13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / ТВН_практика / 26_04_25 / расчёт
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование |
3П220- |
- |
3 П220 - |
3 П220 - 3 П220 - |
3 П220 - 3 П220 - |
||
|
|
изделия |
2 |
2-5,0 |
2-11,5 |
2Т |
2Т-5,0 |
2Т-11,5 |
|
|
|
Район по |
I-IV |
|
I-IV |
I-IV |
I-IV |
I-IV |
I-IV |
|
|
гололеду |
|
||||||
|
|
Ветровой район |
III |
|
III |
III |
III |
III |
III |
|
|
Марка |
|
|
|
АС240/32; АС400/51 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
провода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Размер в осях |
6,06х |
|
5,320х |
4,355х |
6,06х |
5,32х |
4,555х |
|
|
фундамента L, м |
4,39 |
|
4,01 |
3,52 |
4,99 |
4,01 |
3,52 |
|
|
Высота опоры |
45,0 |
|
40,0 |
33,5 |
46,0 |
41,0 |
34,5 |
|
|
Н, м |
|
||||||
|
|
Высота до |
26,0 |
|
21,0 |
14,5 |
26,0 |
21,0 |
14,5 |
|
|
нижней |
|
||||||
|
|
траверсы h, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Масса опоры с |
7288 |
|
6330 |
5132 |
7383 |
6424 |
5226 |
|
|
цинком, кг |
|
||||||
|
|
Номер типового |
|
|
|
3.407.2-156.2 |
|
|
|
|
|
проекта |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D ( |
d |
d |
D ( |
d |
т |
||||
|
|
D |
|
D |
|
|
|
|
D 1( ) |
D 1 ( |
D 1 ( |
) |
|
|
|
ОСК |
ОСК |
ОСК |
ОСК |
ОСК |
Показатель |
8-150- |
8-150- |
8-220- |
8-220- |
8-220- |
Б024-2 |
Б09-2 |
Б024-2 |
Б09-2 |
Е093-2 |
|
|
УХЛ 1 |
УХЛ 1 |
УХЛ 1 |
УХЛ 1 |
УХЛ 1 |
ГОСТ Р 52082-2003; ТУ 3493-017-21639232-2008 |
220 |
|
|||
Номинальное напряжение, кВ |
|
150 |
2090 |
2320 |
|
Строительная высота Н, мм |
|
1600 |
|
||
Длина изоляционной части L, мм |
|
1425 |
1812 |
|
1990 |
Длина пути утечки тока, не менее, см |
|
340 |
570 |
345 |
640 |
Диаметр экрана ØDЭ, мм |
42,0 |
— |
50,0 |
63,0 |
|
Масса, не более, кг |
46,0 |
53,0 |
|||
Степень загрязнения |
|
|
2 |
|
|
по ПУЭ, 7-е издание, гл. 1.9; |
|
|
|
|
|
СТО 56947007-29.240.068-2011 |
|
|
|
|
|
Нормированная разрушающая механи- |
|
|
8 |
|
|
ческая сила на изгиб, не менее, кН |
|
|
|
|
|
Нормированный разрушающий крутя- |
|
|
1,0 |
|
|
щий момент, не менее, кНхм |
|
|
|
|
|
Выдерживаемое напряжение промыш- |
|
300 |
|
440 |
|
ленной частоты в сухом состоянии и |
|
|
|
||
под дождем, кВ, не менее |
|
|
|
|
|
50%-е разрядное напряжение промыш- |
|
150 |
|
220 |
|
ленной частоты в загрязненном и ув- |
|
|
|
||
лажненном состоянии, кВ, не менее |
|
|
|
|
|
Испытательное напряжение полного |
|
650 |
|
950 |
1050 |
грозового импульса, кВ, не менее |
Ø96 |
Ø96 |
|||
Установочный размер |
Ø96 |
Ø96 |
Ø96 |
||
(□68)/ |
(□68)/ (□68)/ |
(□68)/ |
(□68)/ |
||
D верх/ D1 низ |
Ø254 |
Ø225 |
Ø254 |
Ø225 |
Ø503 |
Установочные отверстия |
(□180) (□160) (□180) (□160) (□356) |
||||
|
4М12/4Ø18 |
|
4М12/ |
||
n/d верх/ n/d1низ |
|
|
4Ø23 |
||
Фарфоровый аналог |
|
Для шинных опор |
3 |
||
Рисунок № |
|
1 |
|
2 |
|
Схема 220-5Н. "Мостик" с выключателями
в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(ФГБОУ ВО «АМГУ»)
Факультет Энергетический Кафедра Энергетики
Направление подготовки 13.03.02 – «Электроэнергетика и электротехника»
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ №1
на тему «Анализ грозоупорности электроустановок и организация их молниезащиты» по дисциплине: «Техника высоких напряжений»
Исполнитель |
К.Л. Начичко |
студент группы 242-об2 |
|
|
(подпись, дата) |
Руководитель |
Д.А. Дорожинский |
Преподаватель |
|
|
(подпись, дата) |
Благовещенск 2025
Вариант 11 1. Определить грозоупорность ВЛ 220 кВ. На линии расположены два троса.
