. Как изме-

нится геометрический коэффициент связи, если на ВЛ возникнет импульс-

ная корона при набеганием падающей волны амплитудой 2000 кВ?

Контрольные вопросы по теме занятия

1.Дайте понятие волнового сопротивления.

2.Понятие тока и напряжения преломленной волны.

3.Как влияют емкость и индуктивность на распространение волн пере-

напряжения при набегании на шины ПС?

4.Что характеризует и как определяется геометрический коэффициент связи?

25

Тема 2. ГРОЗОУПОРНОСТЬ ВЛ

Цель занятия: научиться определять число грозовых отключений ВЛ с тросами и без тросов и оценивать надежность грозозащиты.

В процессе практического занятия рассматривается задача по оценке гро-

зоупорности ВЛ с тросом на примере ВЛ 110 или 220 кВ по выбору преподава-

теля.

Рекомендуется вначале рассмотреть отключения ВЛ при ударе молнии в опору, затем в трос и затем в провод при прорыве тросовой защиты. Получен-

ные результаты суммируются и сравниваются с приведенными в [15], делается вывод о надежности грозозащиты рассмотренной ВЛ. Студенты предлагают мероприятия по ее понижению, и в процессе деловой игры выбирают опти-

мальное для рассмотренного случая.

Краткие теоретические сведения

Грозопоражаемость ВЛ Под грозопоражаемостью ВЛ понимают число ударов молнии в ли-

нию. Возвышаясь над окружающей местностью ВЛ поражается разрядами, раз-

вивающимися непосредственно над ней, и стягивает боковые разряды.

Число прямых ударов молнии в линию зависит от плотности разрядов молнии на землю, расстояния между тросами или проводами на ВЛ без тросов и длины линии.

Число боковых ударов молнии зависит от амплитуды тока молнии и вы-

соты подвеса проводов и тросов. Чем больше амплитуда тока молнии и высота ВЛ, тем с большего расстояния разряд молнии ориентируется на ВЛ. Для опре-

деления числа боковых ударов молнии используется понятие «эквивалентная ширина полосы стягивания», которая пропорциональна средней высоте подвеса троса или провода.

26

Стрела провеса (hтр-пр)

∆h

hГ

Коридор

Рис. 9. Грозопоражаемость ВЛ

Для инженерных расчетов определяется число ударов молнии на 100 км

длины линии за 100 грозовых часов.

где ро – плотность разряда молнии на землю на 1 км2; для равнинной террито-

Если стрела провеса неизвестна, то она вычисляется через нормируемые ПУЭ расстояния по вертикали между тросом и верхним проводом в сере-

дине пролета, и наименьшее допустимое расстояние между проводом и землей.

землей в середине пролета, м.

Грозоупорность ВЛ

Грозоупорность ВЛ – число грозовых отключений линии в год.

Для сравнения расчетных (ожидаемых) поражений разных линий введем показатель грозоупорности – удельное число грозовых отключений – число грозовых отключений ВЛ на 100 км линии за 100 грозовых часов (nг).

Рассматриваются следующие случаи грозовых отключений:

1.Удар молнии в опору (все удары в опору и в трос в той части, которая находится близко к опоре).

2.Удар молнии в трос (все удары молнии в трос, которые сводятся и со-

средотачиваются в середине пролета).

3. Удар молнии в провод (все удары в провод, которые сводятся и сосре-

дотачиваются в середине пролета. Если линия с тросом, рассматриваются слу-

чаи прорыва через тросовую защиту).

Линейная изоляция – это поддерживающая гирлянда (изоляторов), воз-

душный промежуток на опоре при отклоненной ветром гирлянде, комбиниро-

28

ванная изоляция – линейный изолятор в совокупности с диэлектрической тра-

версой между ними.

Когда , то произойдет перекрытие на гирлянде

.

Для расчета выбирается такой вид изоляции, у которой импульсная проч-

ность меньше.

Импульсная прочность изоляции описывается 50%-ным разрядным напряжением по изолятору

енту напряженности электрического поля (средняя напряженность электриче-

ского поля), кВ/м;

- длина воздушного промежутка, м.

Для воздушного промежутка на опоре градиенты напряжений зависят от полярности:

-положительный импульс - ;

-отрицательный импульс - .

Для расчета из двух видов изоляции выбирается та, у которой меньше.

Методика расчета грозоупорности ВЛ с тросами

I.Удар молнии в опору и обратное перекрытие линейной изоляции

где N – общее число ударов молнии в линию за 100 грозовых часов на 100 км ВЛ;

- высота подвеса троса на опоре (верхнего), м;

- длина пролета (промежуточного), так как их большинство и линей-

ный изолятор менее прочен, чем натяжной, м.

29

1.2 Определяется критическое значение тока молнии, приводящего к пе-

рекрытию изоляции

В первый момент времени через тело опоры и ее заземление ток стекает в землю. При большой скорости стекания тока по опоре она представляется со-

средоточенной индуктивностью. Время пробега импульса по опоре на порядок меньше длительности фронта импульса (примерно 0,2 мкс). Отсюда в схемах замещения для расчета молниезащиты опора представляется двумя элементами:

импульсным сопротивлением и индуктивностью Lоп.

.

В расчете молниезащиты участвуют только пораженная и 2 соседние с ней опоры.

По статистическим данным = 0,85…0,95; для железобетонных опор

0,85, для стальных опор 0,95.

Пятидесятипроцентное разрядное напряжение - определяется по РД через вольт-секундную характеристику.

30