ВЛ проходит по территории района Хабаровский край. Тип опор металлические. Сечение проводника 120 мм2 Остальные необходимые исходные данные (с учётом типа опоры и количества тросов принять по справочнику).
Исходные данные Опора 3П220-2 (по учебнику, с двумя тросами)
λэф = 3,5 см/кВ
В этом случае следует выбрать изолятор ОСК 8-220-Б09-2 УХЛ1 имеющий следующие параметры:
H =2090 мм – строительная высота изолятора, D = 345 мм – диаметр тарелки изолятора,
Lу = 570 мм – геометрическая длина пути утечки, K =1 – поправочный коэффициент.
Число изоляторов в гирлянде определяется по формуле
n= K ×λэф ×Uнаиб = 1×35×220 =1,35 Ly 5700
В этом случае число изоляторов в гирлянде выбирается равным 1 шт. Длина гирлянды составляет: lr = H ×n = 2,09×1 = 2,09 м
1. Удар молнии в опору
1) Длина разрядного пути:
lразр = nиз × Hиз = 1× 2, 09 = 2, 09 м
Наибольшее длительно допустимое рабочее (линейное) напряжение:
Uдл.доп = 252 кВ
2) Коэффициент перехода импульсного перекрытия в дугу тока промышленной частоты:
|
Uдл.доп |
2 |
|
252 |
|
2 |
|
η = (0,92× |
lразр |
- 6) ×10− |
= (0,92× |
2,09 |
- 6) ×10− |
|
=1,049 |
η = 0,9 , так как не должен быть больше 0,9 η > 0,9
Время перекрытия изоляции t = 7 мкс
3) Коэффициент, учитывающий разницу в конструкции изоляторов:
Kкон = 2, 2
Коэффициент, учитывающий снижение градиента разрядного напряжения с увеличением длины гирлянды K Е = 1
4) 50 % разрядное напряжение линейной изоляции:
|
|
|
æ |
|
15 |
ö |
æ |
|
15 |
ö |
|
кВ |
|||
U50% |
= Kкон × KЕ |
×340 ×lразр |
×ç1 |
+ |
|
÷ |
= 2, 2 ×1×340 × 2, 09 ×ç1 |
+ |
|
−6 |
|
÷ |
= 4031, 718 |
||
t + 9,5 |
7 ×10 |
+ 9,5 |
|||||||||||||
|
|
|
è |
|
ø |
è |
|
|
ø |
|
|
||||
Импульсное сопротивление заземлителя Rи = 0, 5 Ом
Коэффициент, связывающий индуктивность пораженной опоры с импульсным сопротивлением заземлителя соседних опор и высотой опоры:
δ = 0,3 для 1 троса
Высота опоры hоп = 45 м
Kотв=0,8
M0 = 0,2 мкГн/м
L0=0,6 мкГн/м
Длительность фронта эквивалентной волны тока молнии: τϕ = 2 мкс
5) Критический ток молнии:
Iкр = |
|
|
|
U50% |
|
= |
4031, 718 |
|
|
= 259, 274 кА |
|
Rи |
+ |
Котв |
2 ×lo ×hоп |
+ |
M o ×hоп |
0,5 + (0,952 ×0, 6 × 45) |
+ |
0, 2 × 45 |
|||
|
|
|
τф |
|
|||||||
|
|
|
|
τф |
|
2 |
|
2 |
|
||
Вероятность перекрытия линейной изоляции:
pоп = e-0,04×Iкр = e-0,04×259,274 = 3,133×10-5
Вероятность успешной работы АПВ (так как Uном = 220):
PАПВ = 0, 75 для Uн = 220 кВ
Высота подвеса троса hтр = 45 м hГ = 7 м (по РД)
hтр−пр = 7, 5 (по РД)
Высота подвеса верхнего провода hпрВ = 37, 41м
Высота подвеса нижнего провода hтрН = 23,98 м
Стрела провеса троса в середине пролета при условии hтр-пр ³ hтр - hпрВ
fтр = hтр - hГ -(hпрВ -hпрН ) -hтр.пр = 45-7 -(37,41-23,28) -7,5 =17,07 м
Средняя высота подвеса троса hср.тр = hтр - 23 × fтр = 45 - 23 ×17,07 = 33,62 м
Длина габаритного пролета lгаб = 450 м по справочнику
Длина пролета Lпрол = 0,89 ×lгаб = 0,89 × 450 = 400, 5 м
Число грозовых часов Nг.ч. = 35
Плотность разрядов молнии на землю:
p0 = 0, 05 × Nг.ч. = 0, 05 × 45 = 1, 75
dтр−тр = 0
Общее число ударов молнии на 100 км длины линии при hср.тр £ 30 м :
|
|
dтр |
− |
тр |
æ 0 |
|
ö |
|
|
N = 0,15× p0 |
( |
|
|
+ hср−тр + 90) = 0,15×1, 75×ç |
|
+ 45 + 90 |
÷ |
= 32, 45 = 33 |
|
2 |
|
2 |
|||||||
|
|
|
è |
|
ø |
|
|||
Число ударов молнии в опору:
N |
оп = 4N × |
hтр |
= 4 ×32, 45× |
45 |
= 14,831 |
принимается Nоп |
= 15 |
lпрол |
400,5 |
Удельное число грозовых отключений от обратных перекрытий линейной изоляции при ударе молнии в опору:
nоп = Nоп × Pоп ×η ×(1- PАПВ ) = 15 ×3,133×10−5 ×0,9 ×(1- 0, 75) = 1, 057 ×10−4
2. Удар молнии в трос в середине пролета
Волновое сопротивление коронирующей ВЛ
|
æ1,5× |
( |
htr ×100 |
) |
× Ecp ö |
|
||||
|
ln ç |
|
|
|
|
|
÷ |
|
||
|
|
|
|
Unom |
|
|
|
|
||
β =1,16 × |
è |
|
|
|
|
ø |
=,16 × |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
ln |
æ |
2 × htr ×100 |
ö |
|
||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
ç |
|
r |
|
÷ |
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
ø |
|
|
||
æ1,5× |
( |
45×100 |
) |
× Ecp ö |
|
|||
ln ç |
|
|
|
|
÷ |
|
||
|
|
|
220 |
|
|
|
||
è |
|
|
|
|
ø |
= 0, 782 |
||
|
ln |
æ |
|
|
|
|
||
|
2 × 45×100 ö |
|
|
|||||
|
|
ç |
|
0, 006 |
|
÷ |
|
|
|
|
è |
|
|
ø |
|
|
|
Расчет взаимных волновых сопротивлений
d12(56) = 
7,592 + 42 = 8,58 м;
|
|
|
|
|
|
|
|
= 82,507 м; |
|
|
|
||||
d '12(56) |
= (45 + 37, 41)2 + 42 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
æ 2×hср.пр |
ö |
æ |
2 |
× |
33,62 |
ö |
|
Ом; |
||||
Z11(55) |
= 60×ln |
ç |
|
|
|
÷ = 60×ln ç |
|
÷ |
= 559, 456 |
||||||
|
r |
|
|
||||||||||||
|
|
|
è |
|
|
ø |
è |
0,006 |
ø |
|
|
||||
|
|
|
æ d12' |
ö |
|
|
æ 82,507 |
ö |
|
|
|
||||
Z12(56) |
= 60×ln |
ç |
|
÷ |
= 60×ln ç |
|
|
|
÷ =135,81Ом; |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
è d12 |
ø |
|
|
è 8,58 |
|
ø |
|
|
|
|||
Волновое сопротивление провода, рассчитанное по геометрическим параметрам линии
Zпр.г = |
Z11 + Z12 |
= |
559, 456 +135,81 |
= 347,633Ом; |
2 |
2 |
Волновое сопротивление коронируемой линии
Zтр.к = Zтр.г × β = 347, 633×0,9 = 271,961Ом.
Скорость распространения волны
υ = β ×с = 0,78×3×108 = 2,347×108 м/с
Средняя напряженность поля (РД 153-34.3-35.125-99) Ерасч = 750 кВ/м
Геометрический коэффициент связи
kг |
= |
z12 |
= |
135,81 |
= 0, 243 |
|
z11 |
||||||
|
|
|
559, 456 |
|
Коэффициент связи с учетом короны
kk = kг zтр.г = 0, 243× 347, 633 = 0,31 zтр.к 271,961
Расстояние между тросом и верхним проводом с учетом изолятора
h = hтр − hпрВ = 45 − 37, 41 = 7,59
Критическая крутизна фронта тока молнии, при котором происходит перекрытие изоляции
акр = |
2 × Ерасч × h ×υ |
= |
2 ×750 ×7,59 ×2,347 ×108 |
×10− |
6 |
= 35,569 |
кА/мкс. |
zтр.к ×(1- kk ) ×lпрол |
271,961×(1- 0,31) ×400,5 |
|
Вероятность перекрытия линейной изоляции при ударе молнии в трос в середине пролета
ртр = е-0,04×Iкр = е-0,04×35,569 = 0, 058
Число ударов молнии в трос в середине пролета на 100 км линии
Nтр |
= N ×(1- |
4 ×hтр |
) = 33×(1- |
4 ×45 |
) = 18,169 |
|
400,5 |
||||
|
|
lпрол |
|
||
Принимается Nтр = 19.
Ожидаемое удельное число грозовых отключений ВЛ из-за ударов молнии в трос в середине пролета
nтр = Nтр × pтр ×η = 19×0,058×0,9 = 0,994
3. Удар молнии в провод при прорыве сквозь тросовую защиту
Расстояние между тросом и проводом
d12(56) = 
7,592 + 42 = 8,58 м;
d '12(56) = 
(45 + 37, 41)2 + 42 = 82,507 м;
d13(57) = 
21, 092 + 4,52 = 21,565 м;
d13(57' ) = 
(45 + 23,98)2 + 4,52 = 69,127 м